Следящая система Советский патент 1977 года по МПК G05B11/01 

(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

ходу порогового устройства. Вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого связан с входом второго элемента НЕ и выходом двоичного счетчика, а выход - С управляющим входом ключа. Вход ключа подсоединен к выходу датчика шагов, а выход к входу распределителя импульсов. Выход второго элемента НЕ соединен с третьими входами первого и второго элементов И и вторым входом третьего элемента И.

На чертеже представлена блок-схема следящей системы, где 1 - измеритель рассогласования; 2пороговое устройство; 3- коммутатор; 4 - шаговь Й двигатель; 5 - исполнительный механизм; 6 - датчик шагов; 7 - блок измерения скорости; 8 - логический блок; 9 - усилитель мощности; 10 триггер; 11,12,13 - первый,второй и третий элементы ИЛИ; 14-распределитель импульсов; 15,16первый и второй элементы НЕ; 17,18,19,20 первый, второй четвертый и третий элементы И; 21 - двоичный счетчик; 22 - ключ; 23-генератор импульсов; 24 - блок выбора режима.

Работает следящая система следующим образом. На одном из двух выходов порогового устройства 2 при сигнале опшбки Э , больщем зоны нечз ствительности в зависимости от знака рассогласования, появляется высокий потендиал. Этот потендиал через элементы 12, 13 поступает на логический блок 8, происходит переключение выходов распределителя 14 относительно входа усилителя мощности 9. При этом переключаются обмот ки управления двигателя 4, а ротор попадает в ускоряющее поле статора и начинает поворачиваться в направлении, уменьщающем величину сигнала рассогласования. В момент отработки двигателем 4 половины шага импульс с датчика 6 поступает на распределитель 14, так как на выходе элемента 19 присутствует низкий потенциал и ключ 22 замкнут. Распределитель 14 перек.лючается в соответствии с потенциалами на выходах триггера 10, стремясь сохранить и на следующем щаге ротора действие ускоряющего участка синхронизирующего момента. Отработка каждого шага заверщается появлением импульса на выходе датчика 6, который, в свою очередь дает команду на отработку следующего шага. Работа двигателя в этом режиме продолжается до тех пор пока сигнал рассогласования не станет меньше, зоны нечувствительности порогового устройства.

Если при этом скорость двигателя выше пороговой скорости, т.е. скорости.;С которой двигатель может затормозиться на фиксированном участке синхронизирующего момента, то в зоне нечувствительности исгю.пьзуется режим торможения противовключением.

Определение скорости двигателя проводится усредненно на интервале в один шаг. При этом измеряется интервал времени между двумя очередными импульсами датчика шагов, который обратно пропорционален скорости. Очередной импульс с датчика шагов 6 поступает на первый вход двоичного счетчика 21 и обнуляет его.

С выхода счетчика 21 на элемент 16 попадает нулевой потенциал и далее, инвертируясь, проходит на вход элемента 20. При этом импульсы с генератора 23 подаются на импульсный вход счетчика. Код счетчика 21 нарастает до прихода следующего импульса с датчика шагов. Емкость счетчика 21 выбирается исходя из времени отработки шага и средней пороговой скорости

/

ktif--r-.k, Wn

где (Т -емкость счетчика;

с , - шаг двигателя, рад;

со - пороговая скорость ротора, рад/сек;

f - частота высокочастотного генератора. Га; k - коэффициент запаса.

Если скорость двигателя 4 выше пороговой скорости, то за интервал времени, соотвествующий отработке одного шага, счеттак 21 полностью не записьшается. Если же скорость двигателя меньше пороговой величины, то счетчик заполняется до прихода очередного импульса с датчика шагов 6 и на его выходе появляется высокий потенциал. С выхода элемента 16 на элементы 17 и 18 постуттает при этом запрещающий потендиал, и импульсы с генератора 23 на счетчик 21 не проходят. Высокий потенциал на выходе счетчика сохраняется.

Таким образом, тормозящее поле статора включается при наличии нулевых потенциалов на выходах порогового устройства 2 и большой скорости двигателя, т.е. при высоком потенциале на выходе элемента 16. При этом на входы элементов 17 и 18 поступают разрешающие потенциалы с выхода элементов 15 и 16. Высокий уровень напряжения оказьшается на выходе элементов 17 или 18 в зависимости от положения триггера, который запоминает предыдущий сигнал рассогласования, т.е. направление вращения двигателя. Высокий потенциал с выхода элемента 17 или 18 поступает через элементы 13 или 12 на логический блок 8, переключая его таким образом, что ротор попадает в тормозящее поле и продолжает по инерции вращаться в нем в прежнем направлении. Импульсы с датчика пигов 6 подаются на распределитель импульсов 14 и переключают его, поддерживая тем самым максимальное тормозящее поле на всем участке торможения ротора. Когда средняя скорость двигателя на шаге станет меньше порогового значения, на элементы 17 и 18 с элемента 16 поступает запрещающий потенциал, а на элемент 19 с выхода счетчика 21-разрешающий потенциал. На другой вход элемента 19 также приходит разрешающий потенциал с выхода элемента 15. Таким образом, на выходе элемента 19 появляется высокий уровень напряжения, которьй размыкает ключ 22 и включает логический блок в режим фиксации ротора.

Если же в момент торможения сигнал рассогласования опять станет больше зоны нечувствительности, то блок выбора режима 24 перекоммутирует логический блок на разгон двигателя. В этом слзчае двигатель работает в так назьтаемом двухзонном режиме, т.е. разгоняется при выходе сигнала рассогласования из зоны нечувствительности и тормозится при попадании в нее.

Предлагаемая следящая система весьма эффективна при отработке больших рассогласований.причем быстродействие повышается в 1,5-2 раза по сравнению с известными системами. Наиболее целесообразно применение данной следящей системы в следящих устройствах, основным режимом которых является позиционирование, так как в этом случае значительно повышается производительность механизма.

Формула изобретения20

Следящая система, содержащая кзмеру-телъ рассогласования, выход которого соединен с входом порогового устройства, триггер, первый и второй элементы И, первый элемент ИЛИ, распределитель импульсов, ключ, усилитель мощности, выход которого соединен с входом шагового двигателя, который через исполнительный механизм соединен с входом измерителя рассогласования и через датчик шагов-с первым входом двоичного счетчика, второй вход которого через третий элемент И соединен с выходом генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в ней установлены четвертый элемент И, второй и третий элементы ИЛИ, первый и второй элементы НЕ и логический блок, входы которого соединены соотвественно с выходами распределителя импульсов, второго и третьего элементов ИЛИ и четвертого элемента И, а выход - с входом усилителя мощности, выходы порогового устройства соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ и триггера, выходы которого соединены с соответствующими входами распределителя импульсов, первьш вход первого элемента И соединен с первым выходом триггера, а выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом порогового устройства, первый вход второго элемента И соединен с вторым выходом триггера, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом порогового устройства, вход первого элемента НЕ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с входом второго элемента НЕ и выходом двоичного счетчика, а выход - с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом датчика шагов, а выход - с входом распределителя импульсов, выход второго элемента НЕ соединен с третьими входами первого и второго элементов И и вторым входом третьего элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 237228, кл. G05B6/02, 1969.

2.Патент США № 3760252, кл. , 1973.

3.Патент США № 3628119. кл.318-685,1971.

4.Авторское свидетельство № 411436, кл.С 06 В 19/40,1971.

5.Авторское свидетельство № 505996, кл.С 06 В 11/14, 1974.

6.Авторское свидетельство № 494725, кл.С 05 В 11/14, 1974 (прототип).