Электромагнитный привод поступательного движения

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий двухобмоточный электромагнит с обмотками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сердечником , задатчик и датчик положения сердечника, элемент сравнения, регулятор , усилитель и два диода,-причем выходы задатчика и датчика положения сердечника подключены соответственно к суммирующему и вычита ющему входам элемента сравнения, регулятор и делитель мощности соединены последовательно, выход усилителя мощности соединен с анодом первого и катодом второго диодов, первый диод включен последовательно с обмоткой прямого хода, второй диод включен последовательно с обмоткой обратного хода, отличающийс я тем, что, с.целью повышения точности его регулирования, в него введены датчик линейных ускорений сердечника , датчик тока обмоток, нелинейный функциональный преобразователь, умtj ножитель, квадратор и второй элемент сравнения, причем вычитающий вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика линейных ускоре-НИИ сердечника, первьй суммирующий i вход второго элемента сравнения соединен с выходом первого элемента (Л С сравнения, выход датчика положений соединен через нелинейный функциональный преобразователь с одним из входов умножителя, другой вход i oторого подключен к выходу датчика тока обмоток, выход умножителя соединен с входом квадратора, выход со о со которого подключен к второму, суммирующему входу второго, элемента срав-. нения, которого соединен с О входом регулятора. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1130905

3(5D Н 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3535809/24-07 (22) 07.01.83 (46) 23.12.84. Бюл. 1Ф 47 (72) В.П. Комлев.и А.А. Евстигнеева (71) Владимирский политехнический институт (53) 621.318.3-5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 538431, кл. Н 01 F 7/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

1г 773750, кл. H 01 F 7/18, 1979.

3. Патент США Ф 4288730, кл. Н 01 F7/18,,1981. (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД

ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий двухобмоточный электромагнит с обмотками прямого и сбратного хода и подвижным ферромагнитным сердечником, задатчик и датчик положения сердечника, элемент сравнения, регулятор, усилитель и два диода, причем выходы задатчика и датчика положения сердечника подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам элемента сравнения, регулятор и делитель мощности соединены последовательно, выход усилителя мощности соединен с анодом первого и катодом второго диодов, первый диод включен последовательно с обмоткой прямого хода, второй диод включен последовательно с обмоткой обратного хода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности его регулирования, в него введены датчик линейных ускорений сердечника, датчик тока обмоток, нелинейный функциональный преобразователь умЦ ножитель, квадратор и второй элемент сравнения, причем вычитающий вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика линейных ускоре-. ний сердечника, первый суммирующий вход второго элемента сравнения сое- е динен с выходом первого элемента сравнения, выход датчика положений соединен через нелинейный функциональный преобразователь с одним иэ входов умножителя, другой вход которого подключен к выходу датчика тока обмоток, выход умножнтеля соединен с входом квадратора, выход

IsaaL которого подключен к второму суммирующему входу второго. элемента срав-. 4Р нения, выход которого соединен с С© входом регулятора. 4Р

113090З

Цель изобретения — повышение точности регулирования положения ферромагнитного сердечника в электромагнитном приводе поступательного движения.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитный привод посту55

Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для использования в качестве-испол,нительного устройства в системах автоматического управления различного 5 назначения, например для перемещения задвижек и заслонок трубопроводной аппаратуры, в системах проводов промышленных роботов и т.д.

Известны электромагнитные приводы поступательного движения, содержащие двухсторонний электромагнит с катушками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сердечником, полупроводниковые ключевые элементы, включенные последовательно с катушками электромагнита, и датчик положения (1 ) и (2 ), Недостатком укаэанных устройств является низкая точность регулирования положения ферромагнитного сердечника.

Наиблоее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитный привод поступатель- 25 ного движения, содержащий двухсто.ронний электромагнит с катушками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сердечником, задатчик и датчик положения, подключен- 30 ные соответственно к суммирующему .и вычитающему входам элемента сравнения, последовательно соединенные регулятор и усилитель мощности, выход которого соединен с катодом включенного последовательно с катушкой прямого хода первого диода и анодом включенного последовательно с катушкой обратного хода второго диода 33 ).

Известный электропривод обеспечивает регулирование положения ферромагнитного сердечника в зависимости от сигнала задания. Точность регулирования в такой системе яв- 45 ляется невысокой, что обусловлено ошибкой от возмущаюшего воздействия (сил, действующих со стороны нагрузки, сил трения и т.д.). Коррекция по возмущению в известной системе не предусмотрена. нательного движения, содержащий двухобмоточный электромагнит с обмотками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сеодечником, задатчик и датчик положения сердечника, элемента сравнения, регулятор, усилитель мощности и два диода, причем выходы задатчика и датчика положения сердечника подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам элемента сравнения, регулятор и делитель мощности соединены последовательно, выход усилителя мощности соединен с анодом первого и катодом второго диодов, первый диод включен последовательно с обмоткой прямого хода, второй диод — последовательно с обмоткой обратного хода, введены датчик линейных ускорений сердечника, датчик тока обмоток, нелинейный функциональный преобразователь, умножитель, квадратор и второй элемент сравнения, причем вычитающий вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика линейных ускорений сердечника, первый суммирующий вход второго элемента сравнения соедиен с выходом первого элемента сравнения, выход датчика положений соединен через нелинейный функциональный преобразователь с одним из входов умножителя, другой вход которого подключен к выходу датчика тока обмоток, выход умножителя соединен с входом квадратора, выход которого подключен к второму суммирующему входу второго элемента сравнения, выход которого соединен с входом регулятора.

На фиг. 1 представлена схема электромагнитного привода поступательного движения; на фиг. 2 — характеристика нелинейного функционального преобразователя.

Электромагнитный привод содержит задатчик 1 первый элемент 2 срав.нения, второй элемент 3 сравнения, квадратор 4, регулятор 5, блок перем-ножения (умножитель) 6, усилитель 7 мощности, датчик 8 тока обмоток, диоды 9 и 10, нелинейный функциональный преобразователь 11, двухобмоточный электромагнит 12 с обмотками прямого 13 и обратного 14 хода и подвижным ферромагнитным сердечником 15, датчики положений 16 и линейных ускорений 17 сердечника.

130905

Фис. Я

ВИИИПИ Заказ 9617/37 Тираж 682 Подписное

Филиал HBG "ПвтааР, r,Уагород, ул.Проежтиая, 4

3 1

Электромагнитный привод поступательного движения представляет собой защитную систему автоматического травления и работает следующим образом., На суммирующий вход первого элемента 2 сравнения поступает сигнал с задатчика 1. а на вычитающий входсигнал с датчика 16 положений сер. дечника 15. Разность этих сигналов поступает на первый суммирующий вход второго элемента 3 сравнения.

На второй суммирующий вход второго элемента сравнения поступает сигнал

В через квадратор 4 от умножителя 6, входы которого соединены с выходами датчика 8 тока катушек и нелинейного функционального преобразователя 11, выходной сигнал которого . представляет нелинейную функцию (х) от положения х сердечника 15. Вход нелинейного функционального преобразователя 11 подключен к выходу датчика 16 положений сердечника. На вычитающий вход второго элемента 3 сравнения поступает сигнал от датчика 17 линейных ускорений сердечника.

В соответствии с сигналом, вырабатываемым вторым элементом 3 сравнения и поступающим на регулятор 5, с помощью усилителя 7 мощности происходит изменение напряжения питания обмоток 13 и 14 и, следовательно, управление положением сердечника 15.

При этом известно, что тяговое усилие электромагнита определяется по формуле

F = — (а) ас

2 dx

4 где 1 — ток в обмотках;

Ф вЂ” число витков одной обмотки;

G — - магнитная проводимость; х — координата положения фер» ромагнитного сердечника.

Производная — = 1 (х) представdG 2 дх ляет нелинейную функцию от коорди- наты положения ферромагнитного сердечника, зависящую от конструкции электромагнита. Вид нелинейности

f(x) показан на фиг.. 2. Тяговое усилие F уравновешивается динамической и статической составляющими, 15 d т.е. Р =в +Г, следовательно 2 статическая составляющая равна

=f(":f (к)-m 1

2х „2 42х еИ,2 сй

20 где к = — 9

2

Таким образом, в предложенном электромагнитном приводе осущест.вляется вычисление статической составляющей тягового усилия и использование пропорционального ей сигнала для комбинированного управления положением сердечника. В результате в системе осуществляется компенсаЗО ция статической составляюшей возмущающего во"-действия со стороны нагрузки, что обеспечивает повышение точности регулирования °

Использование предлагаемого технического решения в качестве исполнительного устройства в системах автоматического управления позволит овысить их точность и качество регулирования.