Система управления линейным двигателем постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P7/62 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода промышленных роботов и манипуляторов, дозирующих устройств, транспортных, средств, различных исполнительных механизмов автоматики.

Известна система управления линейным двигателем постоянного тока, содержащая усилитель мощности, выполненный в виде тиристорного преобразователя, соединенный посредством распределителя с силовыми обмотками двигателя, датчики конечных положений якоря внутри силовых обмоток (датчики шагов), подключенные к распределителю и программньда блок, представляющий собой схемы регулируемых задержек фронтов управляющих импульсов и уставов выходного напряжения усилителя мощности. Система работает в режиме самокоммутации. Синхронизация импульсов управления в ней осуществляется автсматически от датчиков шагов, что обеспечивает высокую эффективность использования двигателя по скорости движения якоря и величине тягового усилия 1.

Однако данная система управления характеризуется сравнительно невысокой точностью регулирования скорости движения якоря и фиксации его в заданном положении.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система управления линейным двигателем постоянного тока, содержащая коммутатор обмоток двигателя, связанный входами с датчиками шагов

10 подвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнения, соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифферен15цирования, связанного своим входом с входом блока задания и выходом датчика перемещения подвижного элемента Г2.

Указанная система реализует уп20равление скоростью двигателя с организацией скользяпдах режимов (высокочастотных автоколебаний). Наличие в системе высокочастотных колебаний приводит к снижению КПД и ухудшению 25 качества движения.

Цель изобретения - повышение КПД системы.

Поставленная цель достигается тем, что система управления линейным 30 двигателем постоянного тока, содержащая коммутатор обмоток двигателя, связанный входами с датчиками ша.гов подвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнения, соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифференцирования, связанного своим входом с входом блока задания и выходо датчика перемещения подвижного элемента, снабжена интегратором, суммирующим блоком, блоком компенсации и блоком сравнения, подключенным одним входом к выходу датчика перемещения подвижного элемента, а выходом через последовательно включенные интегратор, блок компенсации и суммирующий блок - к второму входу элемента сравнения, причем второйвход суммирующего блока соединен с выходом блока задания,

. На чертеже изображена функцио-. нйльная схема системы управления линейным двигателем постоянного тока.

Система управления содержит усилитель 1 мощности, через коммутатор 2, соединённый с обмотками линейного двигателя 3, датчики 4 шагов подвижного элемента двигателя 3, подсоединенные к коммутатору 2, датчик 5 перемещения подвижного элемента, связанный с блоком б задания желаемого значения старшей производной выходной величины и блоком 7 многократного дифференцирования., подсоединенным через элемент 8 сравнения к усилителю -I мощности, а также последовательно соединенные между собой коммутирующий блок 9, блок lO компенсации, интегратор 11, блок ,12 сравнения и программный блок 13. ;БЛОК 12 сравнения подключен также к выходу датчика 5 перемещения, а суммирующий блок 9 своим выходом подсоединен к входу элемента 8 сравнения.

Система управления работает следующим образом.

При появлении на выходе программного блока 13 задающего сигнала Х(t) на выходе блока 12 сравнения возникает сигнал рассогласования , который затем, пройдя через блоки 9 - 11 совместно с сигналами, поступающими с выходов блоков б и 7 участвует в формировании управляющего воздействия на выходе элемента 8 сравнения, Усиленный сигнал с выхода усилителя 1 мощности через коммутатор 2 поступает на одну из обмоток двигателя 3, Это приводит к формированию тягового усилия, обеспечивающего желаемое движение подвижного элемента двигателя 3 в соответствии с уравнением, задаваемым блоком 6

Во многих случаях математическая модель линейного двигателя пос оянного тока аппроксимируется системой обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка (п 3), Тогда старшей производной выходной величины Х является третья производная - X, где X - выходная величина системы - перемещение подвижного элемента двигателя .3, Таким образом блок 6 задания желаемого значения х выполняет функцию блока задания желаемого уравнения движения системы, разрешенного относительно старшей производной выходной величины. Блок б задания может быть выполнен, например, в виде усилителя постоянноготока с суммирующими входами, число которых равно числу выходов блока многократного дифференцирования 7, В этом случае желаемое уравнение движения конструируется в виде

и

ВоХ

(1)

+ АдХ +

А,Х +

где A,A2f AQ,BP - постоянные коэффициенты; Х° - предписанное значение выходной величины на выходе блока 13.

Оценка производных при этом определяется при помощи блока 7 многократного дифференцирования, инерционность которого характеризуется передаточной функцией W(P).

Передаточная функция системы управления нелинейным и нестационарным объектом по старшей производной выходной величины при большом коэффициенте усиления усилителя мощное- ти 1 может быть описана выражением

«(,

(2)

Из (2) следует, что в этом случае движение системы подчиняется заданному (1) .

Астатизм первого порядка в рассматриваемой системе обеспечивается блоками 9 - 12, а передаточная функция системы записывается в в-иде

io(Pbw,,(pj(;- 4p/-Bp

W(P).

50р + (P)-Wj(P)(P)-&o

Учитывая, что (p, , -, получаем

W(P)i

60 где .pj- передаточная функция блока 10; и7(р) - передаточная функция блока 11; KO - коэффициент передачи интегратора 11,

Выражение (3) позволяет рассчи65 :тать паргц«1етры блоков системы для