Импульсный регулятор перемещенияпьЕзОдВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК G05B11/16 

Изобретение относится к релейным устройствам систем автоматического управления и может быть использовано для трехпозиционного регулирования пьезоэлектрических двигателей. Известен трехпозиционный регулятор, содержащий датчик регулируемого параметра, последовательно подключенный к усилителю отклонения и трехпозиционному усилителю мощности выходы которого подключены к основному и дополнительному реверсивным исполнительным механизмам, снабженным датчиками конечных положений f Однако такой трехпозиционный регулятор требует отдельно выполненны датчики положения и дополнительный реверсивный механизм, что увеличивает аппаратурные затраты и усложня регулятор. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный регулятор, содержащий ге нератор и последовательно соединенмае устройство сравнения и трехпозиционный релейт 1й усилитель, релейный элемент, репе, пьезодвигатель t2l. Однако этот импульсный регулятор требует дополнительного датчика положения для снятия сигнала обратной связи, а также отдельно выполненного интегратора, что снижает точность отработки задакжцего сигнала. Цель изобретения - повышение точности позиционирования и упрощение регулятора. Дпя достижения этой цели импульсный регулятор перемещения пьезодвигателя, содержит делитель и последовательно соединенные источник напряжения, первый ключ и четыре ключа, соединенные в мостовую схему, одна из диагоналей которой соединена с ш 1ходом регулятора и со входами делителя, а другая - с выходом первого ключа, управляю1ций вход которого соединеи с первым выходом трехпозиционного релейного усилителя, второй вы3ход которого соединен с управляющими входами второго и третьего ключей мостовой схемы, а третий выход - с управляющими входами четвертого и пя того ключей мостовой схемы, выход де лителя соединен со вторым входом уст ройства сравнения, а выход генератора - со вторым входом трехпозиционно го релейного усилителя, На фиг,1 представлена структурная схема импульсного регулятора перемещения пьезодвигателя; на фиг.2 - вре менная диаграмма работы импульсного регулятора. Регулятор содержит устройство I сравнения, трехпозиционный релейный усилитель 2, которьй состоит из релейного элемента 3 и реле 4-6, генератор 7, первый ключ 8, мостовая схема 9, пьезодвигатель 10, источник II напряжения, делитель 12 и вто рой 13, третий 14, четвертый 15 и пятый 16 ключи. Регулятор работает, следующим образом. Задающий сигнал (фиг.2а) через устройство 1 сравнения поступает на вход трехпозиционного релейного усилителя 2, в зависимости от полярности задающего сигнала при превышении зоны нечувствительности релейного элемента 3 включаются реле 5 или 6, а также реле 4, При этом на вторые входы реле 4-6 поступают тактирующие импульсы с генератора 7. Реле 4 обеспечивает в соответствии с тактирующими импульсами с генератора 7 вк чение ключа 8, который питает высоким напряжением с источника 11 напр жения одну из диагоналей мостовой схемы 9, в другую диагональ включен пьезодвигатель 10. Реле 5 и 6, кото рые соединены с управляющими входами ключевых элементов, включенных в противоположные плечи моста, открывают в соответствии с тактирующими импульсами с генератора 7 ключи 13 и 14 или 15 и 16 в противоположных плечах моста (например, тиристоры, оптроны, транзисторы), через которы происходит заряд емкости пьезодвигатеяя 10, следовательно, расширение или сжатие пьезодвигателя проис ходит в зависимости от полярности задающего сигнала. Перемещение пьезодвигателя описы вается зависимостью d,jNY где djo M/BJ- пьезомодуль; N - число пластинок пьезодвигателя;V CBj- напряжение, подаваемое на пьезодвигатель. Характер изменения напряжения на пьезодвигателе и соответственно перемещения пьезодвигателя показан на фиг. 26. Пьезодвигатель 10 является одновременно датчикомперемещения, так как перемещение пропорционально напряжению на нем, и напряжение с пьезодвигателя 10 в качестве сигнала обратной связи подается через делитель 12 на устройство 1 сравнения, за счет чего повышается точность отработки задающего сигнала и повышается точность позиционирования. Когда сигнал рассогласования, между задаю1191М сигналом и сигналом обратной связи на выходе схемы сравнения 1 станет меньще зоны нечувствительности релейного элемента 3, реле отключаются ключи мостовой схемы 9 закрываются. заряд емкости пьезодвигателя 10 прекращается, а напряжение на нем запоминается. При стекании заряда с пьезодвигателя 10 при постоянном задакяцем сигнале, сигнал рассогласования на выходе схемы сравнения 1 становится больше зоны нечувствительности релейного элемента 3. При этом в зависимости от полярности сигнала рассогласования включаются реле 5 или 6, а также реле 4. В соответствии с тактирукщими импульсами с генератора 7 через ключ 8 подается высокое напряжение на одну диагональ мостовой схемы 9, открываются ключи в противоположных плечах 13 и 14 или 15 и 16 в зависимости от полярности сигнала рассогласования и происходит подзаряд емкости пьезодвигателя 10, пока сигнал рассогласования между заданяцим сигналом и сигналом обратной связи вновь станет меньше зоны нечувствительности релейного элемента 3, затем реле отключается, ключи мостовой схемы 9 закрываются и напряжение на емкости пьезодвигателя запоминается. Точность поддержания напряжения на пьезодвигателе определяется шириной петли гистерезиса релейного элемента 3, а скорость нарастания напряжения - частотой и скважностью тактирующих импульсов с генератора 7. Тем самым обеспечивается интегрирование сигнала рассогласования. Предлагаемый импульсный регулятор перемещения пьезодвигателя за счет введения мостовой схемы, в одну из диагоналей которой включен пьезодвигатель, служащий датчиком перемещения, позволяет повысить точность отработки входного задающего сигнала, что повышает точность позиционирования пьезодвигателя, а за счет упро щения регулятора снижаются аппаратур ные затраты и затраты на электроэнер гию. Формула изобретения Импульсный регулятор перемещения пьезодвигателя, содержащий генератор и последовательно соединенные устрой ство сравнения и трехпозиционный релейный усилитель, отличающи с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит делитель и последовательно соединенные источник напряжения, первый ключ и четыре ключа, соединенные в мостовую схему, одна из диагоналей которой соединена с выходом регулятора и со входами делителя, а другая - с выходом первого ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом трехпозиционного релейшэго усилителя, второй выход которого соединен с управляющими входами второгй и третьего ключей мостовой схемы, а третий выход - с управляющими входами четвертого и пятого ключей мостовой схемы, выход делителя соединен со вторым входом устройства сравнения, а выход генератора - со вторым входом трехпозицонного релейного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 468219, кл. G 05 В 11/18, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 457070, кл. G 05 В П/16, 1975 прототип).