Следящий электропривод

 

Изобретение относится к машиностроению,в частности к системам автоматического регулирования и управления различных исполнительных механизмов, применяемых, например, в прецизионной металлообработке , системах наведения и слежения, измерительных устройствах на основе оптических квантовых генераторов, в производстве интегральных микросхем и медицинского оборудования. Целью изобретения является повышение динамической точности и увеличение надежности электропривода. Следящий электропривод содержит основание (1), электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865737/24 (22) 05.07.90 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Научно-исследовательский институт специального машиностроения при МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) А.Е.Дубин, B.А,Гришко, B,М.Губанов и

Г,А.Орлов (56) Устройства и элементы систем автоматического управления. — В кн.; Измерительные устройства, преобразующие элементы и устройства. /Под ред. В.В, Солодовникова.

M.: Машиностроение, 1973, с.410 — 413.

Авторское свидетельство СССР

N 1064409, кл. Н 02 P 5/06, 1983. (54) СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к машиностроению,в частности к системам автоматического регулирования и управления различных исполнительных механизмов, применяемых,,, SU „„1764031 А1 например, в прецизионной металлообработке, системах наведения и слежения, измерительных устройствах на основе оптических квантовых генераторов, в производстве интегральных микросхем и медицинского оборудования, Целью изобретения является повышение динамической точности и увеличение надежности электропривода. Следящий электропривод содержит основание (1), электродвигатель (2), подвижную платформу (3), задатчик положения (4), два сумматора (5, 6), датчик скорости (7), пьезодвигатель (8), исполнительный орган (9), интерферометрический датчик положения (10). преобразователь (11), усилитель (12), режекторный фильтр (13), компенсационное устройство (14), корректирующееее устройство (15). 4-5 — 6 — 15 — 11—

2 — 3-8 — 9 — 10 — 5; 5-13 — 12-8; 4-14 — 6; 2 — 7 — 11, 1 ил.

1764031

30

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам автоматического регулирования и управления различных исполнительных механизмов, применяемых, например, в прецизионной металлообработке., системах наведения и слежения, измерительных устройствах на основе оптических квантовых генераторов, s производстве интегральных микросхем и медицинского оборудования и т.д, Известен следящий электропривод, содержащий электродвигатель, сочлененный с подвижной платформой, якорная обмотка которого соединена с преобразователем, последовательно включенные задатчик положения, сумматор, интегратор, усилитель и пьезодвигатель, соединенный свободным концом с исполнительным органом, а другим концом закрепленный на подвижной платформе, причем интерферометрический датчик положения исполнительного органа соединен выходом с вторым входом сумматора, Недостатком такого электропривода я вляется невысокая динамическая точность, наличие двух датчиков положения, каждый из которых должен иметь одинаковую высокую точность, превышающую точность системы в целом, Наиболее близким к изобретению является следящий электропривод, содержащий электродвигатель, кинематически связанный с подвижной относительно основания платформой, сумматор, к входам которого подсоединены выходы задатчика и интерферометрического датчика положения, последовательно соединенные нелинейное звено типа "зона нечувствительности" и преобразователь, выход которого соединен с электродвигателем, жестко установленный на платформе пьезодвигатель, соединенный с исполнительным органом и оптически связанный с интерферометрическим датчиком положения, усилитель, выход которого подключен к входам пьезодвигателя и нелинейного звена типа

"зона нечувствительности", а первый вход соединен с выходом дифференциатора, вход которого подключен к выходу интерферометрического датчика положения, интегратор,, вход которого, подсоединен к выходу сумматора, а выход связан с вторым входом усилителя, Недостатком известного электропривода является невысокая динамическая точность работы системы в переходных режимах, Кроме того, наличие интегратора на входе замкнутого контура регулирования понижает устойчивость системы в переходных режимах работы, а наличие нелинейного звена типа "зона нечувствительности" приводит к необходимости применения подвижной платформы, масса которой значительно превышает массу исполнительного органа и повышает склонность системы к автоколебаниям, т.е. недоиспользуются динамические возможности электродвигателя, что снижает динамическую точность и надежность системы в целом.

Целью изобретения является повышение динамической точности и увеличение надежности электропривода, Для этого электропривод снабжен вторым сумматором, режекторным фильтром, корректирующим устройством, усилителем и компенсационным устройством, вход и выход которого соединены соответственно с выходом задатчика положения и первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход — к входу корректирующего устройства, выход которого соединен с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, соединенного входом с выходом электродвигателя, выход первого сумматора соединен с входом режекторного фильтра, выход которого через усилитель подключен к входу пьезодвигателя.

На чертеже изображена блок-схема следящего электропривода.

Следящий электропривод содержит основание 1, электродвигатель 2, кинематически связанный с подвижной платформой 3, задатчик положения 4, выход которого связан с первым входом первого сумматора 5, второй сумматор 6, датчик скорости 7, пьезодвигатель 8, установленный на подвижной платформе 3, исполнительный орган 9, интерферометрический датчик положения

10,, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 5, преобразователь

11, усилитель 12, причем пьезодвигатель 8 связан с исполнительным органом 9, интерферометрический датчик положения 10 установлен на основании 1 и оптически связан с исполнительным органом 9, выход преобразователя 11 соединен с управляющей обмоткой электродвигателя 2, усилитель 12 подсоединен к пьезодвигателю 8, выход датчика скорости 7 соединен с вторым входом преобразователя 11, а выход первого сумматора 5 связан с вторым входом сумматора 6. Кроме того, электропривод содержит режекторный фильтр 13, коменсационное устройство 14 и корректирующее устройство 15, причем вход режекторного фильтре

13 связан с выходом первого сумматора 5, вход компенсационного устройства 14 связан с выходом задатчика положения 4, вход

1764031 положения 10. Напряжение питания пьезодвигателя 8 вырабатывается усилителем

12, вход которого подлючен к выходу режекторного фильтра 13. Входным сигналом для режекторного фильтра 13 является сигнал ошибки по положению, выработанный первым сумматором 5.

Применение предлагаемого следящего электропривода позволяет существенно повысить динамическую точность и надежность технологического оборудования и различных автоматических систем в условиях вибрации и действия высокочастотных возмущений,при отработке сложных законов управления, Формула изобретения

Следящий электропривод. содержащий преобразователь, выход которого подключен к электродвигателю, кинематически связанному с подвижной относительно корректирующего устройства 15 связан с выходом второго сумматора 6, выход режекторного фильтра 13 связан с входом усилителя 12, выход компенсационного устройства 14 соединен с первым входом второго сумматора 6, выход корректирующего устройства 15 соединен с первым входом преобразователя 11. Режекторный фильтр 13 имеет передаточную функцию виг+ да V-1р.ф.(р) =, компенсацион+ г ное устройство 14 имеет передаточную функцию вида, V — 1к.у.(p) = d)p + d2p, где р— г оператор дифференцирования; d1, бг — весовые коэффициенты; во — круговая частота механического резонанса системы пьезодвигатель 8 — исполнительный орган 9.

Электропривод работает следующим образом, Сигнал от задатчика положения 4 поступает на вход первого сумматора 5, где алгебраически суммируется с имеющим обратный знак сигналом обратной связи по положению, поступающим от интерферометрического датчика положения 10. Кроме того, сигнал от задатчика положения 4 поступает на компенсационное устройство 14, формирующее сигнал первой и второй производной от задающего сигнала. Выходной сигнал компенсационного устройства 14 поступает на вход второго сумматора 6, выходной сигнал которого поступает на корректирующее устройство 15, улучшающее устойчивость электропривода в переходных режимах работы. С выхода корректирующего устройства 15 сигнал поступает на первый вход преобразователя

11; одновременно на второй вход преобразователя 11 поступает сигнал отрицательной обратной связи по скорости от датчика скорости 7. Выходной сигнал и реобразователя 11 подается на электродвигатель 2, который перемещает установленную на основании 1 подвижную платформу 3, Закрепленный на подвижной платформе 3 пьезодвигатель 8 перемещает исполнительный орган 9, координаты которого измеряются интерферометрическим датчиком

20 основания платформой, первый сумматор, к входам которого подсоединены выходы задатчика положения и интерферометрического датчика положения, жестко установленный на платформе пьезодвигатель, соединенный с исполнительным органом и оптически связанный с интерферометрическим датчиком положения, и датчик скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и увеличения надежности, в него введены второй сумматор, режекторный фильтр, корректирующее устройство, усилитель и компенсационное устройство, вход и выход которого соединены соответственно с выходом задатчика положения и первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход — к входу корректирующего устройст25

40 ва, выход которого соединен с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, вход которого соединен с электродвигателем, выход первого сумматора соединен с входом режекторного фильтра, выход которого через усилитель соединен с входом пьезодвигателя.

Составитель В.Гришко

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Г,Бельская

Корректор M.Äeì÷èê

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

Заказ 3457 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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