Реверсивный электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в ка- честве реверсивного электронривода постоянного тока прецизионных маханизмов, подач станков и т.д Известны электроприводы постоянного тока с широким диапазоном регулирования, с импульсными модуляторами, имеющими зону нечувствительности в выходной статической характеристике, а также момент нагрузки на валу двигателя типа момента сухого трения Щ. Зона нечувствительности выходной хаJ- нт еристики импульсного модулятора обусловлена в основном зоной нечувствительности формироваталя импульсов управ ления. Для обеспечения устойчивости Замкнутой системы электропривода и заданного качества переходных процессов усилитель сигнала ошибки в известном электроприводе выполнен пропорционально-интеграль ным. Наличие зоны не гувствительности в статической характеристике импульсного модулятора приводит к тому,, что выходное напряженке пропорционально-интегрального усилителя при низких частотах вращения и малых входных, сигналах достигает уровня соответствующего величине зоны нечувствителх кости, за относительно большое время. Это увеличивает длительность пераходнък процессов в электроприводе на низких частотах вращения и, соответст венно, уменьшает полосу пропускания электропривода. Известен реверсивный электропривод постоянного тока , содержащий последовательно соединенные узел сравнения, парафазный операционный усилитель (с инверсным и прямым выходами), -причем ко входу усилителя подключен одним кон- цом резистор обратной связи, потенцио метр с двумя движками, модулятор, ик пульсный ус шитель мощности, двигатель с тахогенераторо и Кроме того, в состав

37

привода входят индикатор .11оаг 8ДоБ,. ности импульсов., имеющий два оостолния соот-ветствуюнщх OTCJ X-TBHJO к наличию последовательности импуш сов. парэк здкр 1шюч и ко щеисатор обратной связио Индикатор последовательк-ости импульсов подключен своим аходом к выходу йм.и -лсного модулятора в вькодок. - к vripas™ Л5пощему входу перекидного ключа Общая точка перекидного ключа соергл,.. нена о одной обкладкой конденсатора обратной связив вторая обкла,пка кг)торого соединена с одним из движков ао- тенциометра и со входом импульсного модулятора, к одному из контактов перекидного ключа подсоединен другой конец резистора обратной связи а ко вт1:)ром;, контакту ключа - другой движок потаиь циометра.

В этом электроприводе цепь обратной связи операционного ус5глителя размыкается на время прохождення зоны к:е--. чувствительности При этом конд.енсатор Ц8ПК обратной связи подключае-тся к Bbt .ходу операционного усилителя,,

Однако размыкание цепи обратн.ой свя зи операционного усилителя ведет к нежелательному смещению нуля операционного усилителЯо Кроме того, оперелкон вый усилитель предст аш1яю.и-ш.1; собой

апериодическое званс на участ-ке п.ро-хожде1шя зоны нечувствительно«И также ухудшает динамические показатапи перэходного процесса в электроприводеч

Наиболее близким по технической суш ности Е достигаемому результату х прзплагаемому устройству является рвверсиЕ ный электропривод постоянного с кмпульсным преобразователем 31, содерх ащий последовательно соединенные уапы сравнения задающего сигнала и сягнет.а обратной связи но частоте вршдення,, пропорциональН1 -интеграл.ьный регулятор (ПИ-регулятор) частоты враыеннг:., фсрмирователь импульсов силовой .ьсный преобразователь, двигатшь с тахогенератором индикатор импульсов упразленкЯв в котором перед ПИ-регуляторсм включен дополнительный усилитапь постоя нного тока с переменным -к-оэф|)ИЦ,иек« том ус 1пения9 управляемый инди1сатором посяедовательности импульсов, пояклю-. ченным к вькоду формлроватегш vuNSij ib сов управления Недостаток этого эл.ектропрй.ода

зaJключaeтcя в том что перадатс гйая функция усилителя с ксррекгируюгжми связями остается неизменной з шобы1

кi-c:ах, слк.кая быстродействие электро- привода. Более целесообразным является соот.ветствутопше изменение переда- аОчМой фуню-хии ус1шителя с корректирующими связями не период прохождения зоны нечувствктапьиости достигаемое беа размыкания цепэй обратной связи усйпй;13 7.я с корректир тощими связями,

Цвпь изобретения ™ повышение быстродействия электропривода при наличии зоны нечувствительнос;ти в элеметгах систсмь и моглента сухого трения на валу двигЭТелчЯ:,

3-то дссткгается тем, что в реверсивном электроприводе постоянного тока содержа.цзм i i сея ед о ват ель но соединенные задатчик,, узеп сравнения задающего сигнале и сигнала обратной связи по частоте вращения пропорционально-интаграль- ньш регулятор частоты вращения км- HyjiiiCHbtfl модулятор с зоной нечувствитапьносг:гИв импульсный усилитель мощности двигат-епь и тахогенератор| а также ключ связанный с индикатором последовательности импульсов подключенным к вьглоду импульсного модулятора пропорционально-интегральный регулятор частоты вращения снабжен обратной связью, содержащей параллельно включенные зв&ио гкекггткой отрицат-ьпьной обратной связл и звено гибкой папожитрльной обратной СБЯЗИ5 выполнепноЕ- J3 виде реального пафс зре-нциального звена, и подключенной ко вход.у регулятора через указанный

КЛЮЧе

При г гйтываниИг. что передаточном функция пропорционально-интегрального регулятора частоты вращения соответст- выражению:

4m(p)n();

- коэффициент передачи пропорпционально -гпггег рального регулятор aj

-- вреыа изодрома;

U.3 - оператор ареобразовання ЛаплеD

са ,

паредеточаая фуякцин звена хосткой обратной связи ™ ьыр-ажению

К/oV И/К

-зчсос . П-ж;

.--ла К « капаемый коэффициент пере Trvc

дачи ре.гул.ятора частоты вращений ца .чсдстке прохожде КЛЯ зоны ЕеЧуЕГ-ТБйТеЛЬНОСТ5-..

а передаточная функция реального Ш14кЬ&рещшругошего звена - выражению

к /-. i - аз. к

I

то передаточная функция .пропорциональноинтегрального регулятора частоты вращения, с учетом охвата его указанными обратными связями, соответствует передаточной функции пропорционального эве- на с коэффициентом передачи, равнымК На чертеже изображена пригаитиаль- ная схема предлагаемого электропривода. Электропривод содержит последователь но соединенные задатчик 1, уззл сравнения 2, пропорционально-интегральный регулятор частоты вращения 3, импульсны .модулятор 4 с зоной нечувствительности, импульсный усилитель мощности 5 и двигатель 6 с тахогенератором 7 причем выход тахогенератора подключен к одному из кходов узла сравнения 2„ В состав электропривода также входят индикатор последовательности импульсов 8, имеющий два состояния, первое из которых соответствует отсутствию последователь кости импульсов управления, а второе - юс наличию. Вход И}щикатора последовательности импульсов 8 подключен к выходу импульсного модулятора 4, а выход его - к управляющему входу ключа 9 находящегося в замкнутом состоянии при отсутствии последовательности импулЬ сов управления на выходе импульсного модулятора 4, и в разомкнутом состоянии - при наличии последоват&тьности импульсов, Вход пропорционально-интегрального регулятора частоты вращения 3 подключен ко выходам параллельно включенных звена жесткой отрицательной обратной связи 10 и звена гибкой положительной обратной связи 11, выходы которых чэ- рез ключ 9 подключены ко входу пропорционально-интегрального регулятора частоты вращения 3 Коэффициент передачи звена жесткой отрицательной обратной связи 10 устанав ливают равным обратному значению желаемого коэффициента передачи регулятора частоты вращения 3 на участке прохождения зоны нечувствительности пульсного модулятора 4. Звено гибкой положительной обратной связи 11 выполнено в виде реального дифференцирующего звена, коэффициент передачи и постоянные времени которого соответственно равны обратномузначению коэффициента передачи и времени изодрома пропорционально-интегрального регулятора частоты вращения 3, Устройство работает следующ1ям обра зом. Прц разанстое ;1апряжеш1я на вьгпюде задатчика 1 напряжение на выходе пропорциоиально иит9гральног-о регулятора частоты вращения 3 равно ну- пюр импульсь| управления на выходе и ьnyribCHoro модулятора 4 отсутствуют, и индикатор поадедовательности импульсов 8 находится в пол.оженин, при котором ключ 9 замкнут. При пуске-электропривода выходное напряжение задатчкка 1 черес узел сравнения 2 поступает на аход гфопорционально-интеграчьного регулятора частоты вращения 3, через замкнутый ключ 9, ахпаченного обратной связью из звеньев 10 и 11 При этом регулятор 3 с учетом обратной связи 1О и 11 представ- пяет собой пропорциональное звено с коэцфщие гом передачи, равным Кпж, поэтоь-iy сигнал на его выходе быстро яараставТо После превышения сигналом на выходе импульсного модулятора 4 его зоны нэчувствительности на выходе модулятора 4 пояЕшяется последовательность пульсов, в результате чего индикатор последовательности ийпульсов 8 переходит во второе состояние, при котором его вьрсодной сигнал размыкает ключ 9, После заллжания слюча 9 характер дальнейшего протекания процесса определяется пг-.раметракш пропорционально-ннтеграль™ ;1ого регулг.тора частоты врад1ения 3, При лревышенип напряжением на выходе ньгпульсного модулятора 4 величины, сош зетствующей моменту сухого трения, двнгатеп 6 пачинает вращаться. При соотБетаг-вующем выборе значения Кпж значениа напряжения на выходе им зульского модулятора 4, соответствующее моменту сухого трения, достигается зч8ЯйТШ1ьио быстрее, чем обеспечивается повышение быстродействия электроприво- предлагаемый электропривод характе- ризуеггст; гювышэпной точностью и помехо- устойчивостью, поскольку в кем не раз- мьшаэтся цепь обратной связи самого пропорционально-интегрального регулятора частоты вращения. Преимущество электропривода и в том, что значение коэ1рф щиента передачи пропорционально-интегрального регулятора частоты вр;идения на период прохождения зоны нечувствительности может устанавливаться произвольным, не равньш статическом коэффициенту ус1шения операшюиного усилителя. Формула изобретения Реверсивный электропривод постояиного TOKaj содержащий последовапгельно соединенные задатчик, узал сравк1еиия задающего сигнала и сигнала обратной связи по частоте вращения пропоргшонал но-41нтегральный регулятор частопгы вра щения, импульсный модулятор с зоной нечувствительности, импульсный yciaiH т ель моихности, двигатель и Taxoreisepaтор,. а также ключ, связанный с индикатором последовательности импульсов, подключенным к выходу импульсного модулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при наличии зоны нечувствительн1зсти и момента сухого трения, пропорциональноинтегральный регулятор частоты вращения снабжен обратной связькэ, содержащей параллельно включенные звено жесп кой отрицательной обратной связи и звено гибкой положительной обратной связи, выпопненное в виде реального дифференцирующего звена, и подключенной ко входу регулятора через указанный ключ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США № 3458791, кл. 318-327, 29,7.69. 2 Авторское свидетельство СССР по заявке № 2И3685/О7, кл, Н 02 Р 3/16, 1976... 3 Авторское свидетельство СССР № 5И661,.кл, Н О2 Р 5/16, 1976.