Позиционный электропривод Советский патент 1982 года по МПК G05B13/02 G05B19/19 

(54) ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к автомати ческому регулированию и может быть использовано вустройствах позициони рования механизмов. Известно устройство для позицион ного управления, содержащее блок вво да, реверсивный счетчик, блок задани режимов работы, блок управления и и полнительный двигатель 1. Недостатками данного устройства являются невысокое быстродействие и точность позиционирования при изменении нагрузки- в больших пределах и малых дозированных перемещениях и невозможность автоматической коррекции пути торможения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является позиционный электропривод, содержащ й триггер и последовательно соединенные задающий блок, реверсный счетчик, блок задания режимов работы, блок управления и исполнительный двигатель, вал которого механически связан с датчиком обратной связи, причем первый и второй выходы тригге ра подключены соответственно к второ му и третьему входам блока управления 2i . Недостатками известного устройства являются невысокое быстродействие и точность вследствие невозможности стабилизации объекта в заданной точке, невозможности автоматического выбора пути торможения и его коррекции при изменении нагрузки и нестабильности характеристик электропривода. Цель изооретения - повышение быстродействия и точности электропривода. Указанная цель достигается тем, что в него введейы элементы И, эле-, менты ИЛИ и блок самонастройки, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого элемента ИЛИ, третий и четвертый входы - к второму и третьему выходам задающего блока, пятый и шестой входы - к прямому и инверсному выходам второго элемента ИЛИ, седьмой и восьмой входы - к прямому и инверсному выходам перво.го элемента И, деаятый вход соединен с первыми входами второго и третьего элемента И и датчика обратной связи, а выход - с вторым входом блока задания режимов работы, третьим входом подключенного к иннерсному выходу второго элемента ИЛИ первый вход которого соединен с вторым выходом датчика оьратной связи и с первым входом четвертого элемента И, а ыторой вход с третьим выхо дом датчика обратной связи и с перБыми входами первого и пятого элемен тов И, причем вторые входы четвертого и пятого элементов И подключены к входу задающего блока и к инверсному выходу элемента ИЛИ, а выходы - соответственно к первым входам третьего и четвертохО элементов ИЛИ вторые входы которых соединены соответственно с пятым и шестым выходами задающего блока, а выходы - с первым и вторым входами триггера, первый выход которого подклйзчен к второму входу первого элемента И, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами третьего и второго элементов И, выходами соединенных соответ ственно с вторым и третьим входами реверсивного счетчика, выходы котор го подключены к входам первого элемента ИЛИ. Блок самонастройки содержит шестой и седьмой элементы И, выходы ко торых соединены соответственно с пе вым и вторым входами трехустойчивого триггера, первые входы - с первы и вторым входами блока самонастройки, вторым входом - с пятым ,и шестым входами блока самонастройки, а третьим входом - с первым выходом трех устойчивого триггера, второй и третий выходы которого подключены соот ветственно к первым входам восьмого и девятого элементов И, вторые вход которых соединены соответственно с седьмым и восьмым входами блока сам настройки, третьи входы - с девятым входом блока самонастройки, а выход с первым и вторым входами второго р версивного счетчика, установочные входы которого подключены к четвертому входу блока самонастройки, а выход - к выходу блока самонастройки, причем третий вход трехустойчивого Триггера соединены с третьим входом блока самонастройки. Блок задания режимов работы содержит регистр, первый вход которог соединен с первым входом блока зада ния режимов работы и с первым входо первого блока сравнения, второй вхо с третьим входом блока, а выход с первыми входами второго блока сра нения и десятого элемента И, второй . вход которого подключен к первому выходу второго блока сравнения, вто рым входом соединенного с вторым вх дом блока задания режимов работы и первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого подключе к второму выходу второго блока срав нения, причем выход десятого и одиннадцатого элементов И через пятый элемент ИЛИ соединены с вторым входом первого блока сравнения, первый и втррой выходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока задания режимов работы. Датчик обратной связи содержит последовательно соединенные датчик перемещения и блок определения знака, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему выходам датчика обратной связи, вход которого соединен с входом датчика перемещения, выходом подключенного к первому выходу датчика обратной связи. На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг.2 функциональная схема блока задания режимов работы; на фиг.З - функциональная схема блока самонастройки. Позиционный электропривод содержит задающий блок 1, реверривный счетчик 2, блок 3 задания режимов работы, блок 4 управления, исполнительный двигатель 5, датчик 6 обратной связи., состоящий из датчика .7 перемещения и блока 8 определения: знака, элементы И 9-13, элементы ИЛИ 1417, триггер 18 и блок 19 самонастройки, состоящий из элементов И 20-23, трехустойчивого триггера 24 и второго реверсивного счетчика 25. В свою очередь, блок задания режимов работы состоит из регистра 26, первого и второго блоков 27 и 28 сравнения, элементов И 29-30, и элемента ИЛИ 31. Электропривод работает следующим образом. Задающий блок 1 записывает значение приращения координаты (число Д) в реверсивный счетчик 2 параллельным кодом, а также устанавливает триггер 18 через элементы .ИЛИ 16 и 17 в состояние, соответствующее требуемому направлению перемещения. При появ ении числа Д в счетчике 2 блок 3 задания режимов работы выдает сигнал блоку 4 управления двигателем на разгон двигателя. Алгоритм работы блока 3 задания режимов работы следующий d 7 Д/2 Разгон d Д/2 Торможение Д/2 Б Разгон Торможение где V - скорость перемещения; Д - требуемое перемещение; Б - путь торможения или разгона; d - текущее значение рассогласования, содержащееся в счетчике 2. Информационные выходы реверсивного сче.тчика 2 соединены с установочными входами регистра 26 блока 3 со сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов, поэтому при коман де по входу 22 в регистр 26 вво дится половина пути (число Д/2), блок с Завнения сравнивает число Д/2 с числом Б. Если Д/2 Б, то число Б через элемент И 30, элемент ИЛИ 31 подается на блок 28 сравнения. Если Д/2 Б, то на блок 28 сравнения поступает число Д/2. Блок ,28 сравнени ,сравнивает число d с числом Б или Д/2. Если d Б или d Д/2, с выхода блока 3 на блок 4 управления двигателем поступает команда, по которой I он разгоняет двигатель. Если или d Д/2 с выхода блока 3 посту.пает команда на торможение двигателя. Таким образом, если Д/2 Б объект разгоняется до половины пути а затем тормозится. Если Д/2 Б,, объект разгоняется и перемещается с максимальной скоростью, при d s Б объект тормозится. При перемещении объекта датчик 7 перемещения выдает импульсы ijS пропорциональные дискре там пути через элемент И 11 на вычи тающий вход счетчика 2, содержимое которого {число d) уменьшается до нуля. Если объект под действием си-л J инерции проходит заданную точку, то сигналом с выхода блока 8 при d 0 через элементы И 12, ИЛИ 16 или И 13, ИЛИ 17 триггер 18 устанавлива ется в противоположное состояние. Элемент И 9 (несовпадение уровней сигналов на его входах) закрывает элемент И 11 на вычитающем входе счетчика и открывает элемент И 10 на суммирующем входе. При перемещении объекта датчик 7 перемещения выдает импульсы на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, в котором появля ется код рассогласования. При выпол нении неравенства d а (а - дискрета определяющая точность перемещения и зону нечувствительности) двигатель подключается в противоположную сторо ну вращения. При в регистр 26 блока 3 задания режимов работы вводится число . При изменении двигателем направления перемещения объекта элемент И 9 закрывает элемен И 10 и открывает элемент И 11. Электропривод отрабатывает рассогласование и возвращает объект в заданную точку. Таким образом, электропривод стабилизирует объект в заданной точке при наличии возмущающих сил. Блок 19 самонастройки ,служит для задания и корректировки величины пути Б, так как для позиционных электроприводов в процессе замедления путь, проходимый электроприводом при минимальной и максимальной нагрузках будет различным, а э-то приведет к перерегулированию. ВеличинаБ при известной нагрузке электропривода и стабильной зависимости V(t), формируемой блоком 4 управления, может быть вычислена и введена блоком 1 в реверсивный счетчик блока 19 самонастройки. Однако при изменении нагрузки или скорости перемещения, а также при нестабильной характеристике V(t) объект перемещается в заданную точку с перерегулированием, что снижает производительность механизма. При неизвестном пути Б (реверсивный счетчик 25 блока 19 самонастройки в нулевом состоянии) после ввода приращения пути Д сигналом Установка триггер 24 блока 19 самонастройки устанавливается в нулевое состояние, при этом элементы И 20 и 21 открыты единичным сигналом с первого выхода триггера. Блок 3 задания режимов работы выдает сигнал на разгон двигателя. Электропривод отрабатывает заданное перемещение с максимальной скоростью. В момент, когда содержимое счео чика сигналом с выхода элемента И 9 счетчик 2 переходит в режим суммирования импульсов пути с датчика 7, а Двигатель 5 - в режим торможения. При совпадении сигналов (,) на входах элемента И 21 блока 19 самонастройки триггер 24 устанавливается во второе устойчивое состояние, единичными сигналами с второго выхода триггера и с выхода элемента И 9 открывается элемент И 23 на суммирующем входе счетчика 25, который накапливает величину пути Б до момента, когда . электродвигатель изменяет направление перемещения объекта, элемент И 9 сигналом с инверсного выхода закрывает элемент И 23. Если величина пути Б в счетчике 25 больше пути торможения, то при совпадении сигналов на входах элемента И 20 (,d/0) единичными сигналами с третьего выхода триггера 24 блока 19 самонастройки и с прямого выхода элемента И 9 открывается элеент И 22 на вычитающем входе счетчика 25. При отработке рассогласования величи-на пути Б уменьшается на величину d. с целью исключения болього перерегулирования, при неизвестном пути Б в счетчике 25 вводится исло, заведомо большее или приблизиельно равное числу Б. При первом же икле перемещения объекта число Б втоматически скорректируется. Применение данного электропривода озволит значительно повысить скоость и точность отработки заданных еремещений, что позволит получить пределенный технике-экономический ффект в случае его использования ля перемещения различных механизмов. Формула изобретения 1. Позиционный электропривод, содержащий триггер и последовательно соединенные задающий блок, первый реверсивный счетчик, блок задания режима работы, блок управления и ис полнительный двигатель, вал коч орого механически связан с датчиком обрат ной связи, причем первый и второй выходы тригг,ера подключены соответственно к второму -и третьему входам блока, управления, отличающийся тем, что, с целью повыше ния быстродействия и точности элрктропривода, в него введены элементы И, элементы ИЛИ и блок самонастройк первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого элемента ИЛИ, третий и четвертый входы - к второму и третьему выходам задающего блока, пятый и шестой входы - к прямому и инверсному выходам второго элемента ИЛИ, седьмой и восьмой входы - к прямому и инверсному выходам первого элемента И,, девятый вход соединен с первым входами второго и третьего элементов И и датчи ка обратйой связи, а выход - с вторым входом блока задания режимов ра боты, третьим входом подключенного инверсному выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен вторым выходом датчика обратной свя зи и с первым входом четвертого эле мента И, а второй вход - с третьим выходом датчика обратной связи и с первыми входами первого и пятого эл ментов и, причем вторые входы четве того и пятого элементов И подключен к входу задающего блока и к инверсн му выходу первого элемента ИЛИ, а в ходом - соответственно к первым вхо дам третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с пятым и шестым вых дами задающего блока, а выходы - с первым и вторым входами триггера, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами третьего и второго элементов И, выходами соединенных соответ ственно с вторым и третьим входом р счетчика, выходы которого подключены к входам первого элемен та ИЛИ. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что блок самонастройки содержит шестой и се мой элементы И, выходы которых сое нены соответственно с первым и вто pbiM входами трехустойчивого тригге первым входом - с первым и вторым входами блока самонастройки, вторым входом - с пятым и шестым входами блока, а третьим входом - с первым выходом трехустойчивого триггера, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первым входам восьмого и девятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с седьмым и восьмым входами блока самонастройки, третьи входы - с девятым входом блока самонастройки, а выходы - с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, установочные входы которого подключены к четвертому входу блока самонастройки, а выход - к выходу блока самонастройки, причем третий вход трехустойчивого триггера соединен с третьим входом блока самонастройки. 3.Электропривод по п.1, о т л ичающийся тем, что блок эадания режимов работы содержит регистр, первый вход которого соединен с первым входом блока задания режимов работы и с первым входом первого блока сравнения, второй вход. - с третьим входом блока задания режимов работы, а выход - с первыми входами второго блока сравнения и десятого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока сравнения, вторым входом соединенного с вторым входом блока задания режимов работы и с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока сравнения, причем выходы десятого и одиннадцатого элементов И через пятый элемент ИЛИ соединяй с вторым входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которогб подключены соответственно к первому и второму выходам блока задания режимов работы. 4.Электропривод до п.1. о т л и чающийся тем, что датчик обратной связи содержит последовательно соединенные датчик перемещения и блок определения знака, первый и второй выходы KOTOpdro подключены соответстве йо к второму и третьему выходам датчика обратной связи, вход коTopojTO соединен с входом датчика перемещения, выходом подключенного к первому выходу датчика обратной связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 550622, кл. G 05 В 19/18, 1975, 2.Патент Великобритании 1492576, кл. G 05 В 13/02, опублик. 1977 (прототип).

19

tS

IT

г

ft/

Г

zU