Цифровой электропривод

 

1. ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий электродвигатель постоянного тока с импульсным датчиком частоты вращения, подключенный к импульсному усилителю мощности, блок тактовых частот, первый реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединень с входами блока ограничения и регистра, триггер, выходами подключенный к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединень с входами сложения и вычитания второго реверсивного счетника, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности стабилизации в диапазоне низких частот вращения двигателя, в -него введены логический элемент ИЛИ, и блок синхронизации , к входам которого подключены три выхода блока тактовых частот, импульсный датчик частоты вращения и блок ограничения , а выходы соединены с входами первого реверсивного счетчика, входы логического элемента ИЛИ подключены к выходам переноса и заема второго реверсивного сче-рчика , подключенным к установочным входам триггера, прямой выход которого соединен с входом импульсного усилителя мощности и стробирующим входом регистра, выходы которого и выход логического элеменi та ИЛИ соединены соответственно с входами параллельной записи и стробирующим (Л входом второго реверсивного счетчика, причем четвертый выход блока тактовых частот подключен к вторым входам двух логических элементов И-. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(1) Н 02 P 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С0

С

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3473365/24-07 (22) 23.07.82 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) А. И. Овчаренко и Ю. В. Журавлев (71) Харьковский ордена Ленина политех. нический институт им. В.И. Ленина (53) 621.316.715 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 379032, кл. Н 02 P 5/16, 1971.

2. Патент США № 3950682, кл. 318-314, опублик. 1976. (54) (57) 1. ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока с импульсным датчиком частоты вращения, подключенный к импульсному усилителю мощности, блок тактовых частот, первый реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединены с входами блока ограничения и регистра, триггер, выходами подключенный к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания

„„SU„„1050077 А второго реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации в диапазоне низких частот вращения двигателя, в него введены логический элемент ИЛИ, и блок синхронизации, к входам которого подключены три выхода блока тактовых частот, импульсный .датчик частоты вращения и блок ограничения, а выходы соединены с входами первого реверсивного счетчика, входы логического элемента ИЛИ подключены к выходам переноса и заема второго реверсивного счетчика, подключенным к установочным входам триггера, прямой выход которого соединен с входом импульсного усилителя мощности и стробирующим входом регистра, выходы которого и выход логического элемента ИЛИ соединены соответственно с вхо- Е дами параллельной записи и стробирующим входом второго реверсивного счетчика, причем четвертый выход блока тактовых частот подключен к вторым входам двух логических элементов И;

1050077

2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что блок тактовых частот выполнен на генераторе эталонной частоты, управляемом делителе частоты, кольцевом регистре и трех формирователях коротких импульсов, входы которых соединены с разрядными вы ходами кольцевого регистра, вход которого t

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления двигателями небольшой мощности при высоких требованиях к статической точности регулирования. 5

Известен электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, эталонный генератор, фбрмирователь импульсов, блок задержки, RS-триггер и импульсный датчик частоты вращения двигателя. Работа электропривода основана на широтноимпульсной модуляции выходного сигнала триггера путем переключения последнего импульсами эталонного генератора и датчика частоты вращения (1). 15

Недостатком электропривода является невысокая точность стабилизации в диапазоне низких частот вращения двигателя, что связано с увеличением в этом диапазоне периода дискретизации и соответствующего увеличения пульсаций частоты вращения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой электропривод, содержащий двигатель постоянного тока с импульсным датчиком частоты вращения, подключенный к импульсному усилителю мощности, блок тактовых частот, первый реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединены с входами блока ограничения и регистра, триггер, выходами подключенный к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами второго реверсивного счетчика (2).

Недостатком известного электропривода является наличие существенных пульсаций 35 частоты вращения, особенно в дипазоне низких частот, что обусловлено изменением периодичности поступления импульсов управ ления движением, а собственно периодич-ность определяется частотой вращения и, 4О естественно, при низких частотах вращения период поступления импульсов велик. Фильтрующие свойства двигателя на низких частотах ухудшаются, что и обуславливает в конечном счете увеличения пульсаций частоты вращения. 45 вместе с входом управляемого делителя частоты подключен к генератору эталонной час тоты.

3. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что блок ограничения выполнен на параллельно соединенных дешифраторах нулей и единиц.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации в диапазоне низких частот вращения двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой электропривод, содержащийдвигатель постоянного тока с импульсным датчиком частоты вращения, подключенный к импульсному усилителю мощности, блок тактовых частот, первый реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединены с входами блока ограничения и регистра, триггер, выходами подключенный к первым вхо дам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, введены логический элемент ИЛИ и блок синхронизации, к входам которого подключены три выхода блока тактовых частот, импульсный датчик частоты вращения и блок ограничения, а выходы соединены с входами первого реверсивного счетчика, входы логического элемента ИЛИ подключены к выходам переноса. и заема второго реверсивного счетчика, подключенным также к установочным входам триггера, прямой выход которого соединен с входом импульсного усилителя мощности и стробирующим входом регистра, выходы которого и выход логического элемента ИЛИ соединены соответственно с входами параллельной записи и стробирующим входом второго реверсивного счетчика, причем четвертый выход блока тактовых частот подключен к вторым входам двух логических элементов И.

Кроме того, блок тактовых частот выполнен на генераторе эталонной частоты, управляемом делителе частоты, кольцевом регистре и трех формирователях коротких импульсов, входы которых соединены с разрядными выходами кольцевого регистра, вход которого вместе с входом управляемого делителя частоты подключен к генератору эталонной частоты.

Блок ограничения выполнен на параллельно соединенных дешифраторах нулей и единиц..

На чертеже приведена структурная схема цифрового электропривода.

1050077

Электродвигатель 1 с импульсным датчиком 2 частоты вращения подключен к импульсному усилителю 3 мощности. Блок 4 тактовых частот содержит генератор 5 эталонной частоты, выход которого соединен с цифроуправляемым делителем 6 частоты и с кольцевым регистром 7, разрядные выходы которого подключены к трем формйрователям 8 — 10 коротких импульсов.

Выходы цифроуправляемого делителя 6 частоты и формирователей 8 и 9 подклю- 10 чены к входам блока 11 синхронизации, к блокировочным входам которого подключен блок 12 ограничения, выполненный на параллельно соединенных по входам дешифраторах

13 и 14 нулей и единиц входы которых вместе с входами регистра 15 соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика 16, подключенного к выходам блока 11 синхронизации. К стробируюшему входу регистра 15 подключен прямой выход триггера 17, соединенный также с управляюшим gp входом импульсного усилителя 3 мощности..

4 ции. Последний осуществляет «привязку» им пульсов 1чв и foe к T3KTQBbIM последовательностям fo< и for соответственно. Это необходимо для того, чтобы исключить одновременное поступление импульсов fun на суммирующий, а 1о на вычитаюший входы реверсивного счетчика 16.

Текущее значение кода в счетчике 16 пропорционально интегралу от ошибки в системе. Если же по каким-либо причинам fgq>

foe,, то на суммирующий вход счетчика 16 поступает в единицу времени больше импульсов, чем на его вычитающий вход. Следовательно, код в счетчике 16 возрастает, вызывая увеличение частоты вращения вплоть до точного равенства 1чв = foe.

Если fun< far., то, наоборот, код в счетчике

16 уменьшается, вызывая уменьшение частоты врашения до достижения того же равенства. За счет наличия интеграла в законе регулирования система имеет нулевую методическую ошибку при управляющих воздействиях типа «скачок».

Выходы регистра 15 соединены с входами параллельной записи реверсивного счетчика 18, к стробируюшему входу которого подключен выход логического элемента ИЛИ 19 входы которого подключены к выходам переноса и заема реверсивного счетчика 18 вместе с установочными входами триггера 17, выходы последнего через два логических элемента И 20 и 21 соединены соответствен 3р но с входами вычитания и сложения реверсивного счетчика 18.

Выход формирователя 10 коротких импульсов, являющийся четвертым выходом блока 4 тактовых частот, подключен к вторым входам логических элементов И 20 и

21, а также к импульсному усилителю 3 мощности.

Цифровой электропривод работает следующим образом.

Генератор 5 эталонной частоты (напри- 4р мер, кварцевый) вырабатывает стабильную последовательность импульсов fo) . Делитель частоты изменяет частоту fo в соответствии с выражением

fo Ячв чв К

45 где К вЂ” постоянная.

Следовательно, изменением кода Nus мож но пропорционально изменять задающую час тоту 6в. Одновременно импульсы 4 поступают на кольцевой регистр 7, на выходах 5О которого попеременно появляются сигналы.

Формирователи 3 10 коротких-импульсов обеспечивают формирование несовпадаюших во времени тактовых последовательностей

1о, for, fos .

Задающая частота fu> и частота обрат- 55 ной связи f формируемая датчиком 2 и пропорциональная частоте вращения двигателя 1, поступают в блок 11 синхрониза- .

Блок 12 ограничения предотврашает «опрокидывание» счетчика 16 при больших или длительных рассогласованиях между fu и

foo. Происходит это следующим образом.

Если fu<> 4, и счетчик 16 принимает состояние «Все единицы», то срабатывает дешифра тор 14, выходной сигнал которого блокирует поступление импульсов 1чв на суммируюший вход счетчика 16. При этом импульсы fo, продолжают поступать на его вычитаюший вход вплоть до входа в линейную зону работы. После этого сигнал блокировки снимается. Аналогичные процессы происходят и при соотношении fu < f«с той лишь разницей, что счетчик 16 принимает состояние «Все нули» и срабатывает дешифратор

18, блокирующий выходным сигналом поступ ление импульсов fo на вычитаюший вход счетчика 16.

Код регистра 15 преобразуется в широтно-импульсный сигнал (период постоянный, коэффициент заполнения изменяется) . Это осуществляется следующим образом. При опрокидывании триггера 17 в единичное состояние через логический элемент ИЛИ 19 разрешается перепись кода регистра 15 в реверсивный счетчик 18, а импульсы fo> поступают через логический элемент И20 на вычитаюший вход счетчика 18. Процессуменьшения содержимого счетчика продолжается до его обнуления и появления импульса заема. Последний вызывает установку триггера 17 в нулевое состояние и вновь перепись кода регистра 15 в счетчик 18.

Теперь открыт логический элемент И 21 и импульсы fog поступают на суммирующий вход счетчика 18 до его заполнения и появления импульса переноса, устанавливающего триггер 17 в единичное состояние. Таким образом, на выходах триггера 17 имеем широтно-импульсный сигнал с периодом, определяемым частотой и емкостью счетчика 18.

Период выбирается так, чтобы двигатель служил фильтром нижних частот (для двигателей мощностью в единицы-десятки ватт частота модуляции сотни-единицы килогерц)

Так как длительность единичного состоя ния триггера 17 пропорциональна коду регистра 15, то и длительность подключения якорной цепи двигателя 1 к источнику +Е также пропорциональна этой величине. Ин

1050077 версный выход триггера 17 управляет нижним ключом усилителя 3. Это необходимо для сохранения малого и постоянного выход ного сопротивления усилителя 3 мощности

Поскольку импульсы fot,, 1о и fo5 разнесены во времени, то съем кода счетчика

16 в регистр 15 проходит только в моменты стационарного состояния счетчика 16.

Постоянство (при правильном выборе ве личины) периода модуляции обеспечивает

10 минимальные пульсации частоты вращения двигателя 1.

Редактор Т. Кугрышева

Заказ 8448 54

Составитель Н. Корева

Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 °

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4