Система компенсации момента нагрузки на валу двигателя

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСКОМУ СВИДИТе«ДйеСТВУ

Союз Советских

Социалистнмесиих

Республик рц 601658 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22} Заявлено 26.05.75(2т} 2139240/18-24 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано05.04.78-Бюллетень № 18 (45} Дата опубликования описания.14.03.78 (ЬЦ М. Кл.

6 05 В 5/01

ПН 02 P 5/ОО

Гоеударстеенаа «амнтет

Сената Мнннатрав СССР пе делам нзобретеннй н Рт«Рытнй (53) УДКвг.50 (088.8) (72) Авторы изобретения

:В. А. Новиков, Г. Ф. Михальченок и Л. М. Осипов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (73) Заявитель (54} СИСТЕМА КОМПЕНСА БИИ МОМЕНТА НАГРУЗКИ

НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к автоматическому регулированир и может быть использовано в механизмах, в которых движение исполнительного органа происходит с высокой динамической точностью.

Известны системы комненсацйи момента нагрузки электродвигателя, которые однако обладают низкой динамической точностью

Из известных систем наиболее близкой по технической сущности является система компенсации момента нагрузки на валу двигателя, содержащая датчик тока, соединенный с первым входом блока управления вы а ход которого через исполнительный элемент подключен к якорной обмотке двигателя, датчик ускорения, подключенный к входу блока суммирования, к второму входу которого подключен выход датчика тока, выход Зр блока суммирования через корректирующее звено соединен с вторым входом блоке управления (2)

Система обладает ограниченной возможностью в увеличении динамической точности в связи с тем, что для увеличения ее чувствительности необходимо ослабление механической жесткости вала между двигателем и объектом, что приводит в системах высокой динамической точности к механическим резонансам, существенно ограничивающим динамическую точность системы, а также тем, что высокая чувствительность компенсационного контура к изменениям передаточного коэффициента приводит к существенному сокрашению его эффективности, если не принимаются специальные меры по стабильности передаточного коэффициента контура.

Вторая причина может быть пояснена следующим динамические возможности компенсационных контуров ограничиваются присутствием малых некомпенсируемых постоянных времени, поэтому во всех случаях реализуется инвариантность по нагрузке с точностью до с . Динамические свойства любого линейного компенсационного контура совместно с прямым каналом действия моменте могут быть в первом приближении

601658 а) 6

% К к(р) тр+ охарактеризованы передаточной функцией яд=да гце Т,и - некоторая малая;некомпенсируемая постоянная времени контура, Х - коэффициент, 6 - показатель настройки компенсационного контура по статическому ре- е жиму, пропорциональный величине отклонс= ния Передаточного коэффициента контура

ЬХ от значения, соответствующего идеальной настройке. При идеальной настройкеб О.

Из приведенных упрощенных выражений ьб .можно выявить суть повышения эффективности фильтрации компенсационным контуром изме. нений момента нагрузки, а следовательно, и повышения динамической точности систе2О мы, которая сводится к следующему: мак- симально возможному, уменьшению постоянной Т,а, что равноценно максимально возможному повышению быстродействия каналов компенсационного контура и обеспе- 5 чению эффективной фильтрации в области вы. соких частот; обеспечению стабильности передаточного коэффициента контура на уровне оптимального значения (т.е. выполнению условий, при которых 6"о ) для обеспече- щ ния эффективной фильтрации в области низких частот.

В связи с тем, чЖ передаточный коэффициент компенсационного контура может меняться s результате изменений ряда параметров: изменения передаточного коэффициента преобразователя иэ-за нелинейности регулировочной характеристики либо при отклонении напряжения сети, изменения сопротивлений щеток двигателя при изменении ло тоха якоря, температурные изменения сопротивлений, эффективность компенсационного контура (особенно в низкочастотном спектре) оказывается низкой, если не принимаются специальные меры по стабильности пере- 45 даточного коэффициента контура, Белью изобретения является повышение точности системы.

Для этого система содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор 5Î и регулятор коэффяциенФа, выход которого соединен с управляющим входом корректирующего звена, а входы фазового дискриминатора соединены с выходом датчика ускорения и выходом блока суммировании, 66

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема системы компенсации момента нагрузки на валу электродвигателя; на фиг. 2 показаны амплитудные и фазовые характеристики, поясняющие зави- ®

;..:.:;,-"ость отклонений фазового сдвига АФ на частоте (и регуляторной составляю шей ошибки системы от отклонения передаточного коэффициента контура фКСистема,aмпенсации момента нагрузки содержит: двигатель 1, объект 2, датчики

-"скорэния объекта 3 и тока двигателя 4, блок суммирования 5, корректирующее звено 6, фазовый дискримчнатсп 7, регулятор коэффициента 8, блок управления 9 и испол. чтепьный элемент 10.

Е ;"::доке суммирования 5 (фнг. 1) после масштабных преобразований из сигнала процорпчонального току двигателя вычитается сигнал пропорциональный ускорению объекта. Разность сигналов.поступает на вход корректирующего звена 6 и через блок управления 9 и исполнительный элемент 10 воздействует на якорную обмотку двигателя.

Стабилизации передаточного коэффициента системы производится упутем измерения разности фаэ регулярных сигналов на выходе блока суммирования 5 и выходе дат- . чика ускорения 3 и коррекции по этой разности фаз передаточного коэффициента корректирующего звена 6. Отклонение передаточного коэффициента системы Ь К от оптимального значения приводит к ограничению уровня фильтрации вэзмушения и одновременно к отклонению разности фаз AЧ указанных выше сигналов. Сказанное поясняется фиг. 1. В предлагаемой системе стабилизация передаточного коэффициента на уровне оптимального значения производится автоматически путем применения фазового дискриминатора 7, выходное напряжение которого пропорционально величине ЬЧ и регулятора коэффциента ..8, измеряющего передаточный коэффициент корректирующего звена по управляющему входу.

Автоматическая настройка системы по низкочастотной регулярной составляющей момента нагрузки., одновременно соответствует и оптимальной настройке в широком спектре воздействия.

Система компенсации ломекта .«агрузки на валу электродвигателя может быть использована в высокоточных системах.раэ ного назначения, например в си-.темах высокоточных метаплорежуших станков, телескопов, ведущих валиков пентопротяжных механизмов, испытательных стендов, так как по сравнению с известными системамн позволяет снизить ошибку регулирования в шесть раз.

Риг. 2

Составитель Л. Птенцова

Редактор Л. Бабич Техред Э. мужик Корректор А. Лакица

Заказ 1654/7 Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская gal@, д., 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Система компенсации момента нагрузки на валу двигателя, содержащая датчик тока, соединенный с первым входом блока управления, выход которого через исполнительный элемент подключен к якорной обмотке двигатели, датчик ускорения, подключенный ко входу блока суммирования, ко второму входу которого подключен выход датчика тока, выход блока суммирования через корректирующее звено соединен со вторым входом блока управления, о тличаюшаяся тем,что,с целью повышения точности системы, она содержит последовательно соединенные Фазовый цпскриминатор и регулятор, коэффициента, выход которого соединен с управлякхцнм входом корректируюшего звена, д входы фазового дискриминатора соединены с выходом датчика ускорения и выходом блока суммирования, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: ц> 1. Б. Н. Менский "Принципы инвариант ности в автоматическом регулировании и управлении, М., 1972 г. стр. 125.

2. Авторское свидетельство % 376751

605 В 11/01, 1971