Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу, и может быть использовано в установках с периодически изменяющейся перемещаемой массой, осуществляющих линейное перемещение и точное позиционирование. Целью изобретения является повышение точности позиционирования исполнительного органа. Электропривод содержит блок задания, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, регулятор положения, коммутатор, регулятор напряжения, двигатель и импульсный датчик перемещения, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, выходы старших разрядов которого соединены с управляющим входом коммутатора. В электропривод дополнительно вводятся ключевой элемент и датчик скорости дотягивания, причем ключевой элемент установлен между коммутатором и регулятором напряжения, к группе управляющих входов ключевого элемента подключен выход датчика скорости дотягивания, а к его информационному входу подключен выход коммутатора, входом датчика скорости дотягивания является выход импульсного датчика перемещения. Изобретение может быть использовано в электроприводах промышленных роботов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

H ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ ССО (21) 4270852/24-24 (22) 27.04.87 (46) 30 .11,89 ° Бюл. h 44 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Специальное конструкторское бюро автоматизированных систем управления Киевского:производственного объединения им. С,П.Королева (72) Н.Г.Попович, Г.С.Квачев, О.А.Присяжнюк, В.А.Гаврилюк, А.Д.Васьковский и В ° И.Теряев (53) 621.503.55(088.8) (56) Батоврин А.А. Цифровые системы управления электроприводами. - Л.:

Энергия, 1977, с. 13, рис, 1-8.

Башарин А,А. и др. Управление электроприводами. - Л.: Энергия, 1982, с. 266, рис. 723. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу, и может быть использовано в установках с периодически изменяющейся перемещаемой массой, осуществляющих линейИзобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, и может быть использовано в установ-ках с периодически изменяющейся перемещаемой массой, требующих линейного перемещения и точного позиционирования, например в промышленных роботах.

„„Я0„„1525677 А1

2 ное перемещение и точное позиционирование. Целью изобретения является по-. вышение точности позиционирования исполнительного органа. Электропривод содержит блок задания, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, регулятор положения, коммутатор, регулятор напряжения, двигатель и импульсный датчик перемещения, выход которого соединен с счетным входом счет- . чика импульсов, выходы старших разрядов которого соединены с управляющим входом коммутатора. В электропривод дополнительно вводятся ключевой элемент и датчик скорости дотягивания, причем ключевой элемент установлен между коммутатором и регулятором напряжения, к группе управляющих входов ключевого элемента подключен выход датчика скорости дотягиааиия, а а к его информационному входу подключен выход коммутатора, входом датчика скорости дотягивания является выход импульсного датчика перемещения. Изобретение может быть использовано в электроприводах промышленных роботов. 3 ил. С

СЬ

Цель изобретения - повышение точности позиционирования исполнительного органа.

На фиг. 1 показана функциональная схема электропривода; на фиг.2 приведена принципиальная электрическая схема ключа и датчика скорости дотягивания; на фиг. 3 - принципиаль1525677

HBR электрическая схема счетчи 1<а им пульсов, цифроаналогового преобразо"-ателя, регулятора положения и коммутатора.

Электропривод содержит блок 1 задания, счетчик импульсов 2„ цифроаналоговый преобразователь 3, регулятор 4 положения, коммутатор 5, ключевой элемент 6, регулятор 7 напряжения, двигатель 8, импульсный датчик 9 перемещения и датчик 10 скорости дотягивания.

Датчик 10 скорос-,и pотягивания содержит интегрирующую це-очку 11, состоящую из шунтирующего диода 12, резистора 13 и конденсатора 14, резисторы 15 - 17, компаратор 18, согласующую цепь 19, состоящую иэ резистора 20, стабилитрона 21 и weМента И-HE 22.

1(лючевой элемент 6 образуют коммутатор 23, усилитель 24 и конденсатор 25.

Счетчик импульсов содержит счетчик 26 старших разрядов и счетчик 27 младших разрядов.

Регулятор 4 положения образуют усилитель 28 и переменный резистор 29 обратной связи.

Коммутатор 5 состоит из элементов

И.ПИ-ИЕ 30, элемента И 31, элемента

И-ИЕ 32 и ключа 33.

Сигнал "ан разрешает срабатывание элемента И-HE 22 для исключения лож 4ого срабатывания элемента И-HE 22

35 при разгоне двигателя 8, когда скорость двигателя 8 равна скорости дотягивания. Сигнал сброса "б формируется в виде "0" на выходе счетчика 27 младших разрядов при достижении исполнительным органом требуемой точки позиционирования.

В режиме дотягивания на низкой скорости до точки позиционирования скорость не зависит от величины перемещаемой массы. Последнее условие достигается тем, что напряжение питания, поступающее на двигатель 8 с регулятора 7 напряжения, стабилизиру 0 ется на том уровне, при котором скорость двигателя 8 равна скорости дотягивания.

При достижении точки позиционирования двигатель 8 отключается, с но исполнительный орган продолжает двигаться и проходит путь, определяемый кинематической энергией и силой сопротивления движению (при отсутствии специальных -1 ормозных уг Tгой --1-н) с-.п, Уг /2Р путь, проходимый исполнительным органом от момента отключения двигателя 8 до полной остановки; перемещаемая масса:, сила сопротивления движению; скорость исполнительного органа в момент отклю-:ения питаде з

m ния двигателя.

При использонании цилиндрического линейного двигателя (асинхронного) с ус-тановкой подвижного вторичного элемента на подшипники скольжения связь между силой сопротивления движению Рс и геремещаемой массой гп можно выразить через коэффициент трения н подшипниках опор f:

Г =- f u.

Таким образом, сила сопротивления движению Р пропорциональна перемещаемой массе m, следовательно, остановочный путь S определяется скоростью исполнительного органа в момент отключения двигателя.

Электропринод работает следующим образом.

Иэ блока 1 задания величина требуемого перемещения в виде цифрового двоичного кода передается на вход предустановки счетчика 2 импульсон.

Запись производится кратковременным импульсом в виде "0", подаваемым на вход счетчиков 26 и 27 младших и старших раэрядон. При реализации электропривода предварительно задаются расстояния, при которых должны срабатывать коммутатор 5 и элемент И-НЕ 22.

В да; ном примере эти расстояния сос-.. тавляют соответственно 31 и 7 импульсоВ до точки остановки.

Сигнал о том, что расстояние до точки позиционирования меньше или равно 31, в виде "1" формируется на зыходе элемента ИЛИ-HE 30, на вход которого подаются старшие разряды счетчика 2 импульсов. Сигнал а" н виде "1" появляется на выходе элемента И 31, если расстояние до точки позиционирования меньше или равно

Младшие пять раэрядон счетчика 2 импульсов (дающие максимальное число 31) подключены на входы цифроаналогового преобразователя 3. Выходы

677

5 1525 цифроаналогового преобразователя 3 со единены с входами регулятора 4 положения. Коэффициент передачи регулятора 4 положения определяется переменным резистором 29 обратной связи.

При задании больших перемещений (больше 31 импУльса) на выходе элемента ИЛИ-НЕ 30 присутствует "0", так как на выходе по меньшей мере одного из старших разрядов счетчика 2 импульсов (выходы счетчика 27 старших разрядов) присутствует "1".

При этом на цифровом входе ключа 33 присутствует н0", на аналоговом входе ключа 33 присутствует максимальный сигнал управляющего напряжения.

При малых перемещениях (меньше 31 импульса) на выходе элемеь.та ИЛИ-НЕ

30 присутствует 1". Этот сигнал инвертируется элементом И-HE 32 и в виде "0" поступает на вход ключа 33.

В результате на выход ключа 33 пропускается аналоговый сигнал с регулятора 4 положения, поступающий на вход ключа 33, Бели-.ина этого сигнала пропорциональна расстоянию, оставшемуся до точки позиционирования. Далее сигнал управления с выхода коммутатора 5 поступает на вход ключа 6 (вход коммутатора 23).

Схема датчика 10 скорости дотягивания, выходные сигналы которого поступают на цифровые входы D1 и D2 коммутатора 23 ключевого элемента, обеспечивает прохождение сигнала управления с коммутатора 5 через ключевой элемент вход регулятора 7 напряжения. При этом на входе D1 коммутатора 23 присутствует "0", а на входе D2 — "1". Из регулятора 7 напряжения напряжение питания поступает на двигатель 8 и он начинает перемещаться. При этом импульсный датчик 9 перемещения формирует импульсы отработки перемещения, количество которых определяет пройденный путь, а длительность каждого импульса характеризует скорость движения в данный момент. Импульсы с импульсного датчика 9 перемещения поступают на счетный вход счетчика

2 импульсов (вход счетчика 27 младших разрядов), в результате чего числовой код на выходе счетчика 2 импульсов в каждый момент времени соответствует расстоянию до точки позиционирования. До срабатывания коммутатора 5 (в данном случае при рас5

35 стоянии более 31) двигатель 8 управляется максимальным напряжением

U„, „, поступающим на вход ключа 33

После срабатывания коммутатора 5 напряжение на двигателе 8 определяется с .гналам, поступающим из регулятора 4 положения, который соответствует числовому коду на выходе счетчика 2 импульсов. Следовательно, при приолижении к точке позиционирования напряжение питания двигателя 8 уменьшается и скорость также уменьшается;

Длительность импульсов, формируемых импульсным датчиком 9 перемещения, с уменьшением скорости увеличивается.

Импульсы с выхода импульсного датчика 9 перемещения поступают на вход датчика 10 скорости дотягивания. При этом в течение длительности импульса заряжается конденсатор 14, а следовательно, растет напряжение на неинвертирующем входе компаратора 18.

За время паузы конденсатор 14 быстро разряжается через шунтирующий диод 12.

При снижении скорости двигателя 8 до скорости дотягивания длительность импульса становится достаточной для того, чтобы напряжение на конденсаторе 14 возросло до величины, превышающей напряжение уставки на инвертирующем входе компаратора 18,. На выходе ксмпаратора 18 появляется "1 .

При этом на выходе элемента И-НЕ 22 появляется "0", который блокируется через обратную связь. В дальнейшем нулевой сигнал на выходе 8 элемента

И-НЕ 22 не изменяется в течение всего времени движения до точки позиционирования.

В момент появления на выходе элемента И-НЕ 22 сигнала "0" срабатывает ключевой элемент 6, в котором на цифровых входах D1 и D2 коммутатора 23 меняются сигналы управления. В результате один аналоговый вход коммутатора 23 закрывается, а другой соединяется с выходам усилителя 24 и далее через усилитель 24 поступает на вход регулятора 7 напряжения. Поскольку вход коммутатора 23 соединен с выходом усилителя 24, то на регулятор 7 напряжения в дальнейшем поступает сигнал, равный последнему значению сигнала, поступившего из регулятора

4 поло:кения перед срабатыванием ключевого элемента 6.

1 -, 7 Г / / 7

/ таким 06p330N > напряжение пита ния дВ»Гателя 8 стаЬклизируется ь!а

TOi УРОВ!4Е ПРИ KGTOPOH CKOPOCTb ДE» гателя 8 равна скорости дотяг»ван-1я„

При дальнейшем движении до точки позиционирования напряжение пит ния двигателя 8, а следовательно, скорость остаются неизменными.

Таким образом, в режиме дотягиВания для различных перемещаемых масс напряжение питания двигателя различнО р Но cKopÎcTb дви)1(е!4»я пОстО янна и независима ат Величины перемещаемой массы, а следовательно, постоя-;» нен путь, проходимый исполнительным органом после отключения двигателя, что значительно повышает точность позиционирования, 20

Формула изобретения

Электропривод, содержащий блок задания перемещения, выходом подклюЦЕI4»Ь!Р К С-; -!!ЧС "/ »1!П/ЛЬСОВ, !!::".(ЬГЗО. тор пол0. 1!ения, к0.", татор, рег., ".я

1!Впряжен»я, двиГ атель»мпупьсный ,„.àT:-!»к пер= bfe,!ения, вых д котор;! 0 соединен с счетным входом с 1етчика импульсов, Выходы старших разрядов

КОТОPOГО СОЕДИ - IЫ С 7. I Рс! В ПЯ Ю!!1, !М

-Входом коммутатopa, о т л и а ю ш и и с я тем, что,, с целью повы::шения точнос,» поз»дно,4:;;..-Ов=-,ния «сПойс!!11 Е! Ь НОГ О ОРГаг!а, В НЕГС ДОПОЛНИ

ТЕЛЬНО BEIPÖC,4b! ДатЧИК СКОРОСТИ ДОтЯ; ИБан»я» КГ!Ю -- ЕВОЙ ЗЛ!ЕМЕН1 ., :!НфорМс! ционь1ый ВхОд ключевОГО злемен та cOG динен с Выходом коммутатора, Группа управляющих Вхоцов " с Выходом д тчика скорости дотягивания, вы;о!, ключеВого элемента соединен с Входом зад=-.-;ия регулятора напряжения, =. Вход ,iаТЧ!1Кс! СКОРОСТИ,ДОТЯГИВВНИЯ СОЕДИНЕН с выходом импульсного датч»ка :тереме-! цения .

Составитель И.Лютисткова

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Äèäûê Корректор Н.Король

Заказ 7224/43 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент",. r.Ужгород, ул.Гагарина, 101