Устройство для управления шаговым двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления шаговыми двигателями в дискретных и цифровых системах автоматического управления различными технологическими установками . Целью изобретения является повышение быстродействия и точности регулирования перемещения. Устройство для управления шаговым двигателем содержит распределитель импульсов 1 с входами управления и направления движения и два источника частотных сигналов 4, 5, подключенных выходами к входам частотного компаратора 6, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ II и / 5-триггера 9, подключенного выходами ко входам направления движения распределителя импульсов 1. Устройство содержит также i nie- ратор 8 опорной частоты, два элемент i И 13, 14, а также дополнительный частотный компаратор 7, / 5-триггер 10 и элемент ИЛИ 12, который подключен выходом ко входу управления распределите.:|Я I, а в.ходами к выходам элементов И. Первые входы элементов И соединены с выходами дополнительного / 5-триггера 10, а вторые - с выходами генератора 8 и основного элемента ИЛИ II, связанными также с входами дополнительного частотного компаратора 7, выходы которого подключены ко входам допо.тигельного / S-триггера 10. Устройство позволяет увеличить коэффициент усиления по частоте, не превосходя при этом частоту приемистости . 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1406704 А1 (5D 4 Н 02 P 8 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .;" ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Afar. (,);,1 „„

CO

Cb (21) 4173052/24-07 (22) 04.01.87 (46) 30.06.88. Бюл. ¹ 24 (7 l ) Московский энергетический институт (72) В. П. Рубцов, В. P. Пивоваров, Т. Ю. Деревенко и В. В. Воробьев (53) 621.313.525 (088.8) (56) Исмаилов Ш. Ю. Автоматические системы и приборы с шаговыми двигателями.

М.: Энергия, 1968, с. 43 — 48.

Отчет по НИР. Разработка дискретного исполнительного привода для систем управления вакуумными электрическими печами.

Гос. рег. ¹ 0182)015108, 1984, с. 14. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УГ1РАВЛ ЕНИЯ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления шаговыми двигателями в дискретных и цифровых системах автоматического управления различными технологическими усТВНоВКВМН. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности регулирования перемещения. Устройство для управления шаговым двигателем содержит распределитель импульсов 1 с входами vllравления и направления движения и l,B

И соединены с выходами дополнительного

RS-триггера 10, а вторые — с выходами генератора 8 и основного элемент I !1.11! 11, связанными также с входами дополнительного частотного компаратора 7, выхо lhl которого подключены ко входам дополнительного RS-триггера 10. Ус.гройство позволя T увеличить коэффициент усиления по частоте, не превосходя при этом частоту Ilplicëlèoòooти. 2 ил.

1406704

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе автоматизированных технологических установок.

Цель изобретения состоит в повышении быстродействия и точности регулирования перемещения.

На фиг. 1 приведена функциональная x(.ì3 устройства; на фиг. 2 — характеристика вход — выход элемента сравнения частотных сигналов.

Устройство (фиг. 11 содержит распределитель 1 импульсов с входами направления движения (В, Н) и управления. многоканальный усилитель 2 мощности, связанный с фазами (пагового двигателя 3, а также два источника 4 и 5 часToTHb(x сигналов— пр< (><>;I «н;(I(.I((напряжение — частота, два час(о г>>ы; компаратора 6 и 7, генератор 8

olio!>Ii<>iI

И 13и!4

Выход первого преобразователя 4 нгпряжеtill(ч;1<"(От3 подклк>чс н к первому входу первого ч;1 стотного ком паратора 6, соединенного вторым входом с выходом второго преобразователя 5 напряжение частота.

Преобразователи 4 и 5 напряжение частота связаны своими входами с те.(нологической у стаповкой — об ьектом управления и с внешним задающим устройст(3оч (пе показан). Выходы первого частотного компгр;(тора 6 чере 3 первый элемент ИЛ И 11

co(II1((ctlI t с Одним из входов элемента И 14. с>;(ноичсп((ый вход элемента И 13 сс>едипен с в Ixo. lynx(генератора 8 опорной частоты, свя 3«H(«>(o также со вторым входом второго частотного компаратора 7. Первый вход частотного компаратора 7 подключен к выходу

I(. x((. HT3 ИЛИ 11. Выходы ком паратора 7 соединены с входами второго RS-трипера 10 подключенного выходами к входам элементов И 13 и 14, (3blxo;(t>l которыx через элемент И.111 12 связаны сО входом управления распредслителя 1 импульсов. Входы направ IcHHÿ движения Б н Н распределителя импульсов с(>сдинены с выходами ll(рвогo

RS-триггера,(, подключенного своими âxî.(ами к выхо.(ах(II(.ðâoão частотного компараторы 6.

Выходы распределителя 1 импульсов соединены с входами многоканального усилите. IH 2 мощности, к выходам которого подключены фазы шаговогО двигателя 3, воздействук>щего па объект управления (»(. пока.(ан ) .

Устройство работает следующим Образом, . > П а . 1 О Г О (3 Ы С (П (I i 3, i l>l 3 3, 13 t (И и Р С ж И >>1 3 Р 3()ОТЫ У T I IIOHhll С> И Т(.h3 I(L(ГО 3 33×(ПИ Я КОНТролпрхемО(О ((араметра обратной связи Г< пО 1 » Il(llolllll(сООтв(>TOTB(HHo Н3 вх(>;(ы 111)(.—

Обр(l .(оватслсй 4 II 5 напряжение- 13 Toãd преобра 3 K>T<(I в импульсные сигналы с частотами

f.>==Ê>U. и 1< =К . U<>< где К; Кос — соответственно коэффициенты передачи преобразователей 4 и 5. Частотные сигналы сравниваются первым частотным компаратором 6, выполняющим функции элемента сравнения. Частотный компаратор может быть выполнен, например, по схеме вычитателя импульсов.

Частотный компаратор 6 вырабатывает на одном из своих выходов импульсные сигналы разностной частоты в зависимости от соотношения входных частот f> и f<><.. При

f )/ импульсы с частотой ft=f> — (<»: формируются на первом выходе компаратора 6.

На втором его входе импульсы отсутствуют.

Г!ри f .)Г> импульсы с частотой f2=fî<: — f> вырабатываются на втором выходе частотного компаратора 6, а на первом его выходе отсутствуют. Импульсы разностной частоты ((jI и Л через элемент ИЛИ 11 поступают на вход управления распределителя 1 импульсов. С помощью RS-триггера 9 выделяется направление движения шагового двигателя 3. При f»)f: импульсы с частотой Af( (юступают на вход R триггера 9, который устанавливается в положение, соответствующее сигналу логической «1» на прямом выходе и сигналу логического «О» — на инверсном. Этой комбинации сигналов, поступающих па входы В и Н распределителя 1 импульсов, соответствует порядок коммутации фаз шагового двигателя 3, обеспечивающий его движение в условном направлении вперед, вызывающем увеличеие сигнала обратt(o((связи U т. е. компенсацию рассогласования частот %f1. При )1: импульсы с частотой Afz поступают на вход S триггера 9, что приводит к смене сигналов на его выходах. Сигнал логического «О», поступающий на вход В, и си(нал логической «1», поступающий на вход Н распределителя 1 импульсов, изменян>т порядок коммутации фаз шагового двигателя 3 нг обратный, т. е. вызывают еп> реверс.

Элемент сравнения частотных сигналов

j и /<><, выпопненный на базе частотного компаратора 6, элемента ИЛИ 11, и RSтриггер 9 имеют линейную характеристику вход — выход, показанную на фиг. 2 штриховой линией. Наличие такого линейного элемента сравнения в замкнутой системе автоматического уравнения не позволяет получить высокую точность и быстродействие при отработке различных возмучцений. Действительно, шаговый двигатель имеет ограниченную частоту управления, так называемую частоту приемистости, выше которой процесс управления двигателем существенно усложняется. Для надежной работы шагового двигателя в замкнутой системе автоматического управления необходимо так выбрать коэффициент усиления, чтобы максимально возможному сигналу рассогласования Л(,>=U«U соответствовала максимальная частота управления f> меньшая

1406704 частоты приемистости fn, т. е. должно выполняться условие f> (fn Выполнение этого условия ограничивает допустимый коэффициент усиления системы величиной

Кч»> с= ф= l, т д»р. где Af Mn. = К =К

Это снижает точность и быстродействие системы регулирования.

Для повышения точности и быстродействия системы регулирования с исполнительным шаговым двигателем необходимо иметь характеристику вход выход элемента сравнения с ограничителем. показаннук> на фиг. 2 сплошной линией. Нелинейная характеристика элемента сравнения при неизменной максимальной частоте !> . :(1„позволяет увеличить коэффициент передачи

К=(.(Л " »1 до величины, определяемой требуемой точностью, т. е. минимальной частотой рассогласования Л ." .

15

25

35

45

Получение нелинейной характеристики элемента сравнения в предлагаемом устройстве обеспечивается введением дополнительных частотного компаратора 7, PSтриггера 10, элементов И !3, 14, ИЛИ 12 и генераторы 8 опорной частоты. Генератор 8 опорной частоты настраивается на частоту

Fn„(f„. Коэффициенты передачи К и К увеличиваются до необходимого с точки зрения требуемой точности значения. При

4fI)fn ИЛИ Af1)fn, Ч>О ИМЕЕТ МЕСТО Прн Отсутствии сигнала обратной связи с> > или задания сЬ, частота импульсов >, поступающих на вход управления распределителя 1 импульсов, должна быть ограничена допустимой величиной. !ля этого импульсы разНосТНоН частоты Af! или Л/, поступающие через элемент ИЛИ 11 на первый вход частотного компаратора 7, сравниваются с опорной частотой 1„„импульсов, поступающих с генератора 8 на второй вход частотного компаратора 7. Если Af; или hfr меньше f„n, то на втором выходе частотного компаратора 7 вырабатываются импульсы с частотой

Л1 = >„,— Af!„, на первом выходе компаратора 7 импульсы отсутствуют. Импульсы с частотой Л/ поступают на вход >х триггера 10 и устанавливают его в положение, соответствующее сигналу логической «1» на инверсном выходе и сигналу логического

«О» на прямом. Эти сигналы разрешают работу элемента И 14 и запрещают прохождение импульсов через элемент И 13, т. е. с выкода генератора 8. Таким образом, при Л »( (f. ñõåìà работает так, как описано выше, т. е. импульсы управления поступают на вход распределителя 1 импульсов с выхо.>ов гыстотного компаратора 6.

При Afl2)jn. импульсы разностной <астоты Af„=hf! > — „„формируются па втором выходе компаратора 7, что приводит к перебросу триггера 10 в состояние, соответствующее сигналам логической «1» на его прямом выходе и логического <О» — на-инверсном. Такая комбинация сигналов на выходах триггера 10 приводит к запиранию элемента

И 14, т. е. к запрещению поступления импульсов с частотой Л/ на вход распределителя 1 импульсов. Одновременно сигналом логической «1» разрешается работа элементы И 13, что обеспечивает подачу на вход распределителя 1 импульсов с частотой /„„

Выбор направления движения по-прежнему определяется сигналами рассогласования

Л> и Л)>. Такое состояние элементов сохраНЯЕтСЯ ДО тЕХ ПОР, ПОКа Af!>)fn,. ПРИ Aff!( (1„„схема вновь разрешает прохождение импульсов с частотой Л1 или Л > >на вход управления распределителя 1 импульсов.

Таким образом, предла> аемое устройство обеспечивает отработку любых рассогласований с макcèмально допустимой для шагового двигателя частотой и повь шыг т точность регулирования за счет увеличения коэффициента усиления.

Формула изг>бг>етенич

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор фаз двигателя, включающий распределитель импульсов с входами управления и направления движения и усилитель мощности, два источника частотных сигналов. потключенHbIx выходами к входам частотного компыратора, соединенного выходами с входами элемента ИЛИ и RS-триггера, выходы которого подключены к входам направления движения коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования перемещения, введены генератор опорной частоты, два элемента И и дополнительные частотный компаратор, RS-триггер и элемент ИЛИ, подклк>ченный выходом к входу управления коммутатор», входами к выходам элементов И, соединенных первыми входами с выходами дополнительного RS-триггеры, причем вт»рой в. од одного эле >ента И соедине > с выходом генератора опорной частоты, второй I>xo l другого элемента И вЂ” с выходом ос»овного элемента ИЛИ, а вых<>ды генераторы опорной частоты и основного элемента ИЛИ подклк> чены к входам допол>нительного шстотного компыратора, подключ HHoII> выходами к в.,одам дополнительного RS-триггеры.

1406704 (Pun. 2

Составитель В. Алфимов

Редактор 1. Повхан Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3203j50 Тираж 583 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета (:(ХР ио делам изобретений и открытии

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

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