Позиционный привод
Союз Советских
Социалистических т еспублик
ОП HCAHHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 15.04.81 Бюллетень Но 14 Дата опубликования описания 180481 (51)М. Кл. Я 05 В 19/33 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62.50 (088. 8) ! 1 Ф. Б. Эфендиев и К. Л. Ерошенко ) ... 1 "-" Ростовский-на-Дону научно-исследователь кий технологии машиностроения (72) Авторы изобретения "3 ит ;: (,;, и fj Q инсти утт„, (71) Заявитель (54) ПОЗИЦИОННЫИ ПРИВОД Изобретение относится к автоматике в частности к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано для позиционирования различных объектов, например для подачи материала автоматических линий поперечного раскроя рулонного проката. Известен цифровой позиционный привод, содержащий счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, регулируемый двигатель и включенный на вход счетчика импульсов датчик импульсов перемещения. Привод осуществляет позиционирование объекта. 15 Величина пути задается числом, вводимым предварительно в счетчик импульсЬв (11 Однако этот привод обладает недостаточной точностью и быстродейст- 20 вием, так как в нем не учитывается влияние изменения передаточного отношения кинематической цепи, имеющего место при широком диапазоне скоростей привода, на степень приближения действительной кривой снижения скорости двигателя к задаваемой. Наиболее близким к изобретению техническим решением является пози.ционный привод, содержащий соединен- 30 ные последовательно счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, функциональный нелинейный преобразователь, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик скорости двигателя с ограничителем, элемент сравнения усили.тель мощности, двигатель и тахогенератор,выход которого связан с вычитающим входом элемента сравнения, а вход - со входом датчика импульсов перемещения, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов. В этом приводе для различных механических ступеней регулирования скорости привода выбирается соответствуювуй коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя (что эквивалентно включению усилителя со ступенчатым регулятором коэффициента усиления на выход цифроаналогового преобразователя), вследствие чего изменяется величина пути замедления P). Однако в этом приводе коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя является фиксированной величиной, влияния изменения, например, момента трения во времени не учитывается, что вызывает необходимость "дотяжки" на малой скорости, 822151 а следовательно, связано с повышенными затратами времени на позиционирование. Цель изобретения — увеличение быстродействия привода. Цель достигается тем, что позиционный привод содержит корректирующий блок, соответствующие входы которого связаны с выходом цифроаналогового преобразователя и выходом тахогенератора, а выход — с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. На фиг. 1 изображена функциональная схема привода> на фиг. 2 графики зависимости некоторых параметров привода от остатка пути перемещения. Функциональная схема привода (фиг,1) содержит счетчик 1 импульсов, ключ 2, задатчик 3 пути позиционирования цифроаналоговый преобразова-! тель 4, функциональный нелинейный преобразователь 5, усилитель б с регулируемым коэффициентом усиления, регулятор 7 коэффициента усиления, задатчик 8 скорости двигателя с ограничителем 9 максимальной скорости, элемент 10 сравнения, усилитель 11 мощности, двигатель 12, тахогенератор 13, корректирующий блок 14. Механически связанный с двигателем 12, датчик 15 импульсов перемещения включен на счетный вход счетчика 1 импульсов. Привод работает следующим образом. Содержащееся в счетчике импульсов 1 число л8 пост пает на вход цифроаналогового преобразователя 4, который преобразует его в линейно зависимое от S напряжения Uq Функциональный нелинейный преобразователь 5 преобразует напряжение Уд в нелинейно зависимое от него напряжение U Характер нелинейной зависимости определен из условия оптимального по быстродействию торможе ния привода, например, из условия ЗЪ con s t где и — угловая скорость, Напряжение Uö поступает на вход усилителя б с регулируемым коэффициентом усиления, на выходе которого напряжение U„= k Uц, где К коэффициент усилейия, ойределяемый положением регулятора 7 коэффициента усйления. Напряжение 0 поступает на вход задатчика 8 скорости двигателя, где сравнивается с поступающим от ограничителя 9 максимальной скорости напряжением 0з,„. На выходе задатчика 8 скорости двигателя напряжение 0> = 0,при условии, что U c U и 0 =0 пРи Условии,что U g 0 . Напряжение 03, сооТvc Зм ветствующее заданной скорости, поступает на вход элемента 10 сравнения, с выхода которого управляющее напряжение 0„ поступает на вход уси— ! лителя мощности 11. С выхода последнего ток i поступает к двигателю 12, при вращении которого тахогенератор 13 вырабатывает напряжение 0,соответствующее действительной скорости. Это напряжение поступает на второй вход элемента 10 сравнения, где вычитается из напряжения 0> „ образуя Uó = U — U . Кроме того,. напряжение 0 поступает на один из входов корректирующего блока 14 для периодической корректировки, на второй вход которого поступает напряжение 0 . Этот блок выдает регулятору коэффициента усиления 7 управляющее воздействие в тот момент, когда 0 становится равным нулю. Это воздействие по знаку и по величине находится в прямой функциональной зависимости от напряжения Uä, т. е. при положитель20 ном U регулятор коэффициента усиления 7 увеличивает коэффициент усиления усилителя 6, а при отрицательном — уменьшает, причем по абсолютной величине изменение коэффициента усиления будет тем больше, чем больше абсолютная величина напряжения 0 . В исходном состоянии ключ 2 разомкнут, число д S на выходе счетчи30 ка 1 импульсов равно, нулю. Также равны нулю напряжения 0>, 0„, 0 „, 0 U и ток . Вал двигателя. 12 3 нЕподвижен, равны нулю его угловая скорость и0 напряжение 0 и частота т импульсов на выходе датчика 15 импульсов перемещения. Корректирующий блок 14 управляющего воздействия не выдает, так как Л Кратковременным замыканием ключа 40 2 в счетчик импульсов 1 из задатчика 3 вводится число 5з, равное задаваемому пути позиционирования. На выходе счетчика 1 импульсов появляется число л5 =, S3 и соотт 45 ветствующие значения получают напряжения U, U и 0>с. При достаточно большой величине S соответствующее ему значение Uqc превы— шает величину U поэтому.задатчик скорости двигателя 8 выдает напряжение 0>ip>, Двигатель 12 разгоняется до скорости, при tcoioрой 0 0З = 0З, т. е. до максимальной скорости. Во время вращения вала двигателя 12 датчик 15 импульсов перемещения .вырабатывает импульсы, частота которых пропорциональна угловой скорости и, а число — углу поворота вала, т. е, пути, проходимому переАО мещаемым двигателем 12 объектом. Импульсы, поступая на счетный вход счетчика импульсов 1, вычитаются из содержащегося в последнем числа и, таким образом, числоь5=-S - 5 где 65 путь, пройденный объектом с начала 822151 перемещен ия. При уменьшении 4 5 уменьшаются значения напряжений U, UH,H 0 С, Ho norma U) g U g скорость вращения двигателя оставтся максимальной (фиг. 2 прямая 16). При дальнейшем уменьшении Д S, при некотором его значении л Ьт напряжение U становится равным U и с этого момента при дальнейшем уменьшении ь 5 до нуля напряжение на выходе задатчика скорости двигателя 8 становится Равным 0 и уменьшается вместе с ним до нуля, соответственно уменьшается и скоРость м вращения двигателя 12 и при а S-=O двигатель останавливается (фиг.2, кривая 17), На 15 участке от пересечения с прямой 16 и до а S=O эта кривая совпадает с кривой измерения скорости в зависимости от л S только при условии неизменных инерционности и трения у Щ двигателя, механической передачи и перемещаемого объекта. При изменении указанных условий кривая снижения скорости не совпадает с кривой уменьшения напряжения и может либо опережать ее (кривая 18), либо от нее отставать (кривая 19) . При этом остановка привода произойдет не в точке д S--о, а с ошибкой-ISHxH б SЭтим величинам будут соответствовать остаточные напряжения- РУус или 6 V, величина которых может оказаться ниже порога чувствительности элементов привода и поэтому погрешности — У ж и 6 И останутся неустраненными. В данном приводе, в случае возникновения таких погрешностей в каком-либо цикле позиционирования объекта не допускается их повторение в последующих циклах. Это осуществляется таким обра- 4Р зом. При остановке привода с погрешностью - д 9 этой погрешности будет соответствовать остаточное напряжение - 6"0д на выходе цифроаналогового преобразователя 4. В момент остановки корректирующий блок 14 выработает управляющее воздействие, которое будет приложено к регулятору 7 и последний изменит коэффициент усиления усилителя 6 в соответствии со знаком и величиной напряжения-d Up,, . В данном случае коэффициент усиления будет уменьшен и в следующем цикле позиционирования изменение напряже- ния уе будет происходить по кривой 20 (фиг.2) . При этом величина уменьшения коэффициента усиления, определяющая сдвиг кривой 20 относительно кривой 17, находится в такой функциональн::;н зависимости от $p величины — о - S, к:;!.орая при сохранении условий, вызвавших в данном случае ошибку — о S, обеспечит в следующем цикле позиционирования снижение скорости привода до нуля по кривой 20 с остановкой при AS=0. В случае остановки привода в какомлибо цикле с погрешностью о"5регулятор 7 под управляющим воздействием блока 14 увеличит коэффициент усиления усилителя 6 и в последующем цикле изменение напряжения Оу будет происходить по кривой 21, обеспечивающей остановку привода при 5 5=0. В условиях работы с непрерывно следующими друг за другом циклами позиционирования привод исключает возникновение недопустимых ошибок, ° вызываемых сравнительно медленными изменениями трения и моментов инерции как в элементах самого привода, так и у позиционируемого объекта. При этом отпадает необходимость в ступени "дотяжки",.что позволяет уменьшить затраты времени при позиционировании. Последнее имеет значение для прокатного и кузнечноштамповочного оборудования для станков и подъемно-транспортного оборудования. Формула изобретения Позиционный привод, сод"":ýìàùèé соединенные последователь:,:- .четчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, функциональный нелинейный преобразователь, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик скоростй двигателя с ограничителем, элемент сравнения, усилитель можности> двигатель и тахогенератор, выход которого связан с вычитающим входом элемента сравнения, а вход - co входом датчика импульсов перемещения, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия привода, он содержит корректирующий блок, соответствующие входы которого связаны с выходом цифроаналогового преобразователя и выходом тахогенератора, а выход — с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффици е нт ом усилен и я . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ковальский Н. А. и др. Цифровое программное управление. Киев, Гостехиздат УССР, 1962, с. 7, рис. 1 б 2. Программное управление станками сборник М., "Наука", 1975, с. 104 (прототип). 822151 иг, Заказ 1853/73 Тираж 940 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рауаюская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Составитель Г. Нефедова Редактор М. Недолуженко Техред M.Коштура Корректор В. Бутяга
