Следящий электропривод



Следящий электропривод
Следящий электропривод
Следящий электропривод
Следящий электропривод
Следящий электропривод

 


Владельцы патента RU 2605948:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, а именно к следящему электроприводу. Следящий электропривод содержит блок 1 задания, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, пропорционально-дифференциальный регулятор 4, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6 с исполнительным механизмом 7, датчик 8 положения, блок 9 дифференцирования, пропорциональное звено 10, сумматор 11, сумматор-вычитатель 12, блоки 13 и 14 сравнения и мультиплексор 15. В следящем электроприводе формируется сигнал управления по ЭДС вращения и максимально допустимому значению тока электродвигателя. Технический результат состоит в обеспечении ограничения тока электродвигателя в следящем электроприводе на уровне максимально допустимого значения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока.

Наиболее близким по технической сущности является следящий электропривод (см. патент России №2489798, опубл. 10.08.2013, бюл. №22), содержащий блок задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, пропорционально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик положения и блок дифференцирования.

Недостаток наиболее близкого по технической сущности следящего электропривода заключается в том, что в нем не производится ограничения тока электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что следящий электропривод, содержащий блок задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, пропорционально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик положения и блок дифференцирования, причем первый выход блока задания соединен с первым входом интегрального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора, выход пропорционального регулятора соединен с первым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход силового преобразователя соединен с электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с вторыми входами интегрального и пропорционального регуляторов и входом блока дифференцирования, выход блока дифференцирования соединен с вторым входом пропорционально-дифференциального регулятора, дополнительно снабжен пропорциональным звеном, сумматором, сумматором-вычитателем, первым и вторым блоками сравнения и мультиплексором, причем выход блока дифференцирования соединен с входом пропорционального звена, выход которого соединен с первыми входами сумматора и сумматора-вычитателя, второй выход блока задания соединен с вторыми входами сумматора и сумматора-вычитателя, выход пропорционально-дифференциального регулятора соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения и мультиплексора, выход которого соединен с входом силового преобразователя, выход сумматора соединен с вторыми входами первого блока сравнения и мультиплексора, выход сумматора-вычитателя соединен с вторым входом второго блока сравнения и третьим входом мультиплексора, выход первого блока сравнения соединен с четвертым входом мультиплексора, а выход второго блока сравнения соединен с пятым входом мультиплексора.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет производить ограничение тока электродвигателя в следящем электроприводе.

На фиг. 1 приведена функциональная схема следящего электропривода.

Следящий электропривод (фиг. 1) содержит блок 1 задания, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, пропорционально-дифференциальный регулятор 4, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6 с исполнительным механизмом 7, датчик 8 положения, блок 9 дифференцирования, пропорциональное звено 10, сумматор 11, сумматор-вычитатель 12, блоки 13 и 14 сравнения и мультиплексор 15.

Первый выход блока 1 задания соединен с первым (прямым) входом интегрального регулятора 2, выход которого соединен с первым (прямым) входом пропорционального регулятора 3. Выход пропорционального регулятора 3 соединен с первым (прямым) входом пропорционально-дифференциального регулятора 4. Выход силового преобразователя 5 соединен с электродвигателем 6, кинематически связанным с исполнительным механизмом 7, оснащенным датчиком положения 8, выход которого соединен с вторыми (инверсными) входами интегрального и пропорционального регуляторов 2 и 3 и входом блока 9 дифференцирования. Выход блока 9 дифференцирования соединен с вторым (инверсным) входом пропорционально-дифференциального регулятора 4. Выход блока 9 дифференцирования соединен с входом пропорционального звена 10, выход которого соединен с первыми входами сумматора 11 и сумматора-вычитателя 12. Второй выход блока 1 задания соединен с вторыми входами сумматора 11 и сумматора-вычитателя 12. Выход пропорционально-дифференциального регулятора 4 соединен с первыми входами блоков 13 и 14 сравнения и мультиплексора 15, выход которого соединен с входом силового преобразователя 5. Выход сумматора 11 соединен с вторыми входами блока 13 сравнения и мультиплексора 15, выход сумматора-вычитателя 12 соединен с вторым входом блока 14 сравнения и третьим входом мультиплексора 15. Выход блока 13 сравнения соединен с четвертым входом мультиплексора 15, а выход блока 14 сравнения соединен с пятым входом мультиплексора 15.

Блок 1 задания параметров может быть выполнен, например, на микросхемах К555ТМ8, разрядные входы которых подключаются с помощью переключателей к логическим нулям или единицам. Интегральный 2, пропорциональный 3, пропорционально-дифференциальный 4 регуляторы, блок 9 дифференцирования и пропорциональное звено 10 могут быть реализованы, например, по а.с. СССР №1649501, опубл. 15.05.91, бюл. №18, и выполнены, например, на микросхемах серии К555. Сумматор 11, сумматор-вычитатель 12 и блоки 13 и 14 сравнения могут быть реализованы, например, на микросхемах К555ИМ6. Мультиплексор 15 может быть выполнен, например, на микросхемах К555КП12. Силовой преобразователь 5 для электродвигателя 6 постоянного тока, например, может быть реализован в виде цифрового широтно-импульсного модулятора по а. с. СССР №1748241, опубл. 15.07.92, бюл. №26, с силовым транзисторным мостом на выходе. Для синхронной машины, работающей в режиме вентильного двигателя, силовой преобразователь 5 может быть выполнен, например, в виде цифрового модулятора по а. с. СССР №1798907, опубл. 28.02.93, бюл. №8, с силовым трехфазным транзисторным мостом на выходе. Для синхронной машины, работающей в режиме бесколлекторного двигателя постоянного тока, силовой преобразователь 5 может быть реализован, например, в виде цифрового модулятора по патенту России №2517423, опубл. 27.05.14, бюл. №15, также с силовым трехфазным транзисторным мостом на выходе. В качестве электродвигателя 6 может быть использован, например, любой электродвигатель постоянного тока или синхронная машина с датчиком положения ротора, например, 4СХ2П100L8 или 5FK70605AF71. Исполнительный механизм 7, например, может представлять собой стол координатно-расточного станка, соединенный с помощью ходового винта и муфты с валом электродвигателя 6. В качестве датчика 8 положения, например, может быть использована фотооптическая линейка BE 162 с соответствующим устройством оцифровки ее выходного сигнала.

Следует также отметить, что блок 1 задания параметров, интегральный 2, пропорциональный 3, пропорционально-дифференциальный 4 регуляторы, блок 9 дифференцирования, пропорциональное звено 10, сумматор 11, сумматор-вычитатель 12, блоки 13 и 14 сравнения и мультиплексор 15 могут быть реализованы также программно на микропроцессорном контроллере.

Следящий электропривод работает следующим образом. В соответствии с величиной задающего сигнала, поступающего с первого выхода блока 1 задания, и сигнала датчика 8 положения интегральный регулятор 2 в совокупности с пропорциональным регулятором 3, блоком 9 дифференцирования и пропорционально-дифференциальным регулятором 4 формируют сигнал Nпд на первых входах мультиплексора 15 и блоков 13 и 14 сравнения. Одновременно на выходе пропорционального звена 10 формируется сигнал , характеризующий ЭДС вращения, наводимую в электродвигателе и приведенную ко входу силового преобразователя 5. Этот сигнал подается на первые входы сумматора 11 и сумматора-вычитателя 12. С второго выхода блока 1 задания на вторые входы сумматора 11 и сумматора-вычитателя 12 в случае применения синхронной машины, работающей в режиме вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока, подается сигнал , пропорциональный максимально допустимому падению напряжения на активном сопротивлении R1 статорной обмотки под действием максимально допустимого тока I1 max. В случае применения обычного двигателя постоянного тока с второго выхода блока 1 задания подается сигнал , где Rя - активное сопротивление обмотки якоря; Iя. max - максимально допустимый ток якоря. При этом на выходе сумматора 11 получается сигнал (в случае применения синхронной машины) , а на выходе сумматора-вычитателя . Выходной сигнал пропорционально-дифференциального регулятора 4 каждый такт вычислений сравнивается со значениями и , получаемыми на выходах сумматора 11 и сумматора-вычитателя 12. Если , то через мультиплексор 15 на вход силового преобразователя 5 проходит сигнал Nпд. В случае, когда , на вход силового преобразователя 5 подается цифровой код, равный . При через мультиплексор 15 проходит сигнал . Силовой преобразователь 5 преобразует поступающий на него сигнал в напряжение на статоре синхронного двигателя 6 (якоре двигателя 6 постоянного тока). При этом вал электродвигателя начинает вращаться и приводит в движение исполнительный механизм 7, перемещение которого измеряется датчиком 8 положения. Движение продолжается до тех пор, пока величина сигнала с датчика 8 положения не сравняется с величиной задающего сигнала, поступающего с первого выхода блока 1 задания. При этом действия, производимые с помощью дополнительных элементов и блоков, позволяют ограничить ток в статорной обмотке синхронного электродвигателя 6 на уровне I1 mах (в якорной обмотке двигателя 6 постоянного тока на уровне Iя. max).

Таким образом, предлагаемый следящий электропривод позволяет эффективно производить ограничение тока исполнительного двигателя.

Следящий электропривод, содержащий блок задания, интегральный регулятор, пропорциональный регулятор, пропорционально-дифференциальный регулятор, силовой преобразователь, электродвигатель с исполнительным механизмом, датчик положения и блок дифференцирования, причем первый выход блока задания соединен с первым входом интегрального регулятора, выход которого соединен с первым входом пропорционального регулятора, выход пропорционального регулятора соединен с первым входом пропорционально-дифференциального регулятора, выход силового преобразователя соединен с электродвигателем, кинематически связанным с исполнительным механизмом, оснащенным датчиком положения, выход которого соединен с вторыми входами интегрального и пропорционального регуляторов и входом блока дифференцирования, выход блока дифференцирования соединен с вторым входом пропорционально-дифференциального регулятора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен пропорциональным звеном, сумматором, сумматором-вычитателем, первым и вторым блоками сравнения и мультиплексором, причем выход блока дифференцирования соединен с входом пропорционального звена, выход которого соединен с первыми входами сумматора и сумматора-вычитателя, второй выход блока задания соединен с вторыми входами сумматора и сумматора-вычитателя, выход пропорционально-дифференциального регулятора соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения и мультиплексора, выход которого соединен с входом силового преобразователя, выход сумматора соединен с вторыми входами первого блока сравнения и мультиплексора, выход сумматора-вычитателя соединен с вторым входом второго блока сравнения и третьим входом мультиплексора, выход первого блока сравнения соединен с четвертым входом мультиплексора, а выход второго блока сравнения соединен с пятым входом мультиплексора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в движение элемента регулирования управляющего потоком текучей среды. Техническим результатом является обеспечение управления приводом в большом диапазоне температур окружающей среды при сокращении количества компонентов, пространства и расходов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению пуском асинхронного электродвигателя. Способ управления пуском асинхронного электродвигателя погружного насоса состоит в подаче команды на включение блоков силового модуля двух фаз в амплитуде линейного напряжения, после чего подают команду на включение третьего блока силового модуля в амплитуде фазного напряжения и на включение вакуумного высоковольтного шунтирующего контактора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных технологических комплексах прокатного производства. Технический результат - повышение качества регулирования и снижение динамических нагрузок путем ограничения колебаний, вызванных нелинейной зависимостью момента прокатки от угловой скорости электропривода при коррекции контура тока электропривода.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Техническим результатом является уменьшение динамических нагрузок и повышение качества регулирования при прокатке металлов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе, предназначенном для промышленных технологических комплексов прокатного производства.

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может быть применено в качестве датчика угла фазового сдвига между напряжением и током в системах регулирования возбуждения синхронных электродвигателей, когда они работают в режиме стабилизации коэффициента мощности в узле нагрузки, а также в системах регулирования компенсации реактивной мощности индукционных нагревательных установок, работающих на промышленной и средней частотах при нагреве до высоких температур, к выходу устройства может подключаться прибор для измерения угла фазового сдвига ±80°.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах различных механизмов, исполнительных устройствах автоматических систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных машинах. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, а так же в обзорно-поисковых и сканирующих системах.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Изобретение относится к области самонастраивающихся систем управления электроприводами. Способ самонастройки заключается в том, что в течение определенного интервала времени подают случайно сгенерированное управляющее задание на вход электропривода или предварительно построенной его модели.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для привода инструмента. Технический результат - уменьшение как синфазных, так и дифференциальных шумов.

Группа изобретений относится к области управления. Технический результат - увеличение точности процесса регулирования.

Изобретение относится к системе для улучшения определения добротности системы считывания положения вращения. Сущность изобретения заключается в том, что во время вращения объекта, считываемого датчиком положения, сохраняют данные, связанные с добротностью профиля магнитного датчика, в датчике положения, и выдают данные о положении через штырь датчика положения; и во время когда указанный объект не вращается, выдают, по меньшей мере, часть данных, связанных с добротностью профиля магнитного датчика, через штырь.

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для высокоточного автоматического регулирования движения осей оптических телескопов и лидарных станций обнаружения и сопровождения космических объектов.

Изобретение относится к области ручных приводных инструментов. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может быть применено в качестве датчика угла фазового сдвига между напряжением и током в системах регулирования возбуждения синхронных электродвигателей, когда они работают в режиме стабилизации коэффициента мощности в узле нагрузки, а также в системах регулирования компенсации реактивной мощности индукционных нагревательных установок, работающих на промышленной и средней частотах при нагреве до высоких температур, к выходу устройства может подключаться прибор для измерения угла фазового сдвига ±80°.

Изобретение относится к разделу управления и может быть использовано для регулирования скорости электромеханического объекта, представляющего собой электродвигатель постоянного тока и упругосвязанный с ним исполнительный механизм.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с идеальным валопроводом заданных программ перемещения.

Изобретение относится к способу и устройству мониторинга износа скользящих электрических контактов (4) вращающегося коллектора (3) тока, который входит в состав электрической машины (1), генерирующей этот ток для автотранспортного средства.
Наверх