Следящий электропривод

 

Изобретение относится к области станкоииструментальной техники, может найти широкое применение при управлении станками с программным управлением, устройствами цифровой обработки изображений в .сканирукнцих установках и т.д. и я.шяется усовершенствованием известного следящего электропривода по а.с. № 615452. В электроприводе решается задача управления в зависимости от момента нагрузки и ее текущего положения.При решении этой задачи на вход измерителя датчика рассогласования подается знакопеременная величина, характеризующая расстояние до требуемой позиции, измеренной числом единичных шагов шагового датчика. Эта величина сравнивается с выходным сигналом шагового датчика. Сигнал рассогласования подается на один из входов блока анализа и переключения режимов движения, на осталыгые входы которого подаются сигналы с выходов ждущего генератора импульсов и генератора низкой частоты и который формирует сигнал управления. Сигнал управления подается на вход двигателя постоянного тока, вал которого через редуктор кинематически связан с нагрузкой и шаговым датчиком. Выходной сигнал шагового датчика поступает на управляемый вход ждущего генератора импульсов. Кроме того, генератор низ кой частоты выполнен управляемым.На его управляющий вход подается выходной сигнал реверсивного счетчика.На входы реверсивного счетчика подаются сигнал, пропорциональный знаку рассогласования, и сигнал с выхода фиксатора останова электродвигателя. 6 ил. сл К)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„, 125 (1) 4 G 05 В 11/14

@"ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01НРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) 615452 (21) 3891616/24-24 (22) 26.04.85 (46) 23.09.86.Бюл. У 35 (72) В.В.Еремеев и В.А.Федоров (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 61.5452, кл. О 05 В 11/14, 1976. (54 ) СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к области станкоинструментальной техники, может найти .широкое применение при управлении станками с программным управлением, устройствами цифровой обработки изображений в,сканирующих установках и т.д. и я. ляется усовершенствованием известного следящего электропривода по а.с. Н 615452. В электроприводе решается задача управления в зависимости от момента нагрузки и ее текущего положения.При решении этой задачи на вход измерителя датчика рассогласования подается знакопеременная величина, характеризующая расстояние до требуемой позиции, измеренной числом единичных шагов шагового датчика. Эта величина сравнивается с выходным сигналом шагового датчика. Сигнал рассогласования подается на один из входов блока анализа и переключения режимов движения, на остальные входы которого подаются сигналы с выходов ждущего генератора импульсов и генератора низкой частоты и который формирует сигнал управления. Сигнал управления подается на вход двигателя постоянного тока, вал которого через редуктор. кинематически связан с нагрузкой и шаговым датчиком. Выходнср сигнал шагового датчика поступает на управляемый вход ждущего генератора импульсов. Кроме того, генератор низ кой частоты выполнен управляемым.На его управляющий вход подается выходной сигнал реверсивного счетчика.На входы реверсивного счетчика подаются сигнал, пропорциональный знаку рассогласования, и сигнал с выхода фиксатора останова электродвигателя.

6 ил, 1259207

Изобретение относится к станкоинструментальной технике, может найти широкое применение при управлении станками с программным управлением,,устройствами цифровой обработки изображений в сканирующих установках и т.д. и является усовершенствованием следящего электропривода по авт. св. У 615452.

Целью изобретения является ловышение быстродействия электропривода.

На фиг. 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг. 2 — циклограмма работы электропривода; на фиг. 3 — принципиальная схема нульоргана; на фиг. 4 — принципиальная схема блока анализа и переключения режимов движения; на фиг. 5 — принципиальная схема фИксатора останова; на фиг. 6 — принципиальная схема генератора низкой частоты.

Следящий электропривод содержит датчик 1 рассогласования, нульорган 2, ждущий генератор 3 импульсов, блок 4 анализа и переключения режима движения, генератор 5 низкой частоты, двигатель 6 постоянного тока, редуктор 7, реверсивный счетчик 8, датчик 9 шагов, фиксатор 10 останова, вход 11 и выход 12 нульоргана.2, первый, второй и третий входы 13-.15 и выход 16 блока 4 анализа и переключения режимов, вход 17 и выход 18 генератора 5 низкой часто-. ты, элемент 19 выделения фронтов импульсов, счетный триггер 20, элемент

И 21, генератор 22, элемент 23 выделения фронтов импульсов, дешифратор

24, двоичный счетчик 25, элементы

И 26 и 27, триггеры 28 и 29, элементы И 30-32, триггер 33 элементы

И 34 и 35, элемент ИЛИ 36, элемент

И 37, элементы И-ИЛИ 38 и 39, элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42 мощности, элемент И 43, генератор 44 импульсов, двоичный счетчик 45, де— шифратор 46, генератор 47 импульсов, двоичный счетчик 48, компаратор 49 и триггер 50.

На фиг.l-б приняты следующие бук-. венные обозначения U — выходной

1 ф сигнал датчика шагов; х,, x - выходные сигналы дешифратора 24; х выходной сигнал триггера 29; хз — выходной сигнал триггера 33; х — выходной сигнал элемента И 30; х — выходной сигнал ждущего генератора

3 импульсов; Б4 — выходной сигнал блока 4 анализа и переключения режима движения или входной сигнал двигателя 6; 8„заданное расстояние до требуемой позиции; Р— знак рассог5 ласования.

Нуль-орган 2 содержит элемент 19 выделения фронтов импульсов, счетный триггер 20 и элемент И 21 (фиг.3).

Блок 4 анализа и переключения режимов движения содержит генератор 22, элемент 23 выделения фронтов импульсов, дешифратор 24, двоичный счетчик 25, элементы И 26 и 27, триггеры

28 и 29, элементы И 30-32, триггер 33 элементы И 34 и 35, элемент ИЛИ 36, элемент И 37, элементы И-ИЛИ 38 и 39, элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42 мощности, элемент И 43 (фиг.4).

Фиксатор 10 останова содержит генератор 44 импульсов, двоичный счетчик 45 и дешифратор 46 (фиг.5).

Генератор 5 низкой частоты содержит генератор 47 импульсов двоичный счетчик 48, компаратор 49 и триггер 50 (фиг.6).

Электропривод работает следующим образом.

Расстояние до требуемой позиции задается знакопеременной величиной

9, измеряемой числом шагов датчика 9 шагов (фиг.l). Датчик 1 рассогласования в зависимости от направления вращения двигателя 6 постоянного тока суммирует или вычитает имÇ5 пульсы, поступающие с выхода датчика 9 шагов. Полученная таким образом величина рассогласования 49; поступает в блок 4 анализа и переключения режимов движения. На вход нуль40 органа 2 поступает сигнал, характеризующий знак P рассогласования A9; .

В блоке 4 анализа и переключения режимов движения (фиг,4) сигнал рассогласования поступает на вход дешифратора 24, имеющего следующую функцию переключений

1 О, при б9; >66„; х 1, приь9- 9

S0 1, при ь9, = 0; х 0, приь9;= О, где 6 9„ — некоторая заданная пороговая величина.

55 В исходном состоянии, т. е. когда рассогласование отработано, триггеры 28, 29 и ЗЗ находятся в состоянии логического нуля, а на верхнем и ниж

1259207 нем по схеме выходе дешифратора 24— сигнал логической единицы. Работа логического узла, содержащего элементы И 34 и 35, элементы ИЛИ 36, элемент И 37, элементы И-ИЛИ 38 и 39, 5 элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42 мощности и элемент И 43, описывается следующими логическими уравнениявходные сигналы усилителей 41 и 42 мощности, знак выходного сигнала <5 датчика 1 рассогласования, выходные сигналы дешифратора 24, выходные сигналы триг- 20 геров 29 и 33, выходной сигнал элемента И 30, выходной сигнал ждущего генератора импульсов. где х х

Х29 ХЪ х

4 х

При Z, =0 и Е = 0 двигатель б постоянного тока не вращается.

При Z = 0 и Z2 = 1 двигатель 6 постоянного тока вращается против 30 часовой стрелки.

При Z = 1 и Z = 0 двигатель 6

1 2 постоянного тока вращается по ча— совой стрелке. В исходном состоянии

Z =- О, Ег = О. 35

Рассмотрим работу следящего элект. ропривода в момент времени, когда рассогласование отлично от нуля. При этом на верхнем и нижнем по схеме выходах дешифратора 24 (eсли а6;>68 ) 40 сигналы логического нуля. Сигнал логического нуля на.верхнем по схеме выходе дешифратора 24 разрешает переключение триггера 29 сигналом, пос тупающим с выхода датчика 1 рассог- 45 ,ласования на второй вход элемента

И 26. После переключения триггера 29 изменяется состояние указанного логического узла, содержащего элементы 34-43. В результате чего с его вы-50 хода на двигатель 6 постоянного тока начинает поступать напряжение, по полярности совпадающее со знаком величины ь6;, что вызывает наискорейший разгон и вращение двигателя 6 пос- 55 тоянного тока.

При достижении рассогласования фиксированной величины ь6„(фиг.2, мо- ми !О

Z,= рх (х х (х т х )ух .уРх х х х х, 4 2 2 мент времени t,4 ) дешифратор 24 (фиг.4) выдает единичный сигнал с верхнего по схеме выхода. После этого с выхода указанного логического узла, содержащего элементы 34-43,на двигатель 6 постоянного тока подаются импульсы напряжения, период следования и длительность которых определяются выходными импульсами ждущего генератора 3 импульсов, поступающими на вход 14 блока 4 анализа и переключения режимов движения. Тормозящее действие импульсов прямо пропорционально скорости вращения двигателя 6 постоянного тока. По мере замедления вращения временной интервал Т между тормозящими импульсами увеличивается.

Измерение интервала Т осуществляется с помощью генератора 22, элемента 23 выделения фронтов импульсов, дешифратора 24, двоичного счетчика 25, элементов И 26 и 27 и триггера 28 следующим образом.

Элемент 23 выделения фронтов импульсов выделяет передние фронты тормозящих импульсов. Короткие импульсы напряжения, соответствующие передним фронтам тормозящих импульсов, поступают на вход установки нуля двоично- . го счетчика 25. Последний за интервал времени Т считает импульсы напря жения, поступающие с выхода генератора 22. По мере замедления вращения двигателя 6 постоянного тока временной интервал времени Т между тормозящими импульсами увеличивается.

При достижении интервалом Т некоторой величины Т двоичный счетчик 25 переполняется и устанавливает триггер 28 в состояние логической единицы, тем самым разрешая через элементы И.ЗО и 32 сигналом с выхода генератора 5 низкой частоты переключить триггер 33. После этого с выхода указанного логического узла, содержащего элементы 34-43, на вход двигателя 6 постоянного тока подаются импульсы напряжения. Временное положение этих импульсов соответствует выходным импульсам генератора 5 низкой частоты, а полярность определяется знаком рассогласовани 68> .

Рассмотрим работу генератора 5 низкой частоты (фиг.б).С выхода генератора 47 импульсов импульсы напряжения поступают на вход двоичного счетчика 48. При переполнении послед1259207 Ь него на его предпоследнем выходе

"2 -1" появляется импульс напряжения, который устанавливает триггер 50 в состояние логической единицы. Двоичньгй счетчик 48 продолжает считать поступающие на его вход импульсы напряжения и в некоторый момент времени на его выходе установится код, совпадающий с кодом на входах цифрового компаратора 49. Цифровой компара- 10 тор 49 осуществляет сравнение двух двоичных чисел А и В. Логика его работы описьгвается выражением

О, при А В;

1, при А = В, В где Š— выходной сигнал цифрового комнаратора 49.

При совпадений кодов цифровой компаратор 49 формирует на выходе сиг20 нал логической единицы, который устанавливает триггер 50 в состояние логического нуля. При дальнейшем поступлении импульсов на вход двоично25 го счетчика 48 ситуация повторяется.

Таким образом, на вьгходе триггера 50 появится последовательность импульсов напряжения низкой частоты. Период импульсов напряжения низкой частоты определяется разрядностью двоичного счетчика 48, а длительность— двоичным кодом на входах В цифрового-компаратора 49. Чем больше по абсолютной величине двоичный код, тем длиннее импульс напряжения. 35

На входы В компаратора 49 посту.пают двоичные сигналы с реверсивного счетчика 8. Параметры выходных импульсов генератора 5 низкой частоты определяются значением Кода, 4О заносимого в реверсивный счетчик 8

s момент задания величины 8

Вследствие неравномерности момента нагрузки в зависимости от ее текущего положения в известном электро- 45 приводе возможны его недорегулирование или перерегулирование. Увеличение момента нагрузки может привести к останову привода, а уменьшение момента — к длительному колебательному процессу относительно заданной позиции °

В электроприводе фиксатор 10 останова (фиг.5) анализирует поступление импульсов с выхода датчика 9 ша-гов эа интервал времени заполнения двоичного счетчика 45 до состояния, на которое реагирует дешифратор 46.

С выхода l9 фиксатора 10 останова сигнал поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, значение кода увеличивается на единицу и тем самым увеличивается длительность импульсов, вырабатываемых генератором

5 низкой частоты. Если после этого вновь фиксируется останов, то описанная ситуация повторяется, и так до тех пор, пока электропривод не начнет двигаться к заданной позиции.

Возможен и другой случай -- уменьшение момента нагрузки на валу двигателе 6 постоянного тока. Это приводит к тому, что длительность импульсов низкой частоты для данного момента становится больше необходимой,и при достижении нулевого рассогласования электропривод не успевает остановиться и проходит заданную позицию. Знак рассогласования при этом меняется на обратный, а блок 4 анализа и переключения режимов движения переключает двигатель 6 постоянного тока на противоположное движение. Рассмотренная. ситуация может повториться несколько раз, что заметно снижает быстродействие известного элект ропривода. В предлагаемом электроприводе на вход ll нуль-органа 2 (фиг.З) поступает сигнал, характеризующий знак рассогласования. Элемент 19 выделения фронтов импульсбв вырабатывает на двойное изменение знака рассогласования два импульса, первый из которых устанавливает счетный триггер 20 в единичное состояние, а второй проходит на выход

ll2. Импульс налряжения с выхода 12 ,нуль-органа поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. Значение записанного s нем кода уменьшается на единицу, тем самым уменьшается длительность импульсов низкой часготы, вырабатываемых генератором 5

Э ф ниэкои частоты. Если переход через точку нулевого рассогласования понторится, то длительность импульсов ниэ. кой частоты будет еще уменьшена, и так до тех пор, пока не будет найдена номинальная длительность импульсов низкой частоты для этого положения вала двигателя 6 постоянного тока.

При достижении нулевого рассогласования дешифратор 24 (фиг.4) на нижнем по схеме выходе формирует сигнал, который при совпадении с импульсом

1259207

7 низкой частоты, поступающим с входа 15, устанавливает триггеры 29 и

33, а также триггер 28 через элемент

И 31 с инверторами на входах в нулевое состояние, При этом логическии узел, ел содержащий элементы 34-43,сни6 мает напряжение с входа двигателя постоянного тока.

Таким образом, предлагаемый следя10 щий электропривод имеет возможность самонастраиваться на оптимальную длительность импульсов низкой частоты при движении в непосредственной близости от заданной позиции, что снижа-f5 ет требования к его настройке и зна8 чительно повышает скорость отработки рассогласования °

Формула изобретения

Следящий электропривод по авт.св.

¹ 615452, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем дополнительно установлены нуль-орган, фиксатор останова и реверсивный счетчик, соединен-, ный выходом с управляющим входом генератора низкой частоты, а входамис выходами нуль-органа и фиксатора останова, подключенных входами к выходам соответственно датчика рассогласования и датчика шагов.

1259207

1259207

Составитель Ю.Гладков

Техред Л.Олейник - Корректор Л.Патай

Редактор В.Данко

Тирах 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5119/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул.Проектная, 4