Способ управления шаговым двигателем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВНДЮТЙЛЬСТЮУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) ЗаявлЕтео 20.01.77 (21) 24413 54/2407 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опублнковаяо05.06.78,Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования описания с2.05.Х8.

С©юз Советских

Социалистических

Республик

0 ) б.й.0280 (бе) М. Кл.

И 02 P 8/00

Государстаеннмй комитет

Совета Мнннстроо СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) ДК 621.313.133. .3 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Фнш и Е . М. Зоркин

Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных сттстем (7!) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к шаговому элект- роприводу„может быть использовано, в частности, в прецизионных системах позиционирования рабочих органов исполнительных механизмов.

Известен способ управления шаговым двигателем, обеспечивающий ступенчатое изменение цены шага 111.

Этот способ не позволяет плавно регулировать шаг, что ограничивает его применение.

Наиболее близбк к предлагаемому способ управления шаговым двигателем путем одновременной подачи иа прямой и обратный входы коммутатора двух сдвинутых по фазе управляющих частот 121.

Такой способ управления обеспечивает коммутацию фаз двигателя либо с высокой частотой, что приводит к снижению КПД либо с низкой, что может привести к потере устойчивости движения.

Цель изобретения — повышение КПД и устойчивости работы шагового двигателя.

Указанная цель достигается тем, что для сдвига частот по фазе одновременно повышают одну из них и понижают другую

Такой способ управления шаговым двигателем позволяет при требуемой плавности движения увеличить шаг двигателя, зависящий от

2 частоты переключения коммутатора, т. е. от опорной частоты, обеспечивая тем самым минимальную частоту коммутации, что повышает КПД устройства.

На чертеже приведена структурная электриЗ ческая схема устройства для управления шаговым двигателем предлагаемым способом.

Трехвходовые сумматоры 1 и 2 соединены выходами соответственно с прямым и обрат10 ным входами коммутатора 3 через управляемые генераторы 4 и 5. Выходной вал шагового двигателя 6 соединен с датчиком частоты вращения 7, выход которого соединен с прямыми входами сумматоров 1 и 2. Инверсный вход сумматора 1 соединен с другим прямым

1S входом сумматора 2 и с выходом датчика обратной связи 8, а инверсный вход сумматора

2 соединен с прямым входом сумматора и с шиной задания.

Устройство работает следующим образом.

Датчик частоты вращения 7 вырабатывает опорный сигнал Up, величина которого зависит от частоты вращения шагового двигателя 6. Одним из управляющих сигналов является сигнал U . на выходе датчика обратной связи 8 следящей системы, а другнм—

25 управляющий сигнал на шине задания БЕ.

6l0280

Х, Хр =Uy, В исход состоянии U - Ц, а на выходе датчика 7 имеется сигнал Ьр. При этом на выходах сумматоров I и 2 реализуются сигналы и прн любых изменениях сигналов U u U ф Р удовлетворяют условию поступающие на идентйчные генераторы управляемой частоты 4 и 5, частоты которых пропорциональны входному сигналу. Величина сигнала на выходе датчика частоты вращения 7 задается таким образом, чтобы частоты, реа.лизуемые на выходах генераторов 4 и 5 в исходном состоянии, которым является режим фиксации ротора, были равны ь Ь = K(р «>о где а — управляющая частота на прямом в ходе ком мутатора 3; ь — управляющая частота на обратном входе коммутатора;

К -- коэффициент пропорциональнос.ти генераторов, н удовлетворяли условию устойчивости.

Таким образом, в исходном состоянии на входы коммутатора 3 поступают одинаковые частоты, в результате чего шаговый двигатель 6 находится в режиме фиксации и по его обмоткам протекают токи, определяемые выражением (для двухфазного двигателя с четырехконтактным коммутатором)

3 . —,- аоу— г

tp = l ° р где х — угол сдвига сигналов частот р(, и мр.

При рассогласовании между сигналами датчика 8 и задания на выходах сумматоров 1 и 2 реализуются сигналы

x) — — (2р + (Up — Uq); х = U0 0— (Ug — Ug), изменяющие частоты генераторов 4 и 5 согласно выражениям

Ю - K(U0+ (Uk — Ut)); щ Ф - К 1(3р — (U, — Uу ) ).

Эти частоты, поступающие на входы коммутатора 3, приводят шаговый двигатель 6 во вращение с частотой

МЗ вЂ” у — Й т. е. частота переключения коммутатора 3 р„= е i + vs = 2К(2р = 2«o определяется только скоростью вращения двигателя. Следовательно, частота переключения элементов коммутатора 3 всегда минимально необходима, что повышает КПД двигателя, а также надеж-. ность и устойчивость его работы.

Приведенный способ позволяет управлять

20 и серийно выпускаемыми двигателями переменного тока, например синхронными двигателями, асинхронными двигателями с фазным ротором, однофаэными и дифференциальными сельсинами и т. п.

Описанный способ позволяет также управлять двигателем при помощи аналоговых сигналов, для чего вместо опорной и управляющих частот используют опорный и управляющий аналоговые сигналы, пропорциональные им, а частоты на входах коммутатора получают путем преобразования сигналов суммы и разности между опорным сигналом и разностью управляющих сигналов.

Формула изобретения

33

Способ управления шаговым двигателем путем одновременной подачи на прямой и обратный входы коммутатора двух управляющих частот с предварительным сдвигом их по фазе, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и устойчивости работы двигателя, для сдвига частот по фазе одновременно повышают одну иэ них и понижают другую.

Источники информации, принятые во вни45 мание при экспертизе:

I. Авторское свидетельство СССР № 408447, П 02 Р 8/00, l97l.

2. Авторское свидетельство СССР № 383192, Н 02 P 7/44, I966.

6!02ЦО

Составитель 3. Горннк

Техред О. Луговая Корректор А. Лакнда

Тираж 892 Подписное

Редактор Б. Федотов

Заказ 3032/47

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

llo делим изобретений н открытий

I l 3035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4