Цифровой позиционный электропривод

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Iii 773881 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (5! )М. Кд.

3 (22) Заявлено 25.01.78 (21) 2574774/24-07

Н 02 P 5/16

Гооударстееииый комитет

СССР с присоединением заявки Ле— (23)Приоритет по девам изобретений и открытий

ОпУбликовано 23.10.80. Бюллетень.N 39 (53у УДК 621.313. .2-58(088.8).

Дата опубликования описания 25 1p.80 (72) Авторы изобретения

K. Л. Ерошенко и Ф. Б. Эфенциев д

1

1 .

Ростовский-на-Дону научно-исслецовательский институт технологии машиностроения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к автоматизированному электропривоцу и может быть использовано в привоцах, осуществляющик позиционирование различных объектов, например в привоцах подачи материала автоматическик линий попереч5 ного раскроя рулонного проката.

Известен цифровой позиционный электропривод, содержащий счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, регу

t0 лируемый цвигатель и включенный на вкод счетчика импульсов датчик импульсов перемещения, функциональный нелинейный преобразователь и задатчик установившейся скорости двигarena )1) .

IS

B этом привоце не учитывается инерционность нарастания тормозного тока двигателя, вызывающая расхождение между кривой, задаваемой функциональным нелинейным преобразователем, и цействительной кривой снижения скорости двигателя. Наиболее близким по технической сущности является цифровой позиционный электропривод, содержащий последовательно соединенные зацатчик пути позиционирования, ключ, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, функциональный нелинейный преобразователь, блок форсирования торможения, блок сравнения, усилитель мощности и двигатель (21

Блок форсирования торможения представ ляет собой источник постоянного напряжения, направленный встречно сигналу с выхода функционального нелинейного преобразователя. При работе цвигателя на установившейся скорости источник встречного напряжения отключен. Он включается в начальной точке пути замедления, когда скорость, задаваемая функциональным нелинейным преобразователем становится ниже уровня установившейся скорости. При его включении создается скачок напряжения, обеспечивающий форсированное нарастание фронта тормозного тока, которое ускоряет переход двигателя в тормозной режим. Оцнако резкое возрастание тормозного момента двигателя про3 773 является как удар, действующий на приводимый объект. Такой удар сам по себе может быть недопустимым, например, в приводах пассажирских лифтов. Кроме того, при ударе возникают кратковременные

S повышенные упругие деформации в механической передаче, которые служат источником появления в приводе различных механических колебаний, снижающих точность позиционирования. Для обеспечения точности применяют дотягивание" привода на пониженной скорости, но это связано со значительными потерями времени.

11ель изобретения — повышение плавности перехода в тормозной режим, повышение точности позиционирования и снижение потерь времени при торможении привода.

Эта цель достигается тем, что в известном цифровом позиционном приводе выход задатчика установившейся скорости подключен к выходу блока форсирования торможения, который снабжен делителем уровня входного Чигнала, соединенным посредством дифференцирующего элемента с выходом блоке.

На фиг. 1 изображена функциональная схема привода; на фиг. 2 - скема блока форси рован ия торм ожения и зада тчика скорости двигателя; на фиг. 3 -.графики зависимостей от остатка пути перемещения напряжений, имеющихся в приводе.

К вкоду ввода чисел счетчика 1 импульсов через ключ 2 присоединен задатчик 3 пути позиционирования К Выходу 3 счетчика 1 импульсов последовательно друг за другом присоединены цифроаналоговый преобразователь 4, функциональный нелинейный преобразователь 5, блок

6 форсирования торможения, схема 7 4р сравнения, усилитель 8 мощности и регулируемый двигатель 9. Соединенный с валом последнего тахогенератор 10 подключен ко второму входу схемы 7 сравнения. Механически связанный с двигате- 4 лем 9 датчик 11 импульсов перемещения включен на вычитающий вход счетчика 1 импульсов. К блоку 6 форсирования торможения присоединен задатчик 12 установившейся скорости двигателя. Елок 6 форсирования торможения включает в себя усилитель 13 входного сигнала с регулятором 14 коэффициента усиления, включенный на вход усилителя 13 делитель

15 входного сигнала и дифференцирующий элемент 16" содержащий диод 17, конденсатор 18 и резистор 19 и подключенный через резисторы 20 и 21 к выходам усилителя 13 и целителя 15, а также че4 реэ разделительные вентили 22 и 23 к выходу зодатчика 12 установившейся скорости двигателя. Узел соединения диода 17, резистора 20 и вентиля 22 является также выходным выводом блока 6.

Задатчик 12 установившейся скорости двигателя состоит из источника опорногц напряжения, выполненного на стабилитроне 24 и резисторе 25, и потенциомет« ре 26, движок которого соединен c,âûходным выводом эадатчика 12.

Работа цифрового позиционного электропривода осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии ключ 2 разомкнут, число Ь5 на выходе счетчика 1 равно нулю. Также равны нулю напряжения

-U — на выходе цифроаналогового преобразователя 4, 4< -на выходе функционального нелинейного преобразователя

5, Ц - на выходе блока 6 форсирования торможения, 0 q — на выходе схемы 7 сравнения. Равен нулю ток на выходе усилителя 8 мощности. Вап двигателя

9 неподвижен, равны нулю его угловая скорость 4) и напряжение U и на выкоде тахогенератора 1 О. Также равна нулю и частота импульсов на выходе датчика 11 импульсов перемещения. На выходе задатчика 12 установившейся скорости двигателя присутствует напряжение U g>, установленное движком потенциометра 26, но оно изолировано направленными встречно вентилями 22 и 23 блока 6.

Кратковременным замыканием ключа

2 вводят в счетчик 1 из задатчика

3 число, равное задаваемому пути перемещения приводимого двигателем 9 объекта. На выходе счетчика 1 появляется число А 5 5 >, которое преобразуется цифроаналоговйм; преобразователем

4 в линейно зависимое от дб напряжение 0 А . Это напряжение поступает в нелинейный преобразователь 5. С выхода последнего напряжение U Н поступает в блок 6, где усиливается усилителем 13.

Задаваемое перемещение 5 у значительно превышает путь торможения, поэтому вначале напряжение 0 на выходе усилителя 13 превышает напряжение U gT

При этом напряжение на выходе блока

6 U "-U а разность напряжений 0„-0 т падает йа резисторе 20. Напряжение снижается делителем 15 до величины

1 04 э 2

8 разность этих напряжений падает на резисторе 21. Ток через диод 17 и резистор 19 не протекает, напряжение на

5 7738 конценсаторе 18 равно нулю. Напряжение

tj > с выхоца блока 6 прохоцит через схему 7 сравнения и поотупает на вход усилителя 8. Двигатель 9 начинает разгоняться. Разгон прекращается, когда напряжение тахогенератора 10 Ug, вычитаясь в скеме 7 сравнения из напряжения ограничит поцвоцимый к цвигателю 9 ток» от усилителя 8. Наступает . установившийся режим работы двигателя при котором его скорость с0 постоянна и равна установившейся скорости, задаваемой зацатчиком 12. Величина установившейся скорости определяется требованиями, прецъявляемыми к приводу перемещаемым объектам.

Бо время вращения вала двигателя 9 цатчик 11 вырабатывает импульсы, часгога которых т. пропорциональна угловой скорости Ю вала двигателя, а количество - пути перемещения объекта. Импульсы поступают в счетчик 1, гце вычитаются из введенного в него числа Я

На выходе счетчика 1 число д 5 5 > - Sq гце 5 с, — пройденный действительно путь, равный числу поступивших or датчика 11 импульсов. Остаток дЬ пути перемещения непрерывно уменьшается, соответственно уменьшаются и напряжения О» и 0, но пока они превышают щ величину Ц т, перемещение происходит с установившейся скоростью. С момента, когца остаток пути перемещения становится меньше (см. фиг. 3), начинается процесс замедления и остановки привоца.

На фиг. 3 кривая 27 изображает зависимость 0» or Д5, кривая 28 «зависимость U от д 5, кривая 29 - эависймость соответствующего зацаваемой скорости напряжения 0 > or ДS и кривая щ

30 «зависимость соответствующего цействительной скорости напряжения Ug от.

Дб

81 6 направление, и двигатель 9 начп apr тормозиться. Ввицу инерционности процесса изменения направления и величины тока, питающего двигатель, во время этого изменения действительная скорость цвигателя отстает от задаваемой (кривые

29 и 30 на участке между точками

ДЯ» и g 5> ) . .Разность напряжений

О» — U 2 непрерывно увеличивается при перемещении от точки Д,бл цо точки

Д5, а затем при снижении О» ниже уровня LI g начинает уменьшаться. Соответственно этому вначале непрерывно протекает ток заряда конденсатора 18, снижающий кривую 29, а затем этот ток прекращается и кривая 29 сливается с кривой 27. Примерно в той же точке цолжен установиться тормозной ток и кривая 30 цапжна также слиться с кривой 27. Этого достигают регулировкой расстояния Д р4- Д 5 с помощью целителя 15. В дальнейшем торможение продолжается при установившемся тормозном токе и цействительная скорость непрерывно равна заданной, которая изменяется в зависимости or Д Q в соответствии с изменением напряжения О» .

° Диод 17 предотвращает разряд конценсатора 18 на резистор 20 и нежелательное отклонение кривой 29 or кривой

27 в конце пути торможения. Разряц конденсатора 18 происходит через резистор

19.

Функциональный нелинейный преобразователь 5 придает кривой 27 форму, соответствующую оптимальному по быстродействию и точности позиционирования процессу торможения. Регулятор 14 коэффициента усиления усилителя 13 изменяет наклон кривых 27 и 28 и этим изменяет величину пути торможения и слецовательно, величину замецления при торможении.

Начиная с точки А Б =д5», напряженые 45

U Z становится меньше напряжения 3T а напряжение U» еще остается равным

0 >. Начинает протекать через диод 17 ток заряда конценсатора 18, а также и ток, протекающий в резисторе 19, но, последним током можно пренебречь ввиду большого сопротивления резистора 1 9.

Протекающий через циоц 17 ток создает на резисторе 20 цополнительное падение напряжения, снижающее напряжение 0, которое становится меньше Ug . Ha выхоце схемы 7 сравнения появляется напряжение U g с отрицательным знаком.

Ток j на выхоце усилителя 8 меняет

Так как разность напряжений0 - 0 появляется и увеличивается плавно, также плавно нарастает и ток заряда конденсатора 18, плавно снижается напряжение U3 и плавно нарастает тормозной ток. Удара в момент начала торможения не происходит.

Плавность процесса торможения позволяет повысить точность позиционирования и сократить потери времени при торможения. Эти показатели являются основными цля позиционного привода, широко применяемого в прокатном и кузнечно-штамповочном оборудовании, в стан7 77388,1 8 ках, подъемно-транспортном оборудовании двигателя, отличающийся и других областях.. тем, что, с целью повышения точности позиционирования привода, выход зацатл чика установившейся скорости подключен

Формула изобретения э к выходу блока форсирования торможения, который снабжен делителем уровня входного сигнала, соединенным посред» ством дифференцирующего элемента с выходом блока.

Цифровой позиционный электропривод, содержащий последовательно соединенные задатчик пути позиционирования, ключ, счетчик импульсов, цифроаналоговый прела образователь, блок форсирования торможения, блок сравненкя, усилитель мощности и цвигатель, датчик перемещения, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов, датчик скорости двигагеля, задатчик установившейся скорости

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ М 1903546, 42

2, 1969.

2. Прог раммное управление станк: ми.

М., "Наука", 1975, с. 104, рис. 1.