Устройство для управления электроприводом Советский патент 1982 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и предназначено для управления позиционными механизмами, обеспечивающими перемещение рабочего органа в заданное положё.ние.

По основному авт.св. № 752223 известно устройство для управления электроприводом, содержащее нелинейный преобразователь, последовательно соединенные регулятор положения, задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока, тиристорный преобразователь и двигатель, первый выход которого через датчик тока соединен с соответствующим входом регулятора тока, второй выход связан через датчик положения с первым входом регулятора положения и через датчик скорости - с соответствующим входом регулятора скорости, причем вход нелинейного преобразователя соединен с выходом датчика скорости, выход с вторым входом регулятора положения, с третьим входом которого связан выход регулятора тока, а с четвертым выход датчика тока, кроме того регулятор положения выполнен в виде релейного элементаГ.

В известном устройстве релейный регулятор положения при стабилизации рабочего органа в заданном положении работает в скользящем режиме, осуществляя переключение на гиперплоскости скольжения.

З. где соответственно заданное

10

и текущее значение положения рабочего органа; и; - угловая скорость вращения

двигателя;

3j. - статический ток двигателя;

15 U,, - напряжение регулятора тока; весовые коэффициенты,

в соответствии с уравнением (1 в известном устройстве после окончат ния переходного процесса при нали20чии постоянно действующего возмущения в виде потенциального статического момента рабочий орган займет положение

..4,. (4}

25

Напряжение регулятора тока U связано с величиной статического тока соотношением

. Г где Kn - коэффициент усиления тиртг торного преобразователя j R - сопротивление якорной цепи двигателя. С учетом соотношения (-З ) выражение (2 примет вид oL d°-6Dc, ( Е /,.Л, Такимобразом в известном устрой стве при наличии потенциального ста тического момента отработка заданно го перемещения осуществляется с оши кой, пропорциональной действующему возмущению, что снижает точность работы механизма. Цель изобретения - повышение точ ности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления эЛектр приводом введены два дифференциатора, причем первый дифференциатор включен в цепь обратной связи с вых да регулятора тока на вход регулято ра положения, а второй дифференциатор. - в обратную связь с выхода датчика тока на вход регулятора положе ния. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит регулятор 1 скорости, регулятор 2 тока, тиристор ный преобразователь 3, двигатель 4, датчик 5 тока, датчик б скорости, датчик 7 положения, нелинейный преобразователь 8, регулятор 9 положени выполненный релейным. Релейный элемент 10, интегратор 11, инвертор 12 образуют задатчик 13 интенсивности. Устройство содержит также реальные дифференциаторы 14 и 15. На вход релейного регулятора 9 положения поступают сигналы обратных связей по текущему значению перемещения, квадрата скорости двигателя, производных тока якорной цепи и напряжения регулятора тока. При стабилизации положения на заданном уровне регулятор 9 положени (релейный элемент) работает в скользящем режиме под действием обратной связи по производной напряжения регу лятора тока, переключаясь на гиперплоскости скольжения. S ot°-oi-/l,u,2-,V,:.V-0. (6) В статике, т.е. после окончания переходного процесса, скорость двигателя и оператор дифференцирования равны нулю. Поэтому стабилизация рабочего органа осуществляется в соответствии с уравнением ( 5 ) на уровне ci. d о. Таким образом, введение двух дифференциаторов, один из которых включен в разрыв обратной связи с датчика тока на вход регулятора положения, а другой - в разрыв обратг ной связи с выхода регулятора тока на вход регулятора положения позволяет обеспечить отработку заданного перемещения без оаибки. Устройство работает следующим образом. При отсутствии на входе релейного элемента 9 сигнала, пропорционального требуемому перемещению, релейный элемент 9 под действием обратной связи по производной напряжения 1регулятора тока, поступающей на вход регулятора 9 положения с выхода регулятора 2 тока через дифференциатор 14, работает в скользящем режиме, т.е. переключается с высокой частотой, поддерживая напряжение на выходе регулятора 2 тока, равное нулю. При этом напряжение тиристорного.преобразователя 3 также равно нулю и , двигатель 4 неподвижен. После подачи на вход системы задания на требуемое перемещение релейный элемент 9 выдает максимальное напряжение на вход релейного элемента 10, который в свою очередь, выдает максимальное напряжение на интегратор 11. Напряжение на выходе задатчика 13 интенсивности(интегратора lljMeняется по линейному закону в соответствии с заданным ускорением двигателя и поступает на вход регулятора 1 скорости, который через регулятор 2 тока управляет напряжением тиристорного преобразователя 3, обеспечивая разгон двигателя 4 с заданным ускорением. i После достижения выходным напряжением интегратора 11 значения, соответствующего максимально допустимой скорости двигателя 4, релейный элемент 10 через инвертор 12 переводится в скользящий режим, осуществляя стабилизацию выходного напряжения задатчика 13 интенсивности на заданном уровне. Регулятор 1 скорости осуществляет стабилизацию скорости двигателя 4 под действием обратной связи по скорости, сигнал которой вырабатывается датчиком 6 скорости. По мере отработки перемещения увеличивается сигнал обратной связи по перемещению, который вырабатывается датчиком 7 положения и поступает на вход релейного регулятора 9 положения. В результате суммарного действия обратной связи по положению, обратной связи по квадрату скорости, которая вырабатывается нелинейным преобразователем 8, обратной связи по производной тока, вырабатываемой датчиком 5 тока и дифференциатором 14, и обратной связи по производной напряжения регулятора тока, вырабатываемой дифференциатором 15, релейный регулятор 9 переключается в другое устойчивое положение, и выдает на вход релейного элемента 10 максимальное напряжение противоположной полярности, переводя двигатель в тормозной режим. После отработки заданного перемещения релейный регулятор 9 вновь переводится в скользящий режим действием обратной связи по производной напряжения регулятора 2 тока. Регулятор 2 тока обеспечивает стабилизацию тока якоря ;двигателя 4 на максимально допустимом уровне в режиме упора.

Преимуществом предлагаемого устройства является введение дифференциаторов в цепях обратных связей по току и напряжению регулятора тока, что позволяет повысить точность отработки заданного перемещения при наличии потенциального статического момента на валу двигателя.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в электроприводах позиционных механизмов, в частности для приводов промышленных роботов и манипуляторов.

Формула изобретения

Устройство для управления электрприводом по авт.св. 752223, отлчающееся тем, что, с целью повышения его точности, в него введены два дифференциатора, причем первый дифференциатор включен в цепь обратной связи с выхода регулятора тока на вход регулятора положения, а второй дифференциатор - в обратную связь с выхода датчика Toita на вход регулятора положения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 752223, кл. G 05 В 11/01, 1980 (прототип).