Электропривод возвратно-поступательного движения (его варианты)

 

Изобретение относится к управлению электрическими машинами.Цель изобретения - повышение точности воепроизведения заданных движений и расширение области устойчивой работы электропривода возвратно-поступательного движения. Привод содержит электромагнитный двигатель с обмотками подмагничивания 1 и 2 и управ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

А1

„„SU„,,12724 2 (др 4 Н 02 Р 7/62, Н 02 К 33/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812035/24-07 (22) 12. 11.84 (46) 23.11.86. Бюл; У 43 (72) В.С. Крапивин, И.Э. Асриев и А.Г. Сапоженков (53) 621.313.17.525 (088.8) (56) Испытательная техника. Справочник. /Под ред. В.А. Клюева. — М.:

Машиностроение, 1982, с. 184-185.

Авторское свидетельство СССР

В 1136295, кл. Н 02 P 7/62, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к управлению электрическими машинами. Цель изобретения — повышение точности вос-. произведения заданных движений и расширение области устойчивой работы электропривода возвратно-поступательного движения. Привод содержит электромагнитный двигатель с обмот: ками подмагничивания 1 и 2 и управ127246 ления 3 и 4, размещенными на магнитопроводах 5, и ферромагнитным якорем 6, жестко закрепленным на немагнитном штоке 7, датчики положения якоря 9, программный блок 10, регулятор перемещения 11, усилители 12, источники задающих напряжений 13, а также блоки функций двух переменных 14, блоки сравнения 15 и датчики токов 16. Блоки 14 предназначены для реализации семейств экспериментально полученных выходных электро2 механических характеристик. Быстрые процессы стабилизации заданного положения якоря и парирование возмущений протекают на фоне медленных процессов симметрирования тяговых усилий. Введение блоков 14 и датчиков

16 существенно уменьшает влияние на статику и динамику электропривода нелинейностей электромеханических характеристик и приводит к повышению точности воспроизведения заданных движений. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано при построении систем управления силовыми гидрораспределителями и другими доэирующими и регулирующими механизмами, а также систем электропривода вибрационного действия.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения заданных движений и расширение области устойчивой работы.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода, включающего электромагнитный двигатель с обмотками управления и подмагничивания, на фиг.2 — функциональная схема электропривода, включающего линейный электромагнитный двухобмоточный двигатель; на фиг.3 — структурная схема блока функции двух переменных; на фиг.4 — график зависимости требуемого тока от перемещения якоря и создаваемого усилия для одной обмотки, на фиг.5 — то же, для другой обмотки.

Электропривод по первому варианту (фиг.i) содержит электромагнитный двигатель с обмотками 1 и 2 подмагничивания и обмотками 3 и 4 управления, размещенными на магнитопроводах 5, ферромагнитным якорем б,жестко закрепленным на немагнитном штоке 7, заключенным в немагнитном корпусе 8, а также датчик 9 положения якоря (ДП) и программный блок (ПБ) 10, своими выходами подключенные к входам регулятора 11 перемещения, выходы которого через усилите5

35 ли (У) 12 подсоединены к обмоткам

3 и 4 управления.

Электропривод содержит также последовательно соединенные источники

13 задающих напряжений (ИЗН), блоки

14 функций двух переменных (БФДП) и блоки 15 сравнения (БС), выходы которых через У 12 подключены к обмоткам подмагничивания, а другие входы подсоединены к выходам датчиков 16 токов (ДТ). При этом вторые входы

БФДП 14 подключены к выходу ДП 9.

При использовании двигателя без обмоток подмагничивания электропривод выполняется по второму варианту (фиг.2), при этом в него введены два сумматора 17, а количество У 12 уменьшено на два.

ДП 9 может быть, например,индук-. тивным, емкостным, фотоэлектрическим. Структура регулятора 11 пере— мещения такая же, как у известного устройства. В качестве ДТ 16 могут быть использованы прецизионные константановые резисторы. ИЗН 13 выполняют функцию задатчиков требуемых значений электромагнитных тяговых уси и F э Fý2 а ПБ 10 является

Задатчиком требуемого закона изменения выходной величины электропривода х (координаты перемещения ферромагнитного якоря 6). Этот блок также может быть выполнен в ниде источника задающего напряжения.

БФДП 14 предназначены для реализации семейств экспериментально полученных выходных электромеханических характеристик, разрешенных относительно переменных (токи в обз 1 мотках 1 и 2) t i,(F,,õ) и з (Р„,2,х)

Например, значение i на выходе блока 14 является тем значением тока в обмотке 1 подмагничивания при заданном значении координаты х, при котором величина электромагнитного усилителя F также соответствует заЭ1 данной величине (на выходе блока 13)

Блоки 14 (фиг.3) содержат компараторы (К) 18, задающий генератор (ЗГ) 19, счетчики (СЧ) 20, пифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 21, логическую схему И 22 и программируемое запоминающее устройство (ПЗУ) 23.

Электропривод -»-.áîòàåò следующим образом.

Пусть в начальный момент времени

У 12 отключены от обмотки двигателя и ферромагнитный якорь 6 находится в правом крайнем положении, т.е. х(0)=0. На выходах блоков 13 устанавливают требуемые значения напряжений, соответствующие заданным значениям Fэ1 и F, Пусть, например. э2

F =const (механическая нагрузка на н якорь), тогда в положении равновесия должно выполняться соотношение

Fý1 (i„ x)+Fý2 (i2 х) м

Из этого соотношения при известной величине У и заданной F „ (i1,õ) опн ределяется значение F (i,,õ}. Таким э 2. образом, этим значениям F;,, F соответствуют и устанавливаемые велиI И чины напряжений П1э, П1 на выходах

ИЗН 13. Далее устанавливают U, =0 на выходе ПБ 10 и подключают к обмоткам 1-4 У 12. В результате на выходах БС 15 появляются сигналы расII согласования П„, U, воздействие которых на блоки 17 и 12 приводит к появлению соответствующих напряжений U U" на выходах усилителей,, d2 12 возникновению токов i,,i2 в обмот1ю ках подмагничивания и нарастанию электромагнитных тяговых усилий до значений, соответствующих уставкам

0 о

Э1 F92 °

Эти уставки воздействуют на блоки функции двух переменных, действующие следующим образом. о 1I, Выходные величины U, =F„

=F и x=U в аналоговой форме йосЭ2 тупают на вход К 18. ЗГ 19 запускает СЧ 20, с выходов которых цифровая информация поступает на входы

272462

30 (2) 40

50

5 !

О !

ЦАП 21, где преобразуется в аналовую форму. Аналоговые сигналы с выходов ЦАП 21 поступают на компараторы 18 и сравниваются с входными величинами. При их совпадении сигнал с выхода К 18 останавливает

СЧ 20 и на выходах его фиксируется код, соответствующий входной величине. Этот код с выходов обоих счетчиков поступает на адресные входы

ПЗУ 23. Если преобразование обеих входных величин закончено, сигналы с выходов К 18, объединенные по схеме И 22, разрешают выборку из ПЗУ

23. Очевидно, что в процессе преобразования выборка запрещена. Данные из ПЗУ 23 поступают на выходной

ЦАП 21 и преобразуются в аналоговую форму.

Рассмотрим, что содержит ПЗУ и каким образом вычисляется его содержание. В результате экспериментов определяется семейство кривых

Рэ, (i<,õ). F (i,õ). Разбивают, например, кривую F, (х)/i =const по оси х на 16 равномерных участков, определяют в каждой точке значения

F и х. Используя формулу

U = Ц;„(b 2 + Ьг 2 +...+

+ 2-ч ) где b, Ь,...,Ь„ — коэффициенты

1 Ф двоичных разрядов, принимающие значение 0 или 1, определяют коды, соответствующие значениям аналоговых величин. Получают

16 пар 4-разрядных кодов или 16 байт, которые являются адресами ячеек, где будет храниться код, соответствующий значению i . Для перевода i в циф1 ровую форму используют формулу (2).

Всего 8-разрядный адрес ПЗУ позволяет адресовать 256 ячеек памяти. На кривую, снятую при одном значении израсходовано 16 ячеек, следовательно, в данном ПЗУ можно хранить информацию о семействе из 16 кривых. Максимальная частота работы блока 14, выполненного на серийных микросхемах, достигает 50 кГц. Одновременно с блоками 14 функционирует регулятор 11 перемещения, обеспечивая стабилизацию электропривода в заданном состоянии равновесия при х=О.

При этом на выходах блока 11 управления вырабатываются управляющие сигналы, воздействие которых на об272462 б

F "Ф -Ф

2 9.

ЭР

Знак и абсолютная величина соответствующего результирующего усилия

F зависят от знака и величины сиэР лового возмущающего воздействия

F (t), знака и модуля рассогласоваь ния а = х -х. При изменении. задающего сигнала U„ = х (t) блок 11 управления обеспечивает работу электропривода в следящем режиме, причем изменение сигнала x=U на выходе ДП

9 приводит к соответствующим изменеI Ц ниям сигналов U u U на выходах, 14 14 блоков 14, а также изменениям токов в обмотках 1 и 2. Следовательно, во всем рабочем диапазоне изменения координаты х обеспечивается выполнение равенства (1). При этом во всем рабочем диапазоне перемещений обеспечивается одинаковое быстродейст30 вие парирования возмущений независимо от направления их действия. Это объясняется тем, что при любом значении х F const F = const и со31 э ответствуют заданным значениям, а . З5 именно эти величины в наибольшей степени определяют быстродействие парирования возмущений и величину статизма 4 электропривода, Быстрые процессы стабилизации 40 заданного положения ферромагнитного якоря и парирования возмущений протекают на фоне медленных процессов симметрирования равновесных тяговых усилий в силу соотношения (1). 45

Таким образом, введение блоков 14, 16 и 17 с соответствующими связями существенно уменьшает влияние на статику и динамику электропривода нелинейностей электромеханических характеристик и приводит к повьппению точности воспроизведения заданных движений и расширению области устойчивости.

Формула 5S изобретения

3 1 мотки управления приводит к возникновению быстрых составляющих магнит-, ных потоков Ф, Ф (в отличие от сравнительно медленно меняющихся намагничивающих потоков Ф, Ф ).

Возникает динамическая составляющая тягового усилия, пропорциональная разности квадратов результирующих магнитных потоков:

1. Электропривод возвратно-поступательного движения, содержащий линейный электромагнитный двигатель с двумя обмотками управления, двумя обмотками подмагничивания, ферромагнитным якорем и датчиком положения якоря и устройство управления, включающее программный блок, источники задающих напряжений, блоки сравнения и регулятор перемещения, входы которого соединены с программным блоком и датчиком положения якоря, а выходы через усилители соединены с обмотками управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения заданных движений и расширения облас; ти устойчивой работы, электропривод снабжен датчиками тока в обмотках подмагничивания, двумя блоками функции двух переменных, подключенными к первым входам блоков сравнения, вторые входы которых соединены с датчиками тока, а выходы через усилители мощности соединены с обмотками подмагничивания, к входам каждого блока функции двух переменных подключены источник задающего напряжения и датчик положения якоря.

2 ° Электропривод возвратно-поступательного движения, содержащий линейный электромагнитный двигатель с двумя обмотками, ферромагнитным якорем и датчиком положения якоря, и устройство управления, включающее программный блок, источники задающих напряжений, блоки сравнения и регулятор перемещения, входы которого соединены с программным блоком и датчиком положения якоря, а выходы через усилители связаны с обмотками двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения заданных движений и расширения области устойчивой работы, электропривод снабжен датчиками тока в обмотках, двумя сумматорами, двумя блоками функции двух переменных,подключенными к первым входам блоков сравнения, вторые входы которых соединены с датчиками тока, а выходы подключены к первым входам сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами регулятора перемещения, выходы сумматоров через усилители мощности соединены с обмотками двигателя, а к входам каждого блока функции двух переменных подключены источник задающего напряжения и датчик положения якоря.! 272462

1 б 5 2

Фиг. Г

1272462

Составитель В. Алфимов

Техред И.Попович Корректор А. Зимокосов

Редактор И. Николайчук

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6347/54

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