Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования скорос ти электродвигателей постоянного тока и может быть использовано для автоматизированных электроприводов с электродвигателями постоянного тока в различных отраслях промышленности. Известно устройство для управления скоростью электродвигателя постоянного тока, содержащее счетчик задания текущей скорости, блок сравнения кодов, входы которого подключены к выходам счетчика измерения скорости и реверсивного счетчика заДания текущей скорости, а выход - к якорю двигателя, генератор импульсов выходом подключенный ко входу счетчи ка измерения скорости, и датчик скорости 1 . Указанное устройство является наиболее близким по технической сущнос ти к изобретению. В этом устройстве текущая скорость электродвигателя определяется по количеству импульсов эталонного генератора, подсчитываемых счетчиком за время, определяемое длительностью сигнала датчика скорос ти электродвигателя. При изменении скорости электродвигателя длительность сигнала датчика и, следовательно, количество импульсов, подсчитываемое за время его действия счетчиком скорости, изменяется, при этом изменяется весовое значение каждого импульса и, учитывая несинхронность импульсов генератора и сигналов датчика скорости,изменяется абсолютная погрешность измерения скорости, причем она увеличивается при увеличении скорости. Кроме того, в данном устройстве при отклонении скорости электродвигателя от заданной в реверсивный счетчик, определяющий текущее значение скорости, добавляется или вычитается из него (в зависимости от знака отклонения) только один импульс, что увеличивает время компенсации отклонения скорости электродвигателя от заданной. Все эти факторы уменьшают точность поддержания скорости электродвигателя. Кроме того, недостатком данной системы является сложность р ализации линейной шкалы задания скорости вследствие того, что весовое значеМне импульсов, измеряющих скорость,величина переменная.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности регулирввания скорости электродвигателя. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство введены триггер измерения скорости, триггер коррекции, три элемента совпадения, реверсивный счетчик обратной связи, формирователь сигнала Запись, два формирователя сигнала Сброс, триггер сложения и вычитания, инвертор сигнала сложения, блок установки режима Вычитание, причем вход триггера измерения скорости подключен к выходу счетчика измерения скорости, а единичный выход - ко входу триггера коррекции, единичный выход которого подключен ко входам двух элементов совпадения, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов, и выход одного из этих элементов подключен ко входу реверсивного счетчика задания текущей скорости, а выход второго-- ко входу реверсивного счетчика обратной связи и к выходу третьего элемента совпадения, один из входов которого подключен к выходу цифрового датчика скорости, а второй - к единичному выходу триггера измерения скорости, инверсный выход которого подключен к одномуиз входов формирователя сигнала Запись, второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а выход - ко входу Запись реверсивного счетчика обратной связи, один из выходов которого подключен к установочному входу триггера сложения и вычитания, а другой выход - к одному из входов формирователя сигнала Сброс, второй вход которого соединен с единичным триггера коррекции, а выход - с установочным входом триггера измерения скорости и коррекции и с одним из входов другого формирователя сигнала Сброс, выход которого подключен к установочному входу триггера сложения и вычитания, а второй вход - к выходу формирователя сигнала Запись, вход Вычитание реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блок установки режима Вычитание, один из вчодов которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а другой - к единичному выходу триггера сложения и вычитания, который подключен также ко входу Вычитание реверсивного счетчика задания текущей скорости, инверсный выход триггера сложения и вычитания подключен ко входу Сложение реверсивного счетчика задания текущей скорости и к одному из входов инвертора сигнала сложения, другой вход которого подключен к единичному выходу триггера коррекции, а вьгход - ко входу Слржение

реверсивного счетчика обратной связи.

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока, выполненная согласно изобретению.

Блок 1 сравнения кодов подключен входами к выходам счетчика 2 измерения скорости и реверсивного счетч ка 3 задания текущей скорости, а выходом - к якорю двигателя 4. Генератор 5 импульсов выходом подключен ко входу счетчика 2 измерения скорости. Вход триггера 6 измерения скорости подключен к выходу счетчика 2 измерения скорости, а единичный выход - ко входу триггера 7 коррекции, единичный выход которого подключен ко входам двух элементов 8 и 9 совпадения, подключенных вторыми входами к выходу генератора 5 импульсов, и выход одного из этих элементов 9 „ подключен ко входу реверсивного счетчика 3 задания текущей скорости, а выход второго 8 - ко входу реверсивного счетчика 10 обратной связи и к выходу третьего элемента 11 совпадения, один из входов которого подключен к выходу цифрового датчика 12 скорости, а второй - к eдиничнo y выходу триггера б измерения скорости, инверсный выход которого подключен к одному из входов формирователя 13 сигнала Запись второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а выход ко входу Запись реверсивного счетчика обратной связи, один из выходов которого подключен к установочному входу триггера 14 сложения и вычитания, а другой выход - к одному из входов формирователя 15 сигнала Сброс, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 7 коррекции, а выход - с установочным входом триггеров измерения скорости б и коррекции 7 к с одним из входов другого формирователя 16 сигнала Сброс, выход которого подключен к установочному входу триггера 14 сложения и вычитания, а второй вход к выходу формирователя 13 сигнала Запись, вход Вычитание реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блока 17 установки режима Вычитание, один из входов которого подключен к инверсному выходу, триггера коррекции, а другой - к единичному выходу триггера 14 сложения и вычитания, который подключен также ко входу Вычитание реверсивного счетчика задания текущей скорости, инверсный выход триггера 14 сложения и вычитания подключен ко входу Сложение реверсивного счетчика 3 задания текущей скорости и к одному из входов инвертора 18 сигнала сложения, другой вход которого прдключен к единичному выходу

pa коррекции, a выход - ко входу Сложение реверсивного счетчика 10 обратной связи.

При нулевых состояниях триггеров 6 и 7 сигналом с выхода формирователя 13 сигнала Запись производится запись кода задания скорости с входных шин 19 в реверсивный счетчик 10 обратной связи.

Время измерения скорости электродвигателя определяется длительностью импульса измерения, формируемого триггером 6 из импульсов, поступающих с выхода счетчика 2 измерения скорости. Это время выОирается таким чтобы при максимальной скорости за это время на вход реверсивного счетчика 10 обратной связи с цифрового датчика 12 прошло количество импульсов, равное максимальному входному числу задания скорости.

После поступления импульса с выхода счетчика 2 измерения скорости на вход триггера б измерения последний устанавливается в единичное состояние, при этом импульсы с цифрового датчика 12 скорости через элемент 11 совпадения поступают на вход счетчика 10 обратной связи/ который предварительно установлен в режим вычитания сигналом с единичного выхода триггера 14 сложения и вычитания. Импульсы цифрового датчика 12 скорости начинают вычитаться из записанного в счетчик 10 числа.

Следу{Ьщим импульсом со счетчика

2триггер б устанавливается в нулевое состояние, и прохождение импульсов с цифрового датчика 12 на счетчик 10 прекращается.Если текущая скорость электродвигателя меньше заданной, то полное вычитание числа из сче чика 10 не происходит,значит триггер 14 остается в нулевом состоянии и,соответственно, реверсивный счетчик

3задания текущей скорости установится в режим сложения.,

При переходе триггера б из единичного в нулевое состояние устанавливается в единичное состояние триггер 7 коррекции, сигналами с прямого и инверсного выходов которого устанавливается счетчик 10 в режим вычитания и разрешается прохождение импульсов с выхода генератора 5 через элементы 8 и 9 совпадения на входы счетчиков 10 и 3. При этом из счетчика 10 вычитается оставшееся в нем число, а в счетчик 3 добавляется такое же число импульсов. При полном вычитании из счетчика 10 числа на выходе этого счетчика появляется сигнал, которым через формирователь 15 сигнала Сброс происходит сброс триггеров б и 7 в исходные (нулевые) состояния и, соответственно, окончание процесса коррекции.

Поскольку триггеры 6 и 7 установлены в нулевые состояния, на выходе

формирователя 13 сигнала Запись появляется сигнал записи входного кода в реверсивный счетчик 10 и при поступлении очередного импульса со счетчика 2 происходит следующий цикл: измерение - коррекция.

Если текущая скорость электродвигателя больше заданной, то во время измерения скорости при полном вычитании числа из счетчика 10 сигналом с его выхода устанавливается в еди10ничное состояние триггер 14 режимов сложения и вычитания, сигналами с выходов которого через блоЧси 17 и 18 счетчик 10 устанавливается в режим сложения и поступакядие с цифрового

15 датчика 12-импульсы записываются в счетчик 10. После окончания импульса измерения и установления в единичное состояние триггера 7 сигналами с его выходов счетчик 10 устанавливает20ся в режим вычитания и разрешается прохождение импульсов коррекции с генератора 5 на счетчики 10 и 3,счетчик 3 при этом сигналами с выходов триггера 14 устанавливается в режим вычитания. Коррекция происходит как

25 и в предьиущем случае, но только из счетчика 3 вычитается число импульсов, соответствующее превышению текущей скорости -над заданной.

В случае, если текущая скорость

0 электродвигателя точно равна заданной, число из счетчика 10 вычитается до нуля и после окончания импульса измерения и установления в единичное состояние .триггера 7 на выходе

5 формирователя 15 появляется сигнал сброса всех триггеров в исходные состояния и коррекции не происходит.

Число, записанное в счетчик 3, сравнивается с помощью блока 1 срав0нения кодов с числсж импульсов, записанным в счетчик 2, и на выходе блока 1 сравнения появляется широтномодулированный импульсный сигнал,длительность которого такова, чтобы скорость электродвигателя поддержи5валась равной заданной.

Использование данного изобретения позволит увеличить точноть поддержания заданной скорости электродвигателя за счет постоянной и малого зна0чения абсолютной погрешности скорости в широком диапазоне скоростей, вызываемой несинхронностью импульсов датчика скорости и сигнала защания времени измерения, вследствие того,

5 что текущая скорость измеряется пропорциональным изменению скорости количеством импульсов датчика скорости, подсчитываемых за постоянное время, а также за счет уменьшения времени компенсации отклонения теку0щей скорости от заданной вследствие того, что за каждый цикл измерение коррекция управляющее воздействие изменяется на полную величину отклонения. Кроме того, изобретение прзво5

лиг обеспечить линейную шкалу задания скорости с необходимой дискретностью за счет того, что количество импульсов датчика скорости, подсчитываемых за один цикл измерения, равно либо кратно значению текущей скорости в широком диапазоне ее задания.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее счетчик измерения скорости, реверсивный счетчик задания текущей скорости, блок сравнения кодов, входы которого подключены к выходам счетчика измерения скорости и реверсивного счетчика задания текущей скорости, а выход - к якорю двигателя, генератор импульсов, выходом подключенный ко входу счетчика измерения скорости, и цифровой датчик скорости, отличающееся тем, что, с целью повьЕшения точности регулирования скорости двигателя, в него введены триггер измерения скорости, триггер коррекции, три элемента совпадения, реверсивный счетчик обратной связи, формирователь сигнала Запись, два формирователя сигнала Сброс, триггер сложения и вычитания, инвертор сигнала сложения, блок установки режима Вычитание, причем вход триггера измерения скорости подключен к выходу счетчика измерения скорости, а единичный выход - ко входу триггера коррекции, единичный выход которого подключен к ко входам двух элементов совпадения, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов, и выход одного из этих элементов подключен ко входу реверсивного счетчика задания текущей скорости, выход второго . ко входу реверсивного счетчика обратной связи и к выходу третьего элемента совпадения один из входов которого подключен к выходу цифрового датчика скорости, а второй - к еди ничному выходу триггера измерения , скорости, инверсный выход которого с подключен к одному из входов формирователя сигнала Запись, второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции,а выход - ко входу Запись реверсивного счетчика

обратной связи,один из выходов которого подключен к установочному входу триггера сложения и В5лчитания, а другой выход - к одному из входов формирователя сигнала Сброс, второй вход которого соединен с единичным

5 выходом триггера коррекции, а выход - с установочным входом триггеров измерения скорости и коррекции и с одним из входов другого формирователя сигнала Сброс, выход которого

0 подключен к установочному входу триг гера сложения и вычитания, а второй вход - к выходу формирователя сигнала Запись, вход Вычитание реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блока установки режима Вычитание, один из входов которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а другой - к единичному выходу триггера сложения и

Q вычитания, который подключен также ко входу Вычитание реверсивного счетчика задания текущей скорости, инверсный выход триггера сложения и вычитания подключен ко входу Сложение реверсивного счетчика задания текущей скорости и к одному из входов инвертора сигнала сложения, другой вход которого подключен к единичному выходу триггера коррекции,а выход - ко входу Сложение реверсивного счетчика обратной связи. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3950682, 318-314, 1976.