Устройство для программного управления электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЮГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержашее задатчик перемещения, подключенный выходом к первому йходу блока сложения и вычитания, соединенного выходом с входом первого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом Ш1фроанапогового преобразователя. подключенного выходом к первому входу усилителя мощности, соединенного выходом с входом двигателя, связанного с первым входом фазовращателя, соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми входами - с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делителя частоты, вход которого связан с выходом генератора опорного напряжения и вторым входом блока сложения и, вычитания , отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напряжения и третий делитель (Л частоты, соединенный входом с выходом формирователя импульсов, а выходом - с управляющим входом триггера, подключенного выходом к первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напряжения, а выходом - с входом одновибратора, подключенного выхосо дом к установочному входу триггера и пер00 4 вому входу измерителя напряжения, соединенного вторым входом с выходом фильтра, сл а выходом - со входом усилителя мощносСХ ) ти.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11) А, 1511 4, G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2955722/18 — 24 (22) 09.07.80 (46) 15.12.85. Бюл. Р 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) О. Я. Каретный, А. М. Глумчер, М. Н. Гашков и Е. А. Гельман (53) 621.396 (088.8) (56) 1. Сб.: Системы автоматического управ- . ления станками. Под ред. О. E. Михеева.—

М.: Машиностроение, 1978, с. 133 — 197, рис. 118.

2. Электроприводы комплектные автономные мощностью от 0,75 йо 5 кВт для станков с ЧПУ Информационный листок/

НИИМАШ, 1978, 5о 45 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее зацатчик перемещения, подключенный выходом к первому входу блока сложения и вычитания, соединенного выходом с входом первого делителя частоты, подключен-. ного выходом к первому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу усилителя мощности, соединенного выходом с входом двигателя, связанного с первым входом фазовращагеля, соединенного выходом через включенные последовательно фильгр, первый усилитель и формирователь импульсов— со вгорым входом фазового дискриминатора, а вторыми входами — с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делителя частоты, вход которого связан с выходом генератора опорного напряжения и вторым входом блока сложения и, вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напряжения и третий делитель частоты, соединенный входом с выходом формирователя импульсов, а выходом — с управляющим входом триггера, подключенного выходом к первому входу счетчика, соединенного вгорым входом с выходом генератора опорного напряжения, а выходом— с входом одновибратора, подключенного выходом к установочному входу триггера и первому входу измерителя напряжения, соединенного вторым входом с выходом фильтра, а выходом — со входом усилителя мощности.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в широкодиапазонных автоматических системах управления злектроприводами, например, машин термическрй резки и станков с программным управлением.

Известно устройство с программным управлением, содержащее блок задания программы, датчик обратной связи по положению, первый узел сравнения, второй узел сравнения, преобразователь, двигатель и тахогенератор, механически связанный с двигателем (1) .

К недостаткам данного устройства является появление ошибки по положению вследствие наличия в сигнале обратной связи по скорости пульсаций. Неточность и люфты механического сочленения тахогенератора с двигателем также снижают качество работы устройства. Кроме того, кинематика устройства достаточно сложна, Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее генератор опорных сигналов, выход которого соединен с входом первого делителя частоты, первый и второй выходы которого соответственно подключены к первому и второму усилителям, выходы которых соответственно связаны со статорными обмотками индукционного фазовращателя, которьш механически связан с двигателем, выходы задающего генератора и генератора опорных сигналов соединены соответственно с первым и вторым вхОдами блока сложения — вычитания, а его выход через второй делитель частоты — с первым входом фазового дискриминатора, выход которого через цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом тиристорного преобразователя (усилителя мощности), выход которого подключен к двнгателю, выход индукционного фаэовращателя через последовательно соединенные фильтр, третий усилитель и формирователь соединен с вторым входом фазового дискриминатора, выход тахогенератора, механически соединенного с двигателем, подключен к второму входу тиристорного преобразователя (2j, К недостаткам устройства следует отнести низкую точность работы, особенно на малых скоростях, вследствие пульсации в контуре скорости, несимметрии характеристики тахо-генератора и неточности сочленения его с двигателем. За пределами контура скорости остается редуктор связи двигателя с датчиком положения. Недостатком является также сложность устройства, вследствие применения специального датчика скорости — тахогенератора и наличие механического сочленения его с двигателем.

1198458

5

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления электроприводом, содержащее эадатчик пере.мещения, подключенный выходом к первому входу блока сложения и вычитания, соеди пенного выходом с входом первого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу усилителя мощности, соединенного выходом с входом двигателя, связанного с первым входом фазовращателя, соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов — со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми входами — с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делителя частоты, вход которого связан с выходом генератора опорного напряжения и вторым входом блока сложения и вычитания, введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напряжения и третий делитель частоты, соединенный входом с выходом формирователя импульсов, а выходом — с управляющим входом триггера, подключенного выходом у первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напряжения, а выходом — с входом одновибрато-.i

1 ра, подключенного выходом к установочному входу триггера и первому входу измерителя напряжения, соединенного вторым входом с выходом фильтра низкой частоты, а выходом — с входом усилителя мощности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для программного управления электроприводом; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит второй генератор 1 опорного напряжения, второй делитель 2 частоты, второй 3 и третий 4 усилители, задатчик 5 перемещения, блок 6 сложения и вычитания, первый делитель 7 частоты, фазовый дискриминатор 8, цифроаналоговый пре-, образователь 9, усилитель 10 мощности, дви. гатель 11, фазовращатель 12, фильтр 13, первый усилитель 14, формирователь импульсов 15, третий делитель 16 частоты, триггер

17, счетчик 18, одновибратор 19 и измеритель 20 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор опорного напряжения 1 посылает импульсы частотой 1 во второй делитель частоты 2, формирующий две

1198458

V =heim(+

21, (4) последовательности прямоугольных импульо сов, сдвинутых на 90, которыми запитываются статорные обмотки индукционного фазовращателя 12 через второй 3 и третий 4 усилители. Выходной сигнал индукционного фазовращателя 12 поступает на фильтр 13.

На выходе фильтра 13 получают синусоидальное напряжение ll > частотой т фаза

9в вьгх которого несет информацию о положении вала двигателя 11. Это напряжение через первый усилитель 14 поступает на формирователь 15 импульсов, на выходе которого образуется последовательность импульсов 0, сформированных в момент пересечения нуля синусоидальным напряжением O, поступающим от фильтра 13 через первый усилитель 14, Сигнал с задатчика 5 перемещения поступает на первый вход блока 6 сложения и вычитания, а на второй его вход — сигнал с генератора 1 опорного напряжения. Сум.марный сигнал, проходя через первый делитель 7, приходит на фазовый дискриминатор

-8 (сигнал 11 э), на второй вход котооого приходят импульсы V„, от формирователя

15 импульсов.

Фазомодулированный входной сигнал 0Э, несущий информацию о задаваемом перемещении,,сопоставляется с сигналом " р обратной связи по положению с фазовращателя

12 — датчика положения.

На выходе фазового дискриминатора 8 образуется сигнал lJ импульсной формы, знак и скважность которого пропорциональны разности между сигналом задания и сигналом датчика обратной связи по положению.

После цифроаналогового преобразователя 9 сигнал постоянного тока V„ïîcòóïàåò на первый вход усилителя 10 мощности, который используется н качестве задания скорос.ти на скоростной контур.

Одновременно с этим отмеряют (от момента, перехода через нуль напряжения на выходе индукционного фазовращателя) .время

При вращении вала индукционного фазо вращателя с частотой 1а частота сигнала .ц íà его выходе (2)

I поэтому через время - ч (момент времени г, ) мгновенное значение напряжения на выходе фазовращателя

0л =Д51п(21,Ио е 1 о„р, где А — амплитуда сигнала на выходе индук с ционного фазовращателя.

Выражение (3) может быть преобразовано

15 к виду

При достаточно малых значениях

1,2,3 выражение (4) мало отличается от

20 величины 0л определяемой выражением

Цл -+Д f (5) ьц 21 В) т. е. зафиксированное мгновенное значение напряжения на выходе индукционного фазовращателя 0„пропорционально частоте вращения вала фазовращателя и, следовательно, может быть использовано в качестве сигнала обратной связи по скорости 0с

Соотношение (4) показывает связь между частотой вращения вала фазовращателя 1а и зафиксированным уровнем напряжения О-„„.

Лля этого сигнал V с выхода формиро-. вателя 15 импульсов поступает на вход третьего делителя 16 частоты. Коэффициент

35 деления частоты выбирается в зависимости от выбранного числа полупериодов измерений п . Для и = 2i+ 1 (где = 0,1...) коэффициент деления может быть выбран равным единице, т. е. третий дели40 тель частоты 16 может отсутствовать.

Для h = 2i (где i — 1,2) коэффициент

:деления K = и . На фиг. 2 показаны временные диаграммы для случая K 2. „= п f (1) л где ь„- время измерения; г — число полупериодов измерения;.

,— частота напряжения питания фазовра:щателя.

Число полупериодов измерения и выбирают с учетом соотношения х о! амэхе где а —, максимальная частота вращения вала индукционного фазовращателя;

45 В момент перехода через нуль сигнала

0 на выходе фильтра 13 положительным фронтом импульса на выходе третьего 16 делителя частоты триггер 17 по первому входу устанавливается в состояние, которое разреша50 ет счет счетчику 18 (в исходном состоянии триггер 17 находится в таком состоянии, что своим . выходным сигналом удерживает одновибратор 19 в нулевом состоянии).

Счетчик 19 после прихода импульса

55 эа номером

n + н=nt f =1 — -4 я2

5 ° 1 где " — частота генератора опорного напряжения переполняется и, следовательно, обнуляется и начинает заполняться заново. В момент обнуления счетчика 18 (после прихода импульса за номером И ) запускается одновибратор 19 и вырабатывает короткий импульс

5>, поступающий на первй вход измерителя напряжения, на второй вход которого поступает синусоидальный сигнал О,р с выхода фильтра 13. Таким образом, на измерителе 20 напряжения запоминается уровень напряжения 0 „ в соответствии с (4).

Сигнал 0@„c выхода измерителя 20 напряжения подается на второй вход усилителя мощности 10, где сравнивается с сигналом

0„ошибки по положению, который подается

198458 6 на его второй вход. Усиленный разностный сигнад 0 поступает на двигатель 1 1, Ф

Описайный процесс циклически повторяется с частотой, определяемой частотой импульсов на выходе делителя частоты 16.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность программного управления электроприводом вследствие охвата контуром скорости датчика обратной связи по положе10 нию и информационного редуктора датчика положения. В контуре скорости отсутствуют пульсации. Обеспечивается высокая линейность и симметричность сигнала обратной связи по скорости. Качество .работы устройства повыша15 ется также вследствие отсутствия механического сочленения датчика скорости и двигателя, что упрощает устройство.

1198458

Фиа 2

Составитель H. Горбунова .

Техред А.Кикемезей Корректор Г. Реьпетник

Редактор Л. Пчелииская

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7717/45 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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