Дискретный электропривод Советский патент 1982 года по МПК G05B11/14 

ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, а именно к следящим приводам с повышенными требованиями по термостабильности и помехозащищенности.

Известны следящие приводы с частотно-импульсным управлением, в которых формирование корректирующих сигналов производится в частотно-импульсной форме, а двигатель управляется аналоговым сигналом, получающимся преобразованием.из чартотноимпульсного. Такие приводы могут иметь высокие динамические характеристики в силу того, что в них используются довольно сложные корректирующие устройства, реализация которых при частотно-импульсной форме сигнала осуществляется сравнительно простыми средствами 1 j.

Однако вследствие того, что в контуре регулирования присутствует сигнал в аналоговой форме, необходимо принимать дополнительно специальные меры для обеспечения термо стабильности и помехозащищенности такого привода. Как правило, такие приводы обладают весьма низкой точностью и устойчивостью, что делает их практически непригодными для использования в системах с повышеннцми требованиями по точности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

10 дискретный электропривод, содержащий последовательно соединенныепервый и второй умножители, делитель , фазовый дискриминатор, усилитель мощности, двигатель, редук 5тор и дифференциальный датчик,второй вход которого соединен с выходом привода стабильной скорости, первый выход - с первым входом логического блока и входом привода ста30бильной скоррсти, а второй выход со вторым входом логического блока, третий вход которого, соединен с выходом преобразователя код-фаза. четвертый вход - со вторым выходом первого умножителя, первый выход с первым входом преобразователя код фаза, а второй выход - с первым входом первого умножителя, второй вход которого .соединен со вторым входом преобразователя код-фаза, выход двигателя через датчик скорости соединен со вторым входом фазового дискриминатора. В таком элек троприводе за счет использования фазового дискриминатора с релейной характеристикой аналоговый сигнал полностью исключен из контура регулирования, за счет чего обеспечивается его высокая териостабильность и помехозащищенность 2. Однако при использовании в известном электроприводе в качестве фазового дискриминатора безгистерезисного реле или с отрицательным гистерезисом, которые при частотно-импульсном сигнале реализуются сравнительно просто,частота автоколебаний электропривода получается довольно низкой, а амплитуда - соответственно большой, т.е. получается колебательный переходный процесс с медленным затуханием заканчивающийся автоколебаниями с большим размахом, что зачастую приводит к нарушению работоспособности привода, не говоря уже о том, что точность таких приводов весьма низка, что делает их практически непри менимыми. Цель изобретения - повышение точности электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе установле ны дешифратор, первый и второй вентили , первые входы которых соединен через дешифратор со вторым выходом второго умножителя, вторые входы объединены, третьи входы соединены выходом фазового дискриминатора, а выходы подключены соответственно к третьим и четвертым входам второго умножителя. На чертеже представлена блок-схе йа предлагаемого электропривода. Электропривод содержит фазовый дискриминатор 1, усилитель 2 мощности, двигатель 3, датчик k скорос ти, редуктор 5. дифференциальный датчик 6, статор 7, ротор 8, неподвижный статор 9, привод. 10 ста.бильной скорости,логический блок 11 преобразователь 12 код-фаза,первый и второй умножители 13 и I, первый и второй вентили 15 и 16, дешифратор 17, делитель 18. На чертеже обозначены также oij- сигнал задания, д - опорная частота, f - эталонная частота. Электропривод работает следующим образом. При неподвижном выходном вале редуктора 5 за счет вращения приводом 10 стабильной скорости ротора 8 в обмотках неподвижного 9 и подвижного 7 статоров наводятся ЭДС одинаковой частоты, определяемой количеством зубцов статора 7 и скоростью привода 10 стабильной скорости.Если код задающего угла ° пульс с преобразователя 12 код-фаза синфазен с импульсом, поступающим с неподвижного статора 9 и являющимся тактовым. Если к тому же отсутствует сдвиг между зубцами неподвижного 9 и подвижного 7 статоров, то импульс с подвижного статора 7 синфазен с импульсом с неподвижного статора 9, а следовательно, и с импульсом с пpeoбpaзoвateля 12 код-фаза. В этом случае рассогласование электропривода с частотно-импульсным управлением, определяемое рассогласованием по фазе между импульсом с преобразователя 12.код-Фаза и импульсом с подвижного статора 7, равно нулю. Пусть код задающего угпао -з О и изменяется во времени с какой-то скоростью. В этом случае импульс с преобразователя 12 код-фаза все время сдвинут по фазе относительно импульса с неподвижного статора 9iflBляющегося тактовым, на величину.пропорциональную задаваемому коду. Логический блок 11 на время, равное сдвигу фаз между импульсами преобразователя Т2 код-фаза И с подвижного статора 7, разрешает прохождение импульсов частоты f- на счетчик двоичного умножителя 13, где формируется код ошибки привода. С выхода двоичного-умножителя 13 снимается частота, пропорциональная сформированному коду ошибки, и поступает на умножитель . На выход двоичного умножителя эта частота проходит с коэффициентом, определяемым кодом, записанным в реверсивном счетчике двоичного умножителя It.B исходном состоянии все триггеры ум5

ножителя , за искпючением триггера старшего разряда, находятся в нулевом состоянии. Частота с двоичного .умножителя 13 проходит на выход двоичного-умножителя И с коэффициентом умножителя К 0,5. Если эта частота, прошедшая через делитель 18, больше частоты с датчика k скорости, то на выходе фазового. дискриминатора 1 формируется сигнал, по которому двигатель. 3 ускоряется. Этот же сигнал разрешает прохождение через вентиль 16 импульсов опорной частоты IQ.на вычитающий вход реверсивного с.чет.чика двоичного умножителя 1(, в результате чего частота на выходе двоичного умножителя lA уменьшается. За счет ускорения двигателя, а также за счет уменьшения частоты с выхода двоичного умножителя , частота с частотного датчика k скорости становится больше частоты с делителя 18, в результате чего сигнал на выходе фазового дискриминатора 1 и.зменяется на противоположный, т.е. двигатель 3 начинает тормозиться. Зтот же сигнал, поступая на инвертирующий вход вентиля 15) разрешает прохождение через него

импульсов опорной частоты FQ на суммирующий вход реверсивного счетчика двоичного умножителя , и час.тота на его выходе начинает опять увеличиваться (даже если на его вход поступает постоянная частота с двоичного умножителя 13). Увеличение частоты на выходе двоичного умножителя Tt и уменьшение скорости двигателя 3 приводит опять к тому, что частота с делителя 18 становится больше частоты с частотного датчика 4 скорости, что приводит опять к изменению сигнала на выходе фазового дискриминатора 1. Этот сигнал разрешает прохождение импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика двоичного умножителя и описанные процессы повторяются. За счет изменения частоты с выхода двоичного умножителя 14 в соответствии с сигналом с фазового дискриминатора 1 частота переключений этого сигнала получается значительно большей, чем в случае, когда значение частоты с делителя 18 определяется только сиг налом рассогласования с двоичного умножителя 13. Дешифратор 17 защищает реверсивный счетчик двоичного умножителя 1 от переполнения и sal 4566

прещает прохождение импульсов на суммирующий вход, когда все триггеры реверсивного счетчика в единичном состоянии, а на вычитающий вход 5 когда все триггеры в нулевом состоянии. Следует отметить, что частота (импульсов опорной частоты FQ нахо дится в соответствии с постоянной времени п| нвода. Таким образом, изменение частоты на вйходе двоичного умножителя 1 в соответствии с сигналом с фазового дискриминатора 1 позволяет значительно увеличить частоту автоколебаний щривода с часs тотно-импульсным управлением, а следовательно, и уменьшить амплитуду этих автоколебаний, т.е. реализо- , вать скользящий режим.

Технико-экономический эффект от

0 предлагаемого решения заключается в значительном повышении точности следящего привода с частотно-импульсным управлением за счет увеличения частоты и уменьшения амплитуды автоколебаний в установившемся режиме. Предлагаемое решение позволяет создать высокоточный, быстродействующий следящий привод с частотно-импульс- ным управлением, практически нечувствительный как к параметрическим воздействиям (дрейф нуля, старение элементов и т.д.), так- и к изменению температуры в силу того, что аналоговый сигнал полностью исклю, чается из контура регулирования, а следовательно, отпадает необходимость в специальных мерах для.обеспечения термостабильности и помехозащищенности.

40

Формула изобретения

Дискретный электропривод, содержащий последовательно соединенные первый и второй умножители,делитель, фазовый дискриминатор, усилитель мощности, двигатель, редуктор и дифференциальный датчик, второй вход которого соединен с выхоДом привода стабильной скорости, первый выход с первым входом логического блока и входом привода стабильной скорости,а второй выход - со вторым входом логического блока, третий вход которого соединен с вьпходом преобразователя код-фаза, четвертый вход - со вторым выходом первого умножителя, первый выход - с первым входом пре79

обраэователя код-фаза, а второй выход - с первым входом первого умножителя, второй вход которого соединен со вторым входом преобразователя код-фаза, выход двигателя через датчик скорости соединен со вторым входом фазового дискриминатора, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности электропривода, в нем установлены дешифратор, первый и второй вентили,первые входы кotopыx соединены через дешифратор со в.торым выходом второго умножителя, вторые входы - объеди1 568

нены, третьи входы соединены с выходом фазового дискриминатора, а выходы подключены соответственно к третьим и четвертым входам второго умножителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 кл. С 05 В 11/30, 31 .01.77.

кл. G 05 В ll/li. Об..77 (прототип) .