Многодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма

 

1, МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТi РОПРИВОД ОПОРНО-ПОВОРОТНОГО МЕХАНИЗМА , содержащий два электродвигателя поетоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорноповоротного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя-два комплекта вентилей и систему импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый из которых подключен к управляющем входу соответствукнцего комплекта вентилей , к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждан из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блока задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопараллельно с одним из диодов, а управляющий электрод каяадого вентиля через блок задержки соединен с тем внходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляквдему входу соответствующего комплекта вентилей, включенном1/ согласно с этим вентилем, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения энергетических показателей электропривода, в него дополнительно введены третий и четвертый диоды, инвертор, нелинейный блок и два блока регулирования временной задержки, причем вход одного блока задержки через блок регулирования временной задержки, инвертор и третий диод, включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного блока, вход другого блока задержки через, второй блок регулирования временной задержки и четвертый диод, включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блока, выход которого подключен к входу системы импульсно-фазового управления JW 2, Электропривод по п. 1, о т л а ю щ и и с я тем, что нелинейный ч блок Д содержит семь резисторов, потен циометр, пороговый элемент два диода и два последовательносоединенных : операционных усилителя, к первым входам которых подключены первый и 1 торой резисторы, к второму входу первого операционного усилителя - трео: тий резистор, шунтированный цепоч .кой из последовательно соединенных четвертого резистора и порогового элемента, в обратную связь первого операционного усилителя включен пятый резистор, шунтированный цепочСП кой, состоящей из шестого резистора и встречно включенных двух диодов, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу шестого резистора, а другие - к выводам потенциометра, движок которого соединен с вьгводом пятого резистора, Ьедьмой резистор, включенный в обратную связь второго операционного усил лителя.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСХИХ

РЕСПУБЛИХ.3Ж) Н 02 Р 7 68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Госуд АРстненный Комитет сссР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3408984/24-07 (22) 18, 03. 82 (46) 23.01.84. Бюл. М 3 (72 ) A. Г.Б аракин, М.Д. Горбатенков и Ф,К . Фоттлер (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621,316 .718.5 (088.8) (56) 1. Патент США Р 3833847, кл, 318-630, 19 80.

2.Авторское свидетепьство СССР

9 955489, кл. Н 02 Р 7/68, 1982, (54) (57) 1. МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД ОПОРНО-ПОВОРОТНОГО ИЕХАНИЗМА, содержащий два электродвигателя постоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорн поворотного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя-два комплекта вентилей и систему импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый иэ которых подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, кажцаа- из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блока задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопараллельно с одним из диодов, а управляющий электрод каждого вентиля через блок задержки соединен с тем вйходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, включенному согласно с этим вентилем, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью

„„SU„„ A повышения энергетических показателей электропривода, в него дополнительно введены третий и четвертый диоды, инвертор, нелинейный блок и два блока регулирования временной задержки, причем вход. одного блока задержки через блок регулирования временной задержки, инвертор и третий диод, включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного блока, вход другого блока задержки через, второй блок регулирования временной задержки и четвертый диод, включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блока, выход которого подключен к входу систе- мы импульсно-фазового управления.. 1

2, Электропривод по и. 1, о т л ч а ю шийся тем, что нелинейный д блок содержит семь резисторов,. потен Isaac циометр, пороговый элемент два диода и два последовательно соединенных операционных усилителя, к первым входам которых подключены первый и второй резисторы, к второму входу пер. вого операционного усилителя — третий резистор, шунтированный цепоч,кой из последовательно соединенных четвертого резистора и порогового элемента, в обратную связь первого операционного усилителя включен пятый резистор, шунтированный цепочкой, состоящей из шестого резистора и встречно включенных двух диодов, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу шестого резистора, а другие — к выводам потенциометра, движок которого соединен с выводом пятого резистора, седьмой резистор, включенный в обра .

Иую связь второго операционного уси. лителя.

1069115

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах зубчатых реек, опорно-нов орот ных устройств моделирующих стендов и опорно-поворотных механизмов роботов-манипуляторов

5 там, где необходимы высокие точности позиционирования.

Известен многодвигательный электропривод, содержащий два электродвигателя постоянного тока, реверсивный вентильный преобразователь, к выходным зажимам которого подключены параллельно две цепи, каждая из которых состоит из якоря электродвигателя и диода, включенных после- 15 довательно, причем полярность диодов в цепях противоположна. Точки соединения диодов с якорями электродвигателелей соединены через насыщающийся реактор 11 . 2О

Однако электронривод имеет невысокие энергетические показатели, обусловленные использованием насыщаюце гося . Ре ак тора.

Наиболее близким к изобретению 25 является мнагодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма, содержащий два электродвигателя постоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу 3Q

Опорно-поворотного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, Включающий в себя два комПлекта вентилей и систему импульсно-фазового управлени с двумя выходами, каждый 35 кэ которых подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блока задержки и два вентиля, каждый иэ которых включен встречно- 45 параллельно с одним иэ диодов, а управляющий вход каждого вентиля через блок задержки соединен с тем выходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к 50 управляюцему входу соответствующего

-комплекта вентилей, включенному согласно с этим вентилем Г21, Для обеспечения выборки люфта в устройстве необходимо совместное 55 встречно-параллельное вклюЧение диодов и тири сторов - > Исполь зоваиие диодов вместо тиристоров не обеспечивает выборку люфта, поскольку даже при сигнале управления, равном 60 нулю, средний момент каждого двига" теля равен нулю. Однако при согласной работе электродвигателей, т.е, когда их моменты однонаправлены, к одному двигателю прикладывается 65 через диод полное напряжение преобразователя, а к другому — через вентиль, только его часть, определяемая временем задержки управляющих импульсов, что приводит к ухудшению энергетических показателей электропривода в целом, так как один иэ электродвигателей недоиспольэуется по моменту.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей эл ектроприв ода.

Поставленная цель достигается тем, что в многодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма, содержаций два электродвигателя постоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорно-поворотного мЕханизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя два комплекта вентилей и систему импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый из которых подключен к управляющему входу соответствуюцего комплекта вентилей к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, пРичем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блОка задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопараллельно с одним иэ диодов, а управляющий электрод каждого вентиля через блок задержки соединен с тем выходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, включенному согласно с этим вентилем, дополнительно введены третий и четвертый диоды, инвертор, нелинейный блок и два блока регулирования временной задержки, причем вход одного блока задержки через блок регулйрования временной задержки, инвертор и третий диод, включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного блока, вход другого блока задержки через второй блок регулирования временной задержки и четвертый диод, враг включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блока, выход которого подключен к входу системы импульсно-фазового управления.

Кроме того, нелинейный блок содержит семь резисторов, потенциометр, пороговый элемент, два диода и два последовательно соединенных операционных усилителя, к первым входам которых подключены первый и второй резисторы, к второму входу первого операционного усилителя - третий резистор, шунтированный цепочкой из, последовательно соединенных четвер-

1069115 того резистора и порогового элемента, в обратную связь первого операционного усилителя включен пятый резистор, шунтированный цепочкой, состоящей из шестого резистора и

E встречно включенных двух диодов, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу шестого резистора, а другие — к выводам потенциометра, движок которого. соеди не н с выводом пятого ре з и стора, седьмой резистор, вклЮченный в обрат ную св яэь второго операционного усилителя.

Яа фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 — схема f5 нелинейного блока; на фиг. 3 - выходные характеристики нелинейного блока (а), блока задержки (,б), блоков регулирования временной задержки (в);. на фиг. 4 - диаграммы, .пояс- 2(3 н яющие работу устройств а . .Иногодвигательный электропривод содержит электродвигатели 1 и 2; соединенные между собой через зубчатую передачу 3 опорно-поворотного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя комплекты 4 и 5 вентилей и систему 6 импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый иэ которых подключен к управляющему входу комплектов .4. и 5 вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая Из которых состоит соответственно иэ последовательно соединенных якоря электродвигателя 1 и 2 и диода 7 и 8, причем полярность включения диодов 7 и 8 в цепях противоположна, блоки 9 и 10 задержки и вентили ll и 12, каждый из которых 4() включен встречно-параллельно соответственно с диодом 7 и 8, а управляющий электрод вентилей 11 и 12 через соответствующий блок 9 и 10 задержки соединен.с выходом системы 6 импульс-45 но-фазового управления.

Кроме того, электропривод содержит диоды 13 и 14, инвертор 15, не» линейный блок 16 и блоки 17 и 18 регулирования временной задержки, 50 причем вход блока 9 задержки через блок 17 регулирования временной задержки, инвертор 15 и диод 13, включаиный B прямом направлении, соединен с входом нелинейного бло" . у ка 16, вход блока 10 задержки через блок 18 регулиррвания временной задержки и диод 14 включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блоку 16, выход которого подключен к входу системы 6 импульсно-фазового управления. . Нелинейный блок 16 содержит резисторы 19 - 23, потенциометр 24, пороговый элемент, выполненный в виде стабилитрона 25, диоды 26 и. 27 и операционные усилители 28 и 29, к первым входам которых подключены соответственно резисторы 30 и 31, к второму входу операционного усилителя 28 подключен резистор 19, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных резистора 20 и стабилитрона 25, в цепь обратной . связи операционного усилителя 28 включен резистор 21, шунтированный цепочкой, состоящей из резистора 22 и встречно включенных диодов 26 и 27, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу резистора 22, а другие — к выводам потенциометра 24, движок которого соединен с выводом резистора 21, резистор 23, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя 29„

Электропривод работает следующим. образом.

При нулевом значении у; равляющего сигнала Uq = 0 вентильный преобразователь генерирует Разнополярные импульсы тока (фиг. 4а) эа счет поочереднбй работы комплектов 4 и 5

-вентилей. Начальная уставка времени задержки tg (ty — вРемя задержки импульсов управления вентилями 11 .и 12 относительно импульсов управления вентилями комплектов 4 и 5) выбирается такой, чтобы не происходило включение вентилей 11 и 12. Прй этом положительный пульсирующий ток (фиг. 4б), протекающий по якорной цепи электродвигателя .1, создает положительный момент, а ток электродвигателя 2 (фиг. 4в) — отрицательный момент, т.е, эа счет равных и противонаправленных моментов электродвигателей 1 и 2 осуществляется выборка зазора. При возрастании управляющего сигнала 0 от 0 до 1 (фиг,3) напряжение на выходе нелинейного блока 16 также линейно возрастает с темпом, необходимым для формирования требуемых моментных характеристик электродвигателей 1 и 2.

Характеристика блоков 17 и 18 ре., гулирования временной задержки такова, что при 0(U@cl напряжение на их выходе равно нулю и время задерж-. ки, равное начальной уставке, остается неизменным. Поэтому при этих значениях сигнала управления Uq формирование суммарной моментной характеристики электроцрив ода происходит только, за счет изменения выпрямленного напряжения преобразователя. Причем увеличение положительного момента электродвигателя 1 и уменьшение отрицательного момента электродвигателя 2 обусловлено возрастанием положительного напряжения комплекта 4 вентилей и уменьшением отрицательно10б9115 го напряжения комплекта 5 вентилей.

При Uq= 1 момент и среднйй ток электродвигателя 2 (фиг, 4д) равны О, а момент электродвигателя 2 создается только положительными импульсами тока (фиг. 4г), так как вентиль 11 не включается.

Дальнейшее увеличение управляющего сигнала g4 Qa 2 не вызывает значительного изменения напряжения на выходе нелинейного блока 16 и, KiRK следствие, значительного увеличения момента электродвигателя 1, который формируется напряжением комплекта 4 вентилей. 8 интервале

I 2 формирование требуемой суммарной моментной характеристики электропривода осуществляется в основном характеристикой электродвигателя 2. Это происходит следующим образом.

При напряжении управления Uj) 1 напряжение на выходе блоков 17 и 18 регулирования временной задержки увеличивается, указанное напряжение, поступая на управляющий вход блоков 9 и 10 задержки, уменьшает время задержки 4g до нуля, т.е. вентили . управления поступают одновременно и на вентили комплектов 4 и 5 и на вентили 11 и 12, что обеспечивает увеличение среднего тока электродвигателя 2.

При Uq>i 2 токи обоих электродвигателей равны и они развивают одинаковые моменты. Диоды 13 и 14, а так; же инвертор 15 служат для выделения модуля управляющего напряжения, поступающего на вход блоков 17 и 18 5 регулирования временной задержки.

Таким образом, предлагаемюй электропривод при малых сигналах управления развивает противонаправленные моменты, что позволяет выбЩ рать люфт в зацеплении, а при больших сигналах управления моменты электродвигателей совпадают по знаку и они развивают дополняющие друт друга моменты..

1069115

ВНИИПИ Заказ 11488/54 Тираа 671 Подписное

Финал ППП Патент, r. Ултород, ул. Проектная, 4