Цифровой сервопривод

Изобретение относится к области электротехники, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение надежности путем исключения перегрева обмоток электродвигателя сервопривода, вызванных потерей устойчивости сервопривода и переходом в режим автоколебаний. В сервоприводе, содержащим датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу цифрового компаратора, выход которого подключен ко входу драйвера электродвигателя, связанного через механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, для исключения перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через детектор автоколебаний с выходом компаратора. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

В настоящее время известен сервопривод (Г.И. Гульков, Ю.Н. Петренко, Е.П. Раткевич, О.Л. Симоненкова. Системы автоматизированного управления электроприводами. Учебное пособие./Под общ. ред. Ю.Н. Петренко. – Минск: ООО «Новое знание», 2004, стр. 249-251), содержащий датчик входного сигнала выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод в заданном положении теряет устойчивость и переходит в режим автоколебаний, обусловленных наличием различных механических факторов, что приводит к перегреву обмоток электродвигателя сервопривода.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой сервопривод (Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. - Научно-технический журнал, №4, 2012 г.), содержащий датчик входного сигнала выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу компаратора, соединенного через драйвер электродвигателя и механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения.

Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод в заданном положении теряет устойчивость и переходит в режим автоколебаний, обусловленных наличием различных механических факторов (моментом инерции исполнительного органа, люфтов в редукторе и т.п.) при постоянной величине зоны нечувствительности цифрового компаратора в контуре управления, что приводит к перегреву обмоток электродвигателя сервопривода.

Задачей изобретения является повышение надежности сервопривода.

Поставленная задача достигается тем, что для исключения перегрева обмоток электродвигателя сервопривода, вызванных потерей устойчивости сервопривода и переходом в режим автоколебаний при наличии различных механических факторов (моментом инерции исполнительного органа, люфтов в редукторе и т.п.) при постоянной величине зоны нечувствительности цифрового компаратора в контуре управления, согласно изобретению цифровой компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен с выходом цифрового компаратора через детектор автоколебаний, состоящий из соединенных последовательно первого логического блока «И», первого счетчика и первого счетного триггера, выход которого соединен со входом блока задания зоны нечувствительности и с первым входом первого логического блока «И», второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора и со входом инвертора, выход которого подключен к входам сброса второго счетного триггера и второго счетчика, подключенного счетным входом к выходу второго логического блока «И», первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу генератора тактовой частоты и к выходу второго счетного триггера, соединенного со входами сброса первого счетного триггера и первого счетчика.

Блок задания зоны нечувствительности, например, может представлять собой несколько коммутируемых источников опорных сигналов, соответствующих требуемым величинам зоны нечувствительности.

Детектор автоколебаний предназначен для выявления наличия автоколебаний в тракте управления приводом и формирования соответствующей команды, поступающей на вход блока задания зоны нечувствительности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 приведена схема сервопривода, а на фиг. 2 - диаграммы напряжений на элементах устройства:

ДП - выход датчика положения 4,

ЦК - выход цифрового компаратора 5,

Г - выход генератора 18,

СЧ1, СЧ2 - цифровые выходы первого 12 и второго 16 счетчика,

ТГ1 - выход первого триггера 13, нулевому значению которого соответствует расширение зоны нечувствительности

Сервопривод содержит датчик входного сигнала 1, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования 2, второй вход которого подсоединен через аналого-цифровой преобразователь 3 к выходу датчика положения 4, а выход - ко входу цифрового компаратора 5, соединенного через драйвер электродвигателя 6 и механический редуктор 7 с исполнительным органом 8, на котором установлен датчик положения 4, при этом цифровой компаратор 5 снабжен блоком задания зоны нечувствительности 9, вход которого соединен с выходом цифрового компаратора 5 через детектор автоколебаний 10, состоящий из соединенных последовательно первого логического блока «И» 11, первого счетчика 12 и первого счетного триггера 13, выход которого соединен со входом блока задания зоны нечувствительности 9 и с первым входом первого логического блока «И» 11, второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора 5 и со входом инвертора 14, выход которого подключен к входам сброса второго счетного триггера 15 и второго счетчика 16, подключенного счетным входом к выходу второго логического блока «И» 17, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу генератора тактовой частоты 18 и к выходу второго счетного триггера 15, соединенного со входами сброса первого счетного триггера 13 и первого счетчика 12.

Рассмотрим работу устройства.

В установившемся режиме на вход измерителя рассогласования 2 приходит управляющий сигнал с датчика входного сигнала 1, соответствующий требуемому углу положения сервопривода. На второй вход измерителя рассогласования 2 приходит сигнал с датчика положения 4 после преобразования в аналого-цифровом преобразователе 3, соответствующий текущему положению исполнительного органа 8. С выхода измерителя рассогласования 2 на вход цифрового компаратора 5 приходит арифметическая разность сигналов, которая сравнивается с величиной сигнала, заданной блоком изменения зоны нечувствительности 9. Сигнал, соответствующий результату сравнения, с выхода цифрового компаратора 5 поступает на вход драйвера электродвигателя 6, который через механический редуктор 7 приводят в движение исполнительный орган 8 и датчик положения 4. Из-за различных механических возмущающих факторов, в том числе, например, из-за износа редуктора, возможно возникновение автоколебаний, вследствие которых при неименном сигнале с датчика входного сигнала 1 происходит постоянное движение исполнительного органа 8 в окрестностях заданного положения, с датчика положения 4 на вход измерителя рассогласования 2 приходит сигнал, соответствующий периодическому изменению положения исполнительного органа 8 с частотой автоколебаний. На выходе цифрового компаратора 5 формируется сигнал смены направления, частота которого соответствует частоте автоколебаний. Сигналы смены направления движения с цифрового компаратора 5 через первый логический блок «И» 11 приходят на счетный вход первого счетчика СЧ1 12. Когда код на выходе первого счетчика СЧ1 12 достигнет максимального значения, равного заданному числу полупериодов автоколебаний, на его выходе сформируется сигнал, который поступает на счетный вход первого триггера ТГ1 13. На выходе первого триггера ТГ1 13 сформируется сигнал, который поступает на вход блока изменения зоны нечувствительности 9 и на первый вход первого логического блока «И» 11, в результате чего остановится работа первого счетчика СЧ1 12. Блок изменения зоны нечувствительности 9 по сигналу с первого триггера ТГ1 13 увеличит зону нечувствительности, вследствие чего автоколебания прекращаются.

С целью обеспечения работы детектора автоколебаний 10 только при частоте, выше частоты с выхода датчика управляющего сигнала 1, применен второй счетчик СЧ2 16, на счетный вход которого через второй логический блок «И» 17 приходит тактовая частота с генератора Г 18. После заполнения второго счетчика СЧ2 16 до некоторого значения М, рассчитанного по формуле:

где fАК - минимальная частота автоколебаний;

fтакт - тактовая частота (частота дискретизации) генератора Г 18, она определяется по теореме Котельникова ,

на его выходе сформируется сигнал, который придет на счетный вход второго триггера ТГ2 15. На инверсном выходе второго триггера ТГ2 15 сформируется сигнал, который придет на вход второго логического элемента «И» 17 и остановит работу второго счетчика СЧ2 16, а также приведет в исходное состояние первый счетчик СЧ1 12 и первый триггер ТГ1 13. На выходе первого триггера ТГ1 13 сформируется сигнал, по которому блок изменения зоны нечувствительности 9 уменьшит зону изменения нечувствительности. Сброс второго счетчика СЧ2 16 и второго триггера ТГ2 15 осуществляется через инвертор 14 по сигналу смены направления движения.

Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является повышение надежности сервопривода путем исключения перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например, из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора.

Сервопривод, содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен через аналого-цифровой преобразователь к выходу датчика положения, а выход - ко входу цифрового компаратора, соединенного через драйвер электродвигателя и механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, отличающийся тем, что с целью повышения надежности цифровой компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен с выходом цифрового компаратора через детектор автоколебаний, состоящий из соединенных последовательно первого логического блока «И», первого счетчика и первого счетного триггера, выход которого соединен со входом блока задания зоны нечувствительности и с первым входом первого логического блока «И», второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора и со входом инвертора, выход которого подключен к входам сброса второго счетного триггера и второго счетчика, подключенного счетным входом к выходу второго логического блока «И», первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу генератора тактовой частоты и к выходу второго счетного триггера, соединенного со входами сброса первого счетного триггера и первого счетчика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к стендовым испытаниям узлов транспортных средств. Предложена автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок, в которой устройство имитации колеса содержит блок модели привода, который в реальном автомобиле связывает вал испытываемого силового агрегата энергоустановки с колесами, и интегрирующее звено, постоянная времени которого равна моменту инерции имитируемого колеса и коэффициент усиления равен радиусу имитируемого колеса.

Группа изобретений относится к технологиям управления лесотехнической машиной. Техническим результатом является обеспечение возможности определения изменения в быстроте действий водителя.

Изобретение относится к системе отопления в железнодорожных вагонах. Субоптимальная энергетическая система содержит теплогенерирующий блок с первичной обмоткой переменного тока, являющийся объектом управления.

Изобретение относится к способу управления подводным аппаратом. Для управления подводным аппаратом измеряют текущие значения углов крена и дифферента подводного аппарата, с помощью программного устройства формируют сигналы управления движителями на основании вектора результирующей их тяги, который автоматически формируют с учетом текущих углов крена и дифферента, измеренных с помощью блока гироскопов на борту подводного аппарата, и информации программного устройства, определяющего пространственное перемещение подводного аппарата без учета текущих значений его углов крена и дифферента.

Комбинированная адаптивная система управления с фильтр-корректором (ФК) для динамических объектов с периодическими коэффициентами содержит объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, ФК, n первых умножителей, n вторых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки, третий блок суммирования, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в чистых помещениях для поддержания постоянной оптимальной температуры. В способе автоматического управления системами выходную переменную исполнительного механизма подают на вход управляемого объекта, измеряют фактическую величину выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с командной величиной входной переменной управляемого объекта используют для формирования управляющего сигнала, который подают на вход исполнительного механизма за счет использования отрицательной обратной связи по выходной переменной управляемого объекта.

Изобретение относится к средствам обработки информации для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в повышении точности прогноза на динамических режимах.

Изобретение относится к средствам обработки информации для сглаживания и прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов. Технический результат заключается в удвоении времени прогноза при заданном аналитическом буфере (памяти) предыстории процесса.

Изобретение относится к системам управления. Способ формирования сигнала управления для сопровождения цели заключается в том, что сигнал управления формируется по закону на основе динамических матриц внутренних связей систем, обобщенного вектора состояния системы и вектора сигналов управления.

Самонастраивающаяся система автоматического управления содержит измеритель рассогласования, регулятор, первый и третий блоки умножения, первый и второй сумматоры, объект управления, блок самонастройки, корректирующий фильтр, блок компенсации, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к автоматике. Способ расширения диапазона регулирования автоматических систем регулирования без потери устойчивости включает настройку регулятора, реализующего пропорциональную и интегральную составляющие закона регулирования, при которой сигнал управляющего воздействия зависит от величины ошибки регулирования и значений коэффициентов пропорциональной и интегральной составляющих.

Система адаптивного управления электрогидравлическим следящим приводом с контролем содержит сдвоенный золотник, сдвоенный исполнительный гидродвигатель, датчик обратной связи, линейный электродвигатель (ЛЭД) с обмоткой управления, модуль электрогидравлического усилителя, двухсистемную рулевую машинку, четыре канала адаптивного управления (КАУ), четыре контроллера межмашинного обмена (КМО), четыре приемопередачика.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при регулировании параметров сложных электромеханических систем, например электроприводов постоянного и переменного тока.

Изобретение - способ автоматической компенсации влияния гармонических колебаний момента нагрузки в электромеханической системе и устройство для его осуществления относятся к электроавтоматике и могут найти применение при создании автоматизированных электроприводов постоянного и переменного тока.

Изобретение относится к счетчикам, измеряющим ресурсы и, в частности, относится к системам измерения ресурса энергопотребления, снабженным устройством записи данных и выполненным с возможностью переноса собранных данных в базу данных и к способу использования счетчика энергии для интеллектуального энергопотребления.

Изобретение относится к области астатического автоматического управления динамическими объектами с неопределенными параметрами на основе встроенной модели движения объекта и модальной инвариантности.

Изобретение относится к компьютерной технике. Технический результат - автоматизированное управление климатом на ограниченной территории.

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 систем автоматического управления. Технический результат заключается в повышении быстродействия системы управления.

Изобретение относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является исключение перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора. В сервопривод, содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным через механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через последовательную цепь из ключа, усилителя с задержкой, выпрямителя и фильтра высоких частот с выходом компаратора. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение надежности путем исключения перегрева обмоток электродвигателя сервопривода, вызванных потерей устойчивости сервопривода и переходом в режим автоколебаний. В сервоприводе, содержащим датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу цифрового компаратора, выход которого подключен ко входу драйвера электродвигателя, связанного через механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, для исключения перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через детектор автоколебаний с выходом компаратора. 2 ил.

Наверх