Цифровой позиционный электропривод
ЦИФРОВОЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий последователь .но соединенные двигатель постоянного тока, регулируемый источник якорного напряжения, регулятор тока, вход которого соединен с датчиком тока, дптчи: и скорости, статического момента, пути, регулятор скорости , задатмик пути, три блока сравнения , два вычислителя модуля, цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия отработки заданных перемещений, в него дополнительно введены три вычислителя модуля, один блок сравнения, девять вычислительных блоков, блок формирования сигнала управления, четыре коммутатора, блок управления, таймер, блок преобразования и запоминания текущей информации, блок памяти максимальных и постоянных величин , блок вычитания, причем выходы датчиков тока, скорости, статического момента и пути подключены ко входам блока преобразования и запоминания текущей информации, управляющий вход которого соединен с таймером, а выход - с первыми входами девяти вычислительных блоков, вторые входы которых подкгвочены к блоку памяти максимальных и постоянных величин, третьи входы первого, третьего и пятого вычислительных блоков соединены с задатчиком пути, ауправляющий вход первого вычислительного блока подключен к блоку управления, выход первого вычислительного блока соединен с входами первого вычислителя модуля, первого коммутатора и третьим входом второго вычислительного блока, выход которого подключен к вхо 3 ду первого коммутатора, выход первого вычислителя модуля соединен с первым входом первого блока сравнения, первый выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй выход соединен с управляюа « щим входом третьего вычислительного блока, выход третьего вычислительного блока соединен с входом второго коммутатора и третьим входом четвертого 1C вычислительного блока, выход которосо го соединен с входами второго комСАЗ мутатора и второго вычислителя моду05 ля, выход второго вычислителя модуля соединен с первым входом второго блосл ка сравнения, первый выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора, а второй выход соединен с управляющим-входом пятого вычис лительного блока, выход которого подключен к входу третьего коммутатора, третьим входам шестого и седьмого вычислительных блоков, выход шестого вычислительного блока соединен с входом третьего вычислителя модуля, вы
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ
РЕСПУБЛИН
„SU„„a 029366 A 50 Н 02 Р 5/06
1 г - :1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ::
Н AB ÃÎÐÑÊÎMÚ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 333»S/24-07 (22) 2S,09.81 (46) 15.07.83. Бюл. М 26 (7?) С.Н. Радимов (71) Одесский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53} 621.316.718;5:6?1.313.13(088;8} (56} 1. Лебедев E.Ä. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М., "Энергия", 1970, с. "3-94..
2. Авторское свидетельство СССР
N 657554, кл. H 02 P 5/06, 1979. ром третьего вычислителя модуля. вы(54} (57) ЦИФРОВОЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ЗЛЕКТ
РОПРИВОД, содержащий последовательно соединенные двигатель постоянного тока, регулируемый источник якорного напряжения, регулятор тока, вход которого соединен с датчиком. тока, датчи:.и скорости, статического момента, пути, регулятор скорос-. ти, задатчик пути, три блока сравнения, два вычислителя модуля, цифроаналоговый преобразователь, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и 6ыстродействия отработки заданных перемещений, в него дополнительно введены три вычислителя модуля, один блок сравнения, девять вычислительных блоков, блок формирования сигнала управления, четыре коммутатора, блок управления, таймер, блок преобразования и запо.минания текущей инФормации, блок памяти максимальных и постоянных величин, блок вычитания, причем выходы датчиков тока, скорости, статического момента и пути подключены ко входам 6лока преобразования и запоминания текущей инФормации, управляющий вход которого соединен с таймером, а выход - с первыми входами девяти вычислительных 6локов, вторые входы которых подключены к блоку памяти максимальных и постоянных величин, третьи входы первого, третьего и пятого вычислительных блоков соединены с задатчиком пути, а- управляющий вход первого вычислительного блока подключен к блоку управления, выход первого вычислительного блока соеди нен с входами первого вычислителя модуля, первого коммутатора и третьим входом второго вычислительного блока, выход которого подключен к входу первого коммутатора, выход перво- Ж го вычислителя модуля соединен с первым входом первого блока сравнения, первый выход которого подключен к уп-. С" равляющему входу первого коммутатора, а второй выход соединен с управляю- Я ц|им входом третьего вычислительного блока, выход третьего вичислительного
Риис блока соединен с входом второго коммутатора и третьим входом четвертого вычислительного блока, выход которо- © го соединен с входами второго ком- С© . мутатора и второго вычислителя моду- СФ . ля, выход второго вычислителя модуля (, ф соединен с первым входом второго блока сравнения, первый выход которого подключен к управляющему входу второго коммутатора, а второй выход соединен с управляющим входом пятого вычислительного блока, выход которого подключен к входу третьего коммутатора, третьим входам шестого и седьмого вычислительных блоков, выход шестого вичислительного блока соединен с вхо1029366 та, пути, регулятор скорости, задатчик пути, три блока сравнения, два вычислителя модуля (2).
Основныи недостатком этого устройства является перерегулирование в переходных процессах, снижающее точность отработки заданных перемещений
1О и повышающее их длительность, так как при таком характере переходных процессов для остановки привода в заданном положении приходится двигатель включать повторно. Отработка переме15 ход которого подключен к первому входу третьего блока сравнения; второй вход которого соединен с вторыии входами первого и второго блоков сравнения, входом первого коммутатора и с блоком памяти максимальных и постоянных величин, первый выход тре" тьего блока . сравнения соединен. с уп" равляющим входом третьего коммутатора, вход которого соединен .также с выходом седьмого вычислительного блока, а второй выход третьего блока сравнения подключен к управляющему входу восьмого вычислительного блока, выход которого соединен с входом четвертого вычислителя модуля, выход четвертого вычислителя модуля соеди", нен с первым входом четвертого блока сравнения,, его второй вход соединен с выходои пятого вычислителя модуля, вход которого подключен к выходу блока вычитания, входы блока вы" читания связаны с задатчиком пути и выходом блока преобразования и запоИзобретение относится к электротехнике. в частности к позиционным электроприводам постоянного тока с управляющим устройством, выполненным на базе микропроцессоров, и может быть использовано для автоматизации прокатных станов, лифтов, металлорежущих станков и других механизмов.
Известен позиционный электропривод постоянного тока, содержащий задатчик пути положения, регуляторы положения, скорости и тока, регулируемый источник якорного напряжения, двигатель постоянного тока, датчики тока, скорости, пути, соединенные со входами соответственно регуляторов тока, скорости и положения (1).
Недостатком этого устроиства явля" ется зависимость качества переходных процессов отработки перемещений от величины начального рассогласования.
Наиболее близким к изобретению является цифровой позиционный электропривод, содержащий последовательно соединенные двигатель постоянного тока, регулируемый источник якорного напряжения, регулятор тока, вход коминания текущей информации, первый выход четвертого блока сравнения соединен с входом блока Формирования сигнала управления, а второй его.выход подключен к управляющему входу четвертого коииутатора, вход которого соединен с выходом девятого вычислительного блока, выходы .всех коммутаторов, регулятора скорости и блока управления подключены к входам блока Формирования сигнала управления, входы регулятора скорости, блока управления и блока формирования сигнала управления подсоединены к таймеру другие входы регулятора скорости соединены с блоками памяти максимальных и постоянных величин и преобразования и запоминания текущей информации, а вход блока управления подключен к выходу блока вычитания, выход блока Формирование сигнала управления соединен со входом цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с другим входои регулятора тока . торого соединен с датчиком тока, датчики скорости, статического моменщений с перерегулированием известным цифровыи позиционным электроприводои обусловлена теи, что в его составе отсутствуют элементы, учитывающие приращения пути и скорости в периоды ;- изменения величины (и знака) тока, например, при переходе от разгона к торможению и в конце торможения, когда ток изменяется по величине от максимально допустииого тормозного до нуля.
Цель изобретения - повыщение точности и быстродействия отработки заданных перемещений. блоков сравнения. входом первого коммутатора и с блохом памяти максимальных и постоянных величин, первый выход третьего 6лока сравнения соединен с управляющим входом третье" го коммутатора, вход которого соединен также с выходом седьмого вы" числительного блока, а второй выход третьего блока сравнения подключен к управляющему входу восьмого вычислительного блока. Выход восьмого вычислительного блока соединен с входом четвертого вычислителя модуля, выход которого соединен с первым входом четвертого блока сравнения, его второй вход соединен с выходом пятого вычислителя модуля, вход которого подключен к выходу блока вычитания. Входы блока вычитания связаны с задатчиком пути и выходом блока преобразования и запоминания текущей информации, Первый выход четвертого блока сравнения соединен с входом блока формирования сигнала управления, а его второй выход подключен к управляющему входу четвертого коммутатора. вход которого также соединен с выходом девятого вычислитель" ного блока. Выходы всех коммутаторов, регулятора скорости и блока управле-. ния подключены ко входам блока формирования сигнала управления. Входы регулятора скорости, блока управления: и блока формирования сигнала управления подсоединены к таймеру, другие входы регулятора скорости соединены также с блоками памяти максимальных и постоянных величин и преобразования и запоминания текущей информации, а вход 6лока управления подключен к выходу блока вычитания. Выход блока формирования сигнала управления соединен со входом цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с другим входом. регулятора то" ка.
На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового позиционного электропривода; на фиг. 2-5 - графики процессов отработки разных по величине типов перемещений; на фиг.б"
9 - варианты графиков процессов отработки.
Цифровой позиционный электропри" вод (фиг, 1) содержит последовательно соединенные двигатель 1 постоянного тока, регулируемый источник 2 якорного напряжения, регулятор 3 тока, вход которого соединен с датчи3 10293бб
Поставленная цель достигается тем, что в цифровой позиционный электропривод введены три вычислителя модуля, один блок сравнения, девять вычислительных блоков, блок формирова- 5 йия сигнала управления, четыре коммутатора, блок управления, таймер, блок преобразования и запоминания текущей информации, блок памяти максимальных и постоянных величин, блок 10 вычитания. Выходы датчиков тока, скорости, статического момента и пути подключены ко входам блока преобразования и запоминания текущей информации, управляющий вход которого соединен с таймером, а выход - с первыми входами всех девяти вычислительных 6локов, вторые входы которых подключены к блоку памяти максимальkHX u flOCTORHHblX e H. T e b Bxo- 20 яы пеРвого, третьего и пятого вычислительных 6локов соединены с зааатчиком пути, а управляющий вход первого вычислительного блока подключен к блоку управления, выход первого вы- 25 числительного блока соединен с входами первого вычислителя модуля, первого коммутатора и третьим входом второго вычислительного блока, выход которого подключен ко входу первого коммутатора, Выход первого вычислителя-модуля соединен с первым входом первого блока сравнения, первый выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй выход соединен с управляющим входом третьего вычислительного блока, выход третьего вычислительного блока соединен с входом второго коммутатора и третьим входом четвертого вычислительного блока, выход которого 40 соединен с входами второго коммутатора и второго вычислителя модуля.
Выход второго вычислителя модуля соединен с первым входом второго блока сравнения, первый выход которого подключен к управляющему входу Вто» рого коммутатора, а его второй выход соединен с управляющим входом пятого вычислительного блока, выход которого подключен к входу третьего ком- 50 мутатора, третьим входам иестого и седьмого вычислительных блоков ° Выход шестого вычислительного блока соединен с входом третьего вычислителя модуля, выход которого подключен к 55 первому входу третьего блока сравне-ния, второй вход которого соединен с вторыми входами первого и второго
5 l 079 ком 4 тока, датчик 5 скорости, датчик 6 статического момента, датчик 7 . пути, регулятор 8 скорости, задат" чик 9 пути, цифро"аналоговый преобразователь 10, блоки 11-14 сравнения, вычислители 15-19 модуля, вычислительные блоки ?0-28, блок 29 формированин сигнала управления, коммутаторы 30-33, блок 34 управления, таймер 35, блок 36 преобразования и 1О запоминания текущей информации, блок 37 памяти максимальных и постоянных величин, блок 38 вычитания.
Выходы датчиков 4-7 тока, скорости, статического момента и пути подключены к входам блока 36 преобразования я запоминания текущей инфор" мации. таймер 35 соединен с входами блока 29 формирования сигнала управления, блока 34 управления, регуля" 20 тора 8 скорости и с управляющим вхо" дом блока 36 преобразования и запоминания текущей информации. Вход.регуля" тора 8 скорости и первые входы вычислительных блоков 70-28 соединены 25 с выходом блока 36 преобразования и запоминания текущей информации. а вторые их входы соединены с выходом блока 37 памяти максимальных и постоянных величин. Задатчик 9 пути зо связан с третьими входами вычисли" тельных- блоков 20, 22 и 24 и входом блока 38 вычитания, второй вход блока 38 подключен к блоку 36 преобразования и запоминания текущей инфор" мации. Выход блока 34 управления со35 единен с входом блока 29 формирования сигнала управления и управляющим входом вычислительного блока 20, выход . которого подключен к входам вычисли40 теля 15 модуля и третьему входу вычислительного блока 21. Выходы вычислительных блоков 20 и 21 соединены с входами коммутатора 30. Выход вычислителя 15 модуля соединен с первым входом блока 11 сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 30, а второй его выход подключен к управляющему входу вычислительного блока 22.
Выход вычислительного блока 22 соеди-5О нен с входом коммутатора 31 и третьим входом вычислительного блока 23, выход которого соединен с входом коммутатора 31 и вычислителя 16 модуля.
Выход вычислителя 16 модуля подключен55 к первому входу блока 12 сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 31, а
366
6 второй его выход подключен к упрввля.ющему входу вычислительного блока 24.
Выход вычислительного блока 24 соединен с третьими входами вычислительных блоков 75 и.26 и входом коммутатора 37.. Вход вычислителя 17 модуля подключен к выходу вычислительного блока 25, а его выход соединен с первым входом блока 13 сравнения. Вторые входы блоков 11, .12 и 13 сравнения и третий вход коммутатора 30 подключены к блоку 37 памяти максимальных и постоянных величин.
Первый выход блока 13 сравнения соединен с управляющим входом коммутатора 37., а второй его выход - с управляющим входом вычислительного блока 27. Выход вычислительного блока 27 соединен с входом вычислителя 18 модуля, соединенного своим выходом с первым входом блека 14 сравнения, второй вход блока 14 сравнения соединен с выходом вычислителя 19 модуля, соединенного с выходом блока 38 вычитания. Выход блока 38 вычитания соединен также с входом блока 34 управления. Выход вычислительного блока 23 подключен к входу коммутатора 33, уп" равляющий вход которого соединен с вторым выходом блока 14 сравнения. Вы" ходы коммутаторов 30"33, первый выход блока 14 сравнения и выход регулятора 8 скорости соединены с входами блока ?9 формирования сигнала управления.
Принимаем, что на всех этапах отработки перемещения электропривод рабо" тает в зоне непрерывных токов, реверс тока не сопровождается токовой паузой либо ее, вследствие малости,можно не учитывать, переходный процесс в контуре тока заканчивается за один интервал квантования по времени т„ .
Для определенности полагаем, что момент статического сопротивления по характеру - реактивный.
Воспользуемся изображенными на фиг. 2 графиками изменения координат электропривода - тока двигателя 1 скорости Ф и рассогласования по положению при отработке наиболее общего по величине типа перемещениябольиого. По оси абсцисс отложено время, измеряемое интервалами квантования Tp °
На первом интервале вследствие того, что поступает задание на перемещение злектропривода в координату 1(> при текущем положении электропривода (рассогласование по положению
7 10293
Ag = fp-ф), ток двигателя изменяется от нуля до максимального1 g)(Трогание электропривода происходит на этом интервале восле превышения .тоКом величины статического тока 1 . За- 5 тем на протяжении К интервалов ток поддерживается равным максимальному, что обеспечивает при неизменном моменте статического сопротивления разгон с постоянным ускорением. Так как 10 на участке разгона электропривод имеет целью быстрейшее достижение максимальной (номинальной ) скорости, то управление приводом на участке разгона для больших перемещений осуществляется регулятором 8 скорости.
При приближении к установившейся скорости ток эа один интервал спадает от максимального до статического. тока и в течение и интерва" лов происходит движение с установивщейся максимальной (-номинальной) скоростью щОХ; Исходя из величин скоросТИФ,„от, токов статического 1 и максимально допустимого1„ <<производится подсчет тормозного пути. При равенстве тормозного пути g и Оставшегося до места остановки, определ 1емого разностью заданного пути (положения). ф> и текущего 9, вырабатывается команда на торможение. По этой команде .
30 .ток за один интервал изменяется от статического 4 до < щщ, затеи в течение 0 интервалов. поддерживается на этом уровне, на последнем интервале происходит изменение тока от -1„„д 35 до нуля, скорость к концу последнего интервала также достигает нулевого значения, а вал подходит к заданному положению. Общая длительность процесса отработки 6ольшого перемещения со-40 ставляет К+а+8+4 интервала. Функция управления состоит в определении момента подачи. команды на торможение посредством определения тормозного пути 9 и сопоставления его с Остав- 45 шимся до места остановки путем) и длительности участка торможения 0
Выполнение неравенства ю .у О (1) является .условием того, что перемещение относится к большим. 50
С уменьшением величины отрабатываемых перемещений длительность чи движения с максимальной скоростью также уменьшается и, начиная с некоторого 55 перемещения, она становится равной нуло. Графики процесса отработки перемещения, у которого отсутствует участок движения с установившейся скоростью, изображены на Фиг. 3.
Характер процеЧсов на участке разгона такой же, как и при отработке больших перемещений: на первом ин- . тервале ток изменяется от нуля до максимального, после этого на протяжении К интервалов происходит разгон электропривода при постоянном токе
1 вкпб
В момент времени K+1 интервал поступает команда на реверс тока за один интервал от1воу, до " 1 п с последующим замедлением при постоянной величине тока -a y.Hà последнем ин4 тервале ток спадает от - 1щ 1до нуля, к концу интервала скорость и оставI шийся путьЬЧ также принимают нулевые значения.
Общая длительность такого перемещения, которое относится к средним, составляет К+ +3 интервала, а управление его отработкой состоит в onpe" делении. длительности участков разгона К и торможения f. Перемещение относится к средним, если справедливы
СООТНОШЕНИЯ
К о И}
6о
При отработке меньших перемещений может Оказаться чтО Один иэ участкО8 установившегося тока (К либо 9 - в зависимости от величины и характера момента статического сопротивления) равен нулю. Графики процесса отработки перемещения, у которого отсутствует участок установившегося тока при торможении (e = Ц.),.приведены на фиг. 4.
На первом интервале ток изменяется . от нуля до 1, и на протяжении К интервалов поддерживается на этом уровне, затем на предпоследнем интервале ток изменяется от „до .величины торва мозного тока 1 . К концу последнего интервала ток, скорость и оставшийся путь приходят к нулевым значениям.
Общая длительность процесса отработки перемещения составляет К+3 интервала . Это перемещение относим к малым. Задача управления процессом отработки малых перемещений заключа" ется в определении длительности участка разгона К и величины тока при торможении 4T (5 1 От. Будем относить перемещение к малым, если выполняется соотношение
Х :))=О, (g)
Pl,9 10293
При дальнейшем уменьшении величины начального рассогласования уменьшает. ся длительность участка с установившимся током при разгоне и, начиная с некоторого начального рассогласования, > становится равной нулю. При отработке такого перемещения потребуется уменьшить ток при разгоне по сравнению с максимальным, причем исчезает участок установившегося тока. Графики процес- щ са отработки перемещения изображвны на фиг. 5.
На первом интервале ток изменяется от нуля до величины тока при разгоне
jjpI «
Задача управления процессом отра- д5 ботки самого малого перемещения состоит в определении величин токов при б разгоне 4Р и торможении ..
Для самых малых перемещений спраК= =е=о (4)
Таким образом, при отработке лю" бого перемещения неизвестными параметрами управления всегда являются две величины: и Т- при самом малом перемещении, К и 1т - при малом, К и E - при среднем, ф и В- при большом перемещении. Для их определения в устройстве предусмотрены вычислительные блоки 20-28. Исходными данными для вычисления двух неизвестных 40 величин управления служат два урав нения - для приращений скорости и положения по интервалам.
Сумма приращений скорости равна нулю 45 и
66 10
- заданное положение;
" исходное положеyqO3 ние;:
}1 - длительность процесса отработки я интервалах
При наличии .на валу двигателя 1 момента статического сопротивления трогание электропривода при изменении на первом интервале тока от нуля происходит не сразу, а лишь после достижения током величины статическо
ro тока, и для использования уравнений (5 ) и (6 ) необходимо дополнительно иметь информацию о величине приращений скорости и перемещения на первом интервале, начиная с момента трогания электропривода. Обладание этой инФормацией потребует введения в устройство дополнительных вычислительных блоков. Однако это препятствие устраняется, если на первом интервале давать задание току якорной цепи изменяться не до величин)„, „или 1> (при отработке самых малых перемещений1, а до величины статического тока с .
Тогда движение начинается с второго интервала, длительность отработки увеличивается на один интервал при сохранении на остальных участках всех особенностей процессов, описанных выше. Графики процессов отработки большого, среднего, малого и самого малого перемещений при изменении тока на первом интервале от нуля до
1 представлены соответственно на
Фиг. 6, 7 8 и 9.
Найдем зависимости, связывающие между собой изменение тока, приращения скорости и пути. Контур тока обычно представляют в виде апериодического звена первого порядка, у которого его выходная координата изменяется по закону
-Ф.(Т
1М= l -.,е () >-1„О„1 где,у (5 j J, g pjf соответственно при" 5 ращения скорости и положения за j -ый интервал; сумма приращений положения равна за- где 1, - заданное и начальное знаданному перемещению 5О чение тока; и
Т - постоянная интегрирования
° - Ч E)3=9 -ч)0 (6)
Ъ l аналогового контура тока.
Пусть интервал квантования по времени принят равным
T0= ÓT, (Е> причем 9 < 6 по условиям устойчивости. Обычно величина j » 2. Г учетом уравнения (8 ) при постоянном за= —,Ф() -! "У-е )Ц1 )„„)-I, н) 11 1029366 12
/дании 1 к концу интервала Т ток Для удобства дальнейшего изложео определяется выражением ния перейдем к относительным едини" цам, используя в качестве единичных
ТО1= у e !y.1ноц)- Ж . Величин дискрет по току, скорости
Приращение скорости за некоторый 5 " положению. При Выбранной по какиминтервал времени определяется интег- либо соображениям (требуемой точралом динамического тока )д1,н = t 1 . ности, разрешающей способности датчика) величине дискреты по току ф . ц ), >" 1 J(! 1 )d (условимся в качестве единичной ско«СФ «С
Х Дйй У c . o) 10 рости принимать дискрету (fg рав" . ную приращению скорости за единичгДе 1с - Статический ток ное время — интервал квантования по
Ф времени то при неизменном единичном
У " ом еРЦии электропри динамическом токе -.дискрете К. А а" вода.
1 ,15 логично, принимаем я качестве единич-.
Подставляем в (10) выражение для ного изменение положен я ва д тока (7) с заменой (8) теля 1 (механизма ) dy, происходящее
:за единичное время Т при постоянной о скорости, равной единичной. При этом . () T cg с (1$ How)-!cJ 0 величины тока, скорости и положения измеряются величинами дискрет, т.е. числами, которыми оперируют цифровые регуляторы !
К концу интервала Т приращение скорости составляет
I > oh= «y oklyU-3 +) Е )+
35
45
+ ea (3 е - +5 )-оВ!, р4) /
Угловое перемещение вала за период квантования Т0 составляет ф О = кочТо"- —, )О.Г1 (05-)-е - + 1 - ) 1н у (g 6 -) + j )-0,61 (16) Угловой путь вала двигателя I (ме(ханизма) за некоторый интервал времени .определяется )
<5H) )Йь)йе-)и„йе )ьа. ца = а кс)ч +1 ®д1. (И} где ) 1к1ч начальная скорость.
Подставляем в (13) Выражение для приращения скорости (11), 1 @«) 11ач )+ у Jht.»(-5-+ - Е-1)+
« ñî ÷ 1
111aq(i -j е ИсЩ=Я.1, +
El>(0,5-j 8 +j -j ")+
Q. ф — (e = — Ч=— д бд Оу
В относительных единицах выражение для тока на И-Ом интервале записывается ! . ГИ3= 4 ГИ3-Е (Е113- 01 11). (16)
Выше к контуру тока предъявлялось требование конечной длительности переходного процесса -. выходная координата контура дойчна принимать к концу интервала Т = Т заданное значение. Такое функционирование кон-. тура происходит при коррекции задания, которое учтем действием дополнительного сигнала Фу
1 =< + >, (в) где 1 - скорректированное задание.
Каидем выражение дополнительного сигнала, исходя из условия, что при
1gfgP t, 1!И-1 3 = 0 с учетом его действия 1и.).= 1 чтО ВОзмОжнО при
i 511= (1 -е-ф", отсюда
С (и) с(и) « (и) (<1) )
В окончательном виде выражение для скорректированного задания по току записывается
В
"ycE 1= !) Ги.)+ )(1у и1-1 и-)g)=
= Оq1 "1-И3+0 i (И-1) (19) 13 10293Ь -3 где коэ ициентн - ", g е) 4-е
В последней записи индекс ф" опу"
5 щен.
Запишем выражения для приращенИя скорости и пути на и -ом интервале с учетом относительных величин и ва" мены 1у на 1 С
1О а(и И =а И)+0 1(11-1q- 1, ЯО)
6%5l) =%Си-1l + О5 1 и 3+
+0<1 È вЂ” Sg-051, ( )- j-."+Ã Е 1., tl (2 t) 3 И -О -5 У -1 е-> . Отметим, что суммы к зФФициентов, от» 25 носящихся к одной координате " вели чины постоянные а Ф a = Ц О "- 2(a<+a ) 2. Ъ 4 рассмотрим изменение координат 50 1 при отработке самого малого перемеще" ния. На первом интервале ток изменяет» ся от 0 до 1с После преобразований (8) 35 Аналогичный подход к изменениям . координат при малом перемещении позволяет получить расчетные соотношения для параметров управления - дли ф5 .тельноСти К(ы) и тормозного тока 1 Для определения длительности К . Т(Н) следует решить квадратное урав ение Об(1тах 1с) К м1+1,5(вк,1, " )K,„ + + Ъ„= <-е- > os-j е +) -j Ф. q-8 5 , 3= с () Приращения скорости и перемещение на интервале равны нулю. На втором ин" тервале ток изменяется от1р до1 р 2) С1 1Р+ 0+1P (ф ?. j =О 1р+С341 -1C С (%4) %С25=й 1р+О61с-01Яс Иа третьем интервале ток изменяется от 1р до 1>CI.Ç)=à,1,à р ЖС 3 Г 41р "С ° 5 а с - (2 МГЪ1 =0 1т+0 1р+С} 1р+ С 41С "Р "С Ь и На последнем, четвертом интервале ток спадает до нуля "ЪС 4 1, <+P1 f543 Р1(с +оа)1т+ +(а4- Л) с Для определения неизвестных параметров управления 1р и i g„ sîñ" пользуемся уравнениями (5)" и (6) для сумм приращений скорости и положения. 4 МСу.а 1р+а41C-,+à, =Я. > 041 Р"1С+0Д1,,-1c = o 4 ф () ) Qg1р+ Og З= Щ 1р+(3 ар 04 1{ — 1, 1о р (О ь+ +a »T+(O<-2.Ð>1 = -ЧСО Ф 1 --ф,,-% 03+ 1 6-0,- а З.(1 6-04) 3 х 1ЕЩ + Ь11с = O-. 04 )1C- 1P =- а. Ñ - " Р, y у -hatt)j - величина заданно го перемещения; > и - коэФФициенты:, Q<=— - 1,5-а -а (1, g-а4); ) = 3 а4 . С 5 1ю -1с +4 06 1 ах-1c) ЬЧ+Ь -1wax) 1щОХ -10 15 1029366 Величина тормозного тока находит- . .ся "Т(„> O. c "mo)f "AO4 "с)1 (e) (1) Таким же образом получаем соотяовения для параметров отработки сред-. него перемещения - K(C) и g(c), Длительность разгона К )при постоянном токе определяется путем реаения квадратного уравнения 10 "яо" С "и аХ "(с)+ яах "e)».(c)+ jya +®ь "мох jc+ +Ь41с-ЬЧ(1,ио + C) - О, (5C) ° Х где коэФФициентн Ь - аХ- 2а4.+а6 -0,5; Ь > 0,5а4 - a4-+ a6 ° Как и в предыдущем случае опреде ляется линь один корень .уравнения К 2 (юа " )1 3 +Флюсе-4с)1т юСаЧИ ао +4с)-1 х-Ьь|еох - цл <(hanoi - " иск + "с ., - . заданию и сигналу .обратной связи от .Критерием отнесения заданного пере- . датчика 4 тока вырабатывает сигнал мещвния.к средним или большим явля- Управления регулируемым источником 2 ется величина скорости, которая ожи- якорного напряжения для получения дается к концу разгона при отработ- . заданного тока в якорной цепи.дви: ке среднего перемещения. Fe величина гателя .1. определяется для ($ +2)-ro интерва" В исходном состоянии электроприла c) - 25 вода сигналы заданного и Фактичес кого положения, поступающие на вхо )1. (c) . 1ЮОХ с » (с) Ъ), ды вйчислительного блока 20 соответ" Найденное значение. скорости срав- ственно от задатчика 9 пути и блонивается с максимальной (номинальной) ка 36 преобразования и эайоминания скоростью . . Зо текущей информации, равны, выходной сигнал вычислительного блока 20 (6Ь (cy > ) «®may < 6> (при реактивном характере момента статического сопротиаления)также равен нулю, что соответствует нулевому клеще"ие относится к.средним, если.в 35 заданию по току якорной цепи. . Условие (36) не.выполняется, перемещение является больщим. При изменении сигнала задатчиПри больном перемещении величины ка 9 пути в вычислительном блоке 20 тормозного пути Ст и длительности Фиксируется разность величин: 9y" по.торможения. P(g) C ïîñòîÿííûì током 4О ступает от задатчика 9 пути и Щ . подсчитываются . поступает от блока 36 преобразования и запоминания текущей иыформации. Иа т .4-юОЧ що, +1 i оси выходе блока 20 на первом интервале после появления разности Lp - о фор+(ВЪ+1)4 иОх с+ Ь41сg! (5 ) 45 мируется сигнал задания по току, равно- му статическому, информация о котором поступает также от блока 36 ®%ax ъ с, (.. преобразования и запоминания текущей (5) 1„„ +4о . информации; знак сигнала блока 20 на . первом интервале соответствует знаку Работа устройства осуществляется 50 разности tg - QC03. Сигнал с выхода следующим образом. блока 20 поступает на вход коммутатоЛо команде таймера 35 через ин-, ра 30 и вычислителя 15 модуля. с вытереалы времени Т,(интервалы кванто- хода которого сигнал поступает на вания} блок 34 управления передает ко- вход блока 11 сравнения, где сравниманду иа повторение вычислений вы- 55 вается с величиной максимального точислительному блоку 20 и на формирова- ка1„@ь инФормация о котором постуние сигнала управления блоку 29., вы- пает к блоку,11 сравнения от блока 37 ход которого определяет задание на памяти максимальных и постоянных ве" 17 1029 личин. Так как величина 4» меньше,чем сп,,с выхода блока 11 сравнения постуйает сигнал на управляющий вход коммутатора 30, который разрешает пе-; редачу поступившего на вход коммутато. 5 ра 30 сигнала от блока 20 к блоку 29 формирования сигнала управления. В ре" эультате к концу первого интервала Т в якорной цепи двигателя 1 протекает ток, равный 1g . 10 После выдачи на первом интервале величины 4о в вы«ислительном блоке 20 производится определение величины тока при разгоне в соответствии с первым соотношением (28). Коэффициент Ь„, необходимый дпя определения 1р I поступает в блок 20 от блока 37 памяти максимальных и постоянных величин. Как и в предыдущем случае значение jp поступает к коммутато- 20 ру 30, вычислителю 15 модуля и от него к блоку 11 сравнения. Если величина р1»п К,то найденное значение »р передается от коммутатора 30 к блоку 29 для формирования сигнала 25 управления контуру тока на второй интервал, а в вычислительном блоке 21 выполняется определение величины тоI ка 1Т с1„1- для третьего интервала отработки самых малых перемещений по 3О соотношению (28). Дпя этого на вход вычислительного блока 21 поступают сигналы о величине» от вычислительного блока 20, о величине статичес, кого тока - от блока 36 и о коэф35 фициенте 5> - от блока 37 памяти максимальных и постоянных величин. Найденная величина < „ поступает на второй вход коммутатора 30, а от не" ro — к блоку 29. Если величина 1р ока40 жется больше1ь»д, то от коммутатора 30 к блоку 29 передается сигнал задания на максимальный ток 1„„О на основании информации, поступающей на третий вход коммутатора 30 от блока 37 памяти максимальных и постоян45 ных величин и сигнала от блока 11 сравнения. В этом случае заданное перемещение превышает самое малое и поэтому второй выход блока 11 срав" нения разрешает вычислительному блоку 27 приступить к вычислению длительности разгона К „)при отработке малого перемещения по соотношению (30), Для этого:на вход вычислительного бпока 22 поступает информация о заданном положении от задатчика 9 об исходном положенииЯ щи статическом токе с- от блока 36 преобразования 366 .18 .и запоминания текущей информации и о величинах 1, и коэффициенте b от блока 37 памяти максимальных и постоянных величин. Найденное значение длительности К(м)поступает на первый вход коммутатора 31 и на вход вычислительного блока 23, в котором происходит определение величины тор" моэного тока 1т м1 при отработке малых перемещений по соотношению (31) при известной величине K(g) и информации от блоков 36 и 37. Найденная вепичина т м> поступает на второй вход коммутатора 31 и вход вычислителя 16 модуля, а от него к блоку 17. сравне,ния, в котором величина1т „>сравнивается с1 »„ .Если 1 .< „ „О„то блок 12 c,равнения разрешает передачу величин К „ HlT » от коммутатора 31 к бло ку 29 формирования сигнала управления, который по ним Формирует задание на пбддержание токаj a течение К 1интервалов .с последующим измененйем, тока эа один интервал до и затем от1Т<м за один интеРвал до нУлЯ. В протйвном случае перемещение не является малым, и блок 12 сравнения запрещает передачу этих данных коммутатором 31 и блоку 29 и дает разреше ние на работу вычислительного бло. ка 24. В .это время блок 29 передает постоянное задание 1 „О и ведет счет длительности этого задания; В вычислительном блоке 24 производится определение длительности разгона при среднеи перемещении К1с> по соотношению -(33)» ипя чего вход вычислительного блока 24 связан с задатчиком 9 пути (получаете y). блоком 36 преобра. зования и запоминания текущей информации информация î Ù:03 < ) и бпо" 1 ком 37 памяти максимальных и постоянных величин (информация .о4H1gy ко" эффициентах ф 4 ). Найденная величина К1 пост пает к вычислительному блоку 2 для определения скорости к концу разгона Ж ГК<с>+ 2g по сост" ношению (35), к вычислительному бпо" ку 26, в котором определяется длитель- ность торможения при среднем перемещении g (с) - по соотношению. ) 34), * и к коммутатору 32. С выхода вычислительного блока 25 величина%И(с> Ц поступает через вычислитель 17 модуля к третьему блоку 13 сравнения, в котором проверяется выполнение ус ловия (36 ). При его выполнении коммутатор 32 передает блоку 29 Формирования сигнала управления величины 19 1В?93 К с и ф с, последняя величина поступает к коммутатору 32 от .вычислитель" ного блока 26. Блок 29 по .этим параметрам поддерживает ток на уровне 1,щуув течение К(с интервалов, затем . дает команду на реверс тока за один интервал до - (+A и поддержание этого тока в течение М интервалов. Если условие (36) не выполняется, перемещение относится к большим и 1р по команде блока 13 сравнения начинает работу вычислительный блок 27, в котором по информации от блоков 36 и 37 определяется величина тормозного пути V+, поступающая от вычислительного блока 27 через вычислитель 18 модуля к блоку 14 сравнения. На второй вход блока 14 сравнения от вычислителя 19 модуля поступает модуль разности заданного 9 м текущего (g по.- gp ложений привода, найденного блоком 38 вычитания. В вычислительном блоке 28 определяется длительность торможения с постоянным максималь- ным током.при .большом перемещении <@по соотношению (38) на основании информации, поступающей от блоков 36 .и 37. Величина 7 gnoc-тупает к ком,мутатору 33. Пока в блоке 14 сравне-. ния фиксируется/V y — Если подавать сигнал задания на вход регулятора 8 скорости, известное устройство может работать в- режиме регулирования скорости. Таким образом, цифровой позиционный электропривод позволяет снизить время переходных процессов у механизмов, требующих точное позиционирование за минимальное время, например, нажимных устройств, ножниц и других механизмов, работающих в режимах программной или-следящей отработки пере" мещений, и благодаря устранению перерегулирования, уменьшить потери энергии в силовой цепи электропривода. 1029366 1029366 Iг AleÈ (9 ,ы,И ° >)rue fii ° -г„„, t,9,49 1029366 РЕМИС 1029366 Ъак 1029366 Ngff Составитель Ю. 8оробьевРецактор 8. Ковтун Texpeg А.Бабинец Корректор У.Пономаренко Заказ 993/5Г Тираж Р7 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. Й/5 е е «aasafa«*aalаеее ееее «Ам» ю в ее у Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
