Способ управления вентильными группами следящей системы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

° К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{и11 001 430

Союз Соаетскнк

Соцналнстнчесннк

Республик (61) Дополнительное и авт. сеид-ву(22) Заявлено 150581 (21) 3304897/24-07

Р М,К,1 з

Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки ¹Госуларстненный комитет

СССР ио аелам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 280283, Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 280283 (53)УДК 621. 316, ! . 727 f 088. 8 ) Г л

С. С. Ду бови к к

"- щ ® т си

Тульский проектно-конструкторски тййфйтогичеситй / институт машиностроения / (72) Автор изобретения (11) Заявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ГРУППАМИ

СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления электроприводамн постоянного тока следящих систем, в частности в следящих приводах промышленных роботов.

Известны различные способы управления вентильными группами в реверсивном электрот1риводе.

Известен способ управления реверсивным тиристорным электроприводом при раздельном управлении группами тиристоров преобразователя, состоящий в задании диапазона изменения угла управления преобразователя в внде шагов регулирования (11 °

Однако указанный способ сложен по своей аппаратурной реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ раздельного управления вентильными группами преобразователя (2), При этом способе импульсы включения вентилей подаются только на работающую, например выпрямительную группу.-Для включения инверторной группы необходимо, чтобы ток выпрямительной -группы вентилей уменыаился до нуля.

Недостаток известного способасложность его осуществления..

Для получения среднего выпрямленного напряжения при способе раздельного управления вентильными группами в работающей группе вентилей поочередно на определенный, пропорциональный сигналу управления, угол управления отпирается каждый вентиль. Для этого импульсы управления каждым вентилем подаются в моменты времени,.определяемые равенством значений управляющего напряжения и пилообраэногО опорного напряжения

15 каждого вентиля, сфазированного с питающим напряжением этого вентиля.

Сложность осуществления способа приводит к громоздкой аппаратурной реализации. По этому способу каждый вентиль управляется своей схемой, включающей сумматор и формирователь импульсов. Кроме того,.для осуществления раздельного способа управления в схему управления задействован

25 генератор опорных напряжений, выдающий пилообразные напряжения на .сумматоры схем управления тнристорамн.

При раздельном способе управления вентильными группами существен30 но нелинейна в области малых нагру1001430

1 Г=

2,4 зок механическая характеристика управляемый выпрямитель-двигатель.

Цель изобретения — упрощение способа и линеаризация механической характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что поочередно с частотой, на порядок меньший частоты питающего напряжения и с длительностью, пропорциональной величине управляющего, сигнала, включает выпрямительную и инверторную группы вентилей, причем импульсы включения подают одновременно на все вентили работающей группы.

На фиг. 1 приведена функциональная блок-схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие способ управления вен. тильными группами при отсутствии входного сигнала; на фиг. 3. — диаграммы, поясняющие способ управления вентильными группами при наличии входного сигнала.

Блок-схема (фиг. 1 ) содержит суммирующий усилитель 1, корректирующий фильтр 2, релейный элемент 3, формирователи 4 и 5 импульсов (ждущие мультивибраторы ), группы б и 7 вентилей, двигатель 8 постоянного тока, датчик 9 обратной связи.

Способ осуществляется следующим ,офрузом.

При отсутствии входного сигнала в следящей системе на вход релейного элемента 3 с датчика 9 обратной связи через сумматор 1 и корректирующий фильтр 2 подается гармоническое напряжение 0А (фиг. 2), вызванное . автоколебаниями в системе или вынужденными колебаниями от линеаризующего генератора (не показан ).

Релейный элемент 3 отрабатывает гармонический входной сигнал, в результате чего на его выходе появля-. ются прямоугольные разнополярные миандры напряжения U одинаковой длительности. Напряжение с выхода релейного элемента 3 подается на формирователи 4 и 5 управляющих импульсов (фиг. 1). На прямоугольные миандры напряжения положительного знака с заданной задержкой по времени срабатывает формирователь 4 управляющих импульсов (фиг, 1 ), в результате .на его выходе появляются им пульсы управляющего:напряжения высокой частоты U (фиг. 2)..

Формирователь 4 (фиг. 1 ),выдает импульсы до теХ пор, пока не изменится до нуля напряжение на выходе релейного элемента 3, и, следовательно, на входе формирователя импульсов. Управляющие импульсы с формирователя 4 импульсов одновременно подаются на управляющие элек-.

Тродй одной группы 6 тиристоров, при

65 этом в начальный момент открывается тиристор, между анодом и катодом ко-, торого будет максимальное положительное напряжение в момент подачи управляющих импульсов.

Далее в группе работающих вентилей происходит естественная коммутация, т.е. открывается тот вентиль, на котором в текущий момент времени напряжение больше, чем на других, в то время как работающий перед этим вентиль закрывается под действием разности фазных напряжений, приложенных к анодам соседних вентилей. Работающая группа вентилей запирается при пропадании управляющих импульсов напряжения на выходе формирователей импульсов. Максимальное время задержки выключения вентильной группы после выключения управляющих импульсов где f — частота питающего напряжепит ния вентильных групп.

На это время должны быть настрое-l,ны задержки формирователей импульсов управления при их включении для избежания коротких замыканий в силовых цепях. Выпрямленное вентильной группой напряжение П (фиг. 2) определенного знака подается на якорь исполнительного электродвигателя 8.

Двигатель отрабатывает поступающий сигнал. При изменении знака гармонического сигнала Up, (фиг. 2) на входе релейного элемента 3 и на его выходе появляется миандр прямоугольного напряжения U, противоположного от первоначального знака. Выключается ранее работавший формирователь импульсов (фиг. 1) и с задержкой времени 7; включается формирователь 5 управляющих импульсов. Импульсы включения U (фиг. 2) с формирователя (фиг. 1) подаются на управляющие электроды закрытой группы 7 вентилей.

Вентили открываются и на якорную обмотку электродвигателя 8 поступает выпрямленное напряжение 04 (фиг.2 ), противоположного от первоначального знака. Время действия выпрямленного напряжения будет пропорционально времени следования импульсов управления.

Так осуществляется способ управления вентильными группами в следящей системе. Периодически открывается выпрямительная и инверторная группа вентилей, подавая на нагруз- . ку выпрямленные напряжения разного

;знака. На нагрузке. выделяется среднее выпрямпенное напряжение.

Так как гармонический сигнал на входе симметричен,. время следова1-0О1430 ния миандров напряжения на выходе релейного элемента 3 (фиг. 1), управляющих импульсов на выходе формирователей 4 и 5 и выпрямленного напряжения. на выходе групп би 7 вентилей будет одинаковым.

Исполнительный электродвигатель

8 отрабатывает прямоугольники выпрямленного напряжения, выделяя среднее по величине значение напряжения. При равной длительности выпрям- 30 ленных на*ряжений среднее значение выпрямленного напряжения равно нулю, а якорь двигателя совершает малые высокочастотные колебания относительно нулевого положения. С якорем элек-15 тродвигателя колеблется датчик обрат ной 9 связи, что приводит к возникновению на его выход(е гармонического напряжения автоколебаний.

При подаче на вход управляющего 2О сигнала в следящей системе возникает сигнал ошибки AU (фиг. 3), который смещает гармонические колебания U на входе релейного элемента 3 относительно нулевого положения. Изменяется длительность миандров разнополярных прямоугольных напряжений U на выходе релейного элемента, а, следовательно, длительность- следования управляющих импуль- 3g сов 0 и 0 на выходе формирователей 4 и 5 импульсов (фиг. 1) и длительность выпрямленных раэнополярных напряжений 0 (фиг. 3) на. выходе групп 6 и 7 вентилей (фиг. 1). Отра- З5 батывая напряжение на якоре, выходной вал электродвигателя 8 вращает ся со средней скоростью, пропорцио нальной среднему значению выпрямлен ного напряжения.

Предлагаемый способ имеет более 4О простую аппаратурную реализацию за счет исключения четырех формирователей импульсов, шести сумматоров и генератора опорных напряжений. Количество тиристоров в выходных каскадах усилителя может быть сведено до шести.

Наличие высокочастотных колебаний при реализации предлагаемого способа позволит линеаризовать нелинейности, в контуре следящей системы и, следовательно, получить линейную механическую и регулировочную характеристики, улучшить динамические характеристики следящей системы: расширить диапазон регулирования по скорости, уменьшить ошибку, уменьшить время переходного процесса.

Формула изобретения

Способ управления вентильными группами следящей системы, состоящий во включении одной выпрямительной или инверторной группы вентилей с поочередным открыванием каждого вентиля работающей группы, о т л и ч аюшийся тем, что, с целью упро щения способа и линеаризации механической характеристики, поочередно ñ частотой, на порядок меньший частоты питающего напряжения и с длительностью, пропорциональной величине управляющего сигнала, включают выпрямительную и инверторную группы вентилей, причем импульсы включения подают одновременно на все вентили работающей группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .

Р 603079, кл. Н 02 Р 5/16, 1977.

2. Основы проектирования следя:щих систем. Под ред. Н.А. Лакоты.

,М., 1978, с. 145.

zooxa o

Составитель А, ФеоФанов

Редактор Н. Ковалева Техред И.Гергель ЕорректорЛ. Бокшан

Заказ 1441/72 Тираж б85 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

<Ъ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä, ул. Проектная, 4