Следящий электропривод

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцмалмстмческик

Республик пи903804 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.02.80 (2) ) 2879917/18-24 с присоединениект заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.02.82. бюллетень № 5 (51)М. Кл.

G 05 В 11/26

3осударстмнны6 квинтет

СССР ло делаи изобретений н вткрытнй (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.82.. Ю-—

t т (- 1 з (7! } Заявитель Научно-исследовательский институт эпектрог фии . Il (72) Авторы изобретения (54) СЛЕДЯШИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к системе автоматического регулирования и может быть использовано в радиостроении и приборостроении.

Известен следяший эпектропривод, со» держаший в цепи управления исполнительным эпектродвигатепем сепьсин и синхронный тахогенератор (1 .

Однако кинематически взаимосвязанный тахогенератор не удовлетворяет требованиям по надежности из-эа сложности . кинематики, и па точности, из-за несовпадения характеристик усипитепей, применяемых в электронной схеме управпения.

Наиболее близким по техническойсуш.ности к предлагаемому явпяется спедяшая система, содержашая датчик и при,емник, выход которого через усипитепь подключен к испопнитепьному эпектродвигатепю, электронную схему управпения, вход которой нодкпючен к датчику,,а выход - к.усипитепю, причем ротор исполнительного двигателя через редуктор связан с врашаюшимся элементом дат-. чика (23.

К недостаткам известного устройства относятся ограниченная точность слежения, поскопьку при изменении нагрузки нли скорости врашения возникает разность угповых положений входного н выходного валов в виде ошибки, величиной до — где и — число эпектрической редукции

М

VI дпя многопопюсных датчиков ипи переда!

О точное отношение между чувствитепьной осью объекта и .датчиком. Известная спедяшая система предназначена дпя работы в устройствах автоматики и вычиспит% тельной техники, где требования к ее динамической точности понижены, учитывается лишь ее статическая точность при отработке угпа рассогпасования, а не в динамике переходных процессов, та» ким образом допускается испопьзование двух каналов регупирования » «грубого и точного, что в случае непрерывной ра; боты спедяшего эпектропривода в широ;ком диапазоне изменения скорости привогде и — скорость вращения ротора, об/ед. времени;

- время;

З5 L — начальное смешение ротора сепьсин-датчика 1.

Таким образом, огибающая пинейной

ЭДС несет информацию о скорости вращения ротора сепьсин-датчика l. Данeg ный сигнап поступает на входы детектора огибающей 5, выполненного в виде ло- с педовате пьно соединенных двухлопупериодного вылрямитепя и зарядной цепи (на схеме не показаны), на выходе кото45 рого образуется пульсирующий сигнал, форма которого и частота соответствует огибающей линейной ЭДС, т.е. соответствует скорости вращения ротора сепьсин-датчика 1.

56 . В обмотке возбуждения приемника 2 наводится выходная ЭДС лромодупированная по закону где Е „к

3 903 дит к лостоянным колебаниям угла рассогпасования. Кроме того, работа приводного электродвигателя лри неизменном моменте нагрузки в условиях меняющейся скорости требует пропорционального изменения мощности на его валу, что может быть обеспечено.описанной системой лри неизменном коэффициенте усиления усилителя путем изменения угла рассогпа=ования и лри увецичении скорости, практически переходом на грубый канал слежения, а также к перерегулированию, т.е. ошибка снижения может достигнуть

360, К недостаткам системы можно о отнести большое чиспо соединительных проводов, лоскопько связь между датчиком и приемником осушествпяется не только сигнальными пиниями, но и двухпроводной пинией литания, что при большой удапенности датчика от приемника иногда неприемлемо, а также относитепь но спожную электронную схему улравпения и наличие эпектромеханического лерекпючаюшего блока, что снижает надежность системы, Uem изобретения - повышение точности слежения, устойчивости в широком диапазоне скоростей и надежности работы.

Эта цель дости.гается тем, что в следящий эпектролривод, содержащий датчик и приемник углового положения, кинематически связанный через редуктор с исполнитепьным двигателем, введены после- доватепьно соединенные вылрямитепь, пороговое устройство и электронный ключ, выходом подключенный к двигателю, и последовательно соединенные детектор огибающей, формироватепь импульсов, одновибратор, интегратор, выход которого соединен с инверсным входом порогового устройства, причем вход выпрямителя подключен к выходу приемника угпоaoro положения, а вход детектора огибающей — к выходу датчика углового положения.

На фиг. 1 представлена блок-схема следящего апектропривода; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие процесс; на фиг. 3 - то же, при увеличивающейся скорости.

Следящий эпектропривод содержит датчик 1 и приемник 2 углового положения, соединенные пинией связи, например сель» синную нару в трансформаторном режиме, исполнительный электродвигатель посто» явного тока, кинематически связанный через редуктор 4 с приемником 2 угпо вого попожения, последовательно соеди ненные детектор огибакяцей 5, формира

804 4 ватель 6 импульсов, одновибратор 7 и интегратор 8, выпрямитель 9, подкпюченный к выходу приемника 2 углового попожения, пороговое устройство 10, управляющий вход 11 которого подкпючен к выходу выпрямителя 9, инверсный опорный вход 12 — к выходу интегратора 8, а выход - zo входу ключа 13, выход которого подключен к испопнитепьному эпектродвигатепю 3 постоянного тока.

Спедяший привод работает спедуюшим образом.

Пульсирующий магнитный поток обмотки возбуждения сепьсин-датчика 1

15 индуцирует в пучах обмотки синхрониза-, ции ЭДС. Е Е . „ ц

Ez = E «CoS (e> - ЧО )

Е = Емок COS (89 + t20 ) о. где Е„„,„- наибольшее действующее значение ЭДС, возникающее в луче обмотки синхронизации

ВЧ вЂ” угол поворота ротора датчика относительно нулевого поло25 жения.

Линейная ЭДС, индуцнруемая во втором и третьем лучах обмотки синхронизации сепьсин-датчика 1, модупируется ло закону

E = b Е,ах я4,и 2" +. "g) а,ь

- максимальное значение выходной ЭДС;

- угол расеогпасования между приемником и датчиком.

5 9038

C выхода приемника 2 напряжение об4 мотки возбуждения, выпрямленное выпрямитепем 9, поступает на управпяюший вход 11 порогового устройства 10 в виде импупьсов, частотой следования

100 Гц и амплитудой, зависящей от уг- па рассогласования. При опредепенном угле рассогласования 8, на опредепенном уровне срабатывания порогового устройства 10, на -выходе последнего фор- 1о мируется серия импупьсов, отпираюшая кпюч 13, который подает питающее напряжение на испопнитепьный двигатепь

3 и доворачивает его ротор до согласованного попожения. Временные диаграммы выходного сигнала выпрямитепя пред,ставлены на фиг. 2а, где вепичина амппитуды Ez дана при постоянном угпе рассогпасования 8, а $ è я — пороги срабатывания порогового устройства 10, 2О на фиг. 2б и в показаны импупьсы напряжения питания двигатепя 3 — Оф, формируемые последовательно соединенными пороговым устройством 10 и ключом 13 из импупьсов выпрямпенного напряжения, поступаюшего с выпрямитепя 9.

Из временных диаграмм (фиг. 2) спедует, что при одном и том же угпе рассогласования 8 путем изменения порога срабатывания порогового устройства 1 0 30 можно изменить ширину импупьсов напряжения питания испопнитепьного электродвигателя и мощность, развиваемую на его валу.

Временные диаграммы описанного процесса при увепичиваюшейся скорости приведены.на фиг. 3, где Д вЂ” пупьсирующий сигнал на выходе детектора огибающей 5;

Š— порог срабатывания формироватепя;

4p - импупьсы на выходе формироватепя 6;

Т .- период следования (Т т Т г Т ... при V< < V а Ч ).

U - нормированные по дпитепьности и амплитуде импупьсы на выходе одновибратора (lÄ= const);

U » »напряжение на выходе интегратора (заштриховано) при увепичиваюшейся скорости.

Опорное напряжение, вепичина которого пропорционапьная скорости слежения, поступает на инверсный опорный вход

12 порогового устройства 10.

С другой стороны, дпя увеличения скорости вращения вала исполнительного электродвигателя требуется уменьшение скважности импульсов напряжения, питающих эпектродвигатепь 3, т.е. увепиче- 40 ние их дпитепьности при постоянном периоде спедования, что в свою очередь увеличивает и мощность на его валу, при постоянном моменте нагрузки. При выбранном способе формирования импупьсов управпения электродвигателя 3 это возможно путем увепичения угла рассогпасования 8 при увеличении скорости при постоянном пороге сравнения Е=00H5t порогового устройства 10, т,е. увеничения амплитуды сигнапа Еэ, что приводит к коцебаниям угпа 8 в зависимости от скорости спежения ипи - уменьшению динамической точности.

Регупирование порога срабатывания

5S порогового устройства 10 в зависимости от скорости привода ЯЫ (ч) позвопяет при неизменной амппитуде выходного сигнала приемника 2, т.е. при неизменном угпе

04 6 рассогпасования Я, достичь требуемой зависимости скважности импупьсов питания эпектродвигатепя 3 (дпитепьность импупьсов питания) от скорости привода и прямой зависимости привода в соответ.ствии с изменением его скорости.

Данная функциональная связь обеспечивается путем формирования опорного напряжения, поступающего на инверсный опорныи вход 12 порогового устройства ,10, в зависимости от скорости спеже.ния. Дпя этого на выходы детектора огибающей 5 поступает пинейное напряжение с линии синхронной связи датчика,l с приемником 2. Детектор огибающей 5 выпопнен в виде поспедоватепьно соединенных:двухпопупериодного выпрямителя и зарядной цепи (на схеме не показаны) и подключен ко входу формироватепя 6, например порогового эпемента, который импупьсируюший сигнап с выхода детектора огибающей 5 преобразует в прямоугопьные импупьсы, частота следования которых равна частоте пупьсации. Сформированный сигнап поступает на вход одновибратора 7 (например, задержанного мупьтивибратора), на выходе которого формируются импупьсы, нормированные по длительности (опредепенной хронируюшей цепью одновибратора), с частотой следования, равной частоте входного сигнала. Импульсы с выхода одновибратора 7 поступают на вход интегратора

8, на выходе которого вырабатывается постоянное напряжение, уровень которого соответствует интеграпу напряжения на входе за период следования импупьсов.

903804

Пороговое устройство 10 выполнено на основе дифференциального усипитепя с глубокой положительной обратной связью, прямой вход которого является уп« равпяющим 11 входом порогового устройства 10, а к инверсному входу усипитепя через инвертор подключен опорный вход 12 порогового устройства. Таким образом, при изменении скорости опорное напряжение на инверсном входе диф- tÎ ференциапьного усилителя меняется в обратной зависимости по отношению к скорости, что приводит к,уменьшению порогов срабатывания порогового устройства

10 при увеличении скорости привода. Кон- 15 кретное исполнение порогового устройства 10 на схеме фиг. 1 не раскрыто и может иметь другие варианты.

Пороговое устройство 10 вырабатывает прямоугопьные импупьсы, управпя- 2О юшие кпючом 13, который коммутирует цепь питания нспопннтепьного электродвигателя 3, например якорную цепь двигателя постоянного тока, при этом длительность импупьсов напряжения литания 25 электродвигателя равна длительности им пу пьсов управления, которая определяетсяя скоростью слежения. .Поскольку фронты выпрямленных синусоидапьных сигналов на небопьших учась ках, практически линейны, можно принять, что пороговое устройство 10 управляется с выпрямителя 9 импульсами треугопьной формы, Таким образом, осушествпяется широтно-импульсная модуляция питания эпектродвигателя 3 импупьсами, дпитепьность которых зависит от скорости привода, при постоянной частоте сле- дования $ 100 Гц.

С ростом длительности импульсов расфЦ тет мощность на вапу электродвигателя

3, что при постоянном моменте нагрузки обеспечивает пропорционапьное возрастание скорости.

На фиг. 2 представлены временные

45 диаграммы, поясняющие процесс:

a — сигнал, поступающий на вход порогового устройства 10;

В - импупьсы управления двигатепем при пониженной скорости привода;

6 - импупьсы управпения двигатепем

3 при повышенной скорости привод&, где — порог срабатывания при скорос ( ти

- порог срабатывания при скорос

Ы

Х ти /,, У- напряженке питания двигатепя, при этом V< а Vg

Изменением порога срабатыванию Е порогового устройства 10 в обратной зависимости по отношению к скорости привода обеспечивается регулируемая обратная связь, что позволяет обеспечить постоянство угла рассогласования при меняющейся в широком диапазоне скорости спежения, и следовательно повысить динамии ческу ю точность.

Устойчивость системы обеспечивается выбором пределов изменения порога E.

Надежность предпагаемого эпектропривода . увепичивается путем исключения эпектромеханнческого переключающего бпока и уменьшением количества проводников связи прием.ника с датчиком.

Таким образом, включение в предлагаемый следящий эпектропривод последовательно соединенных детектора огибающей, входы которого подкпючены к линии связи датчика с приемником, формирова- теля, одновибратора и интегратора, а также выпрямителя, подключенного к выходу приемника, порогового устройства, управляющий вход которого подкпючен к выходу выпрямите пя, инверсный опорный вход — к выходу интегратора, а выход через ключ — к исполнительному электродвигателю, позволяет повысить точность, устойчивость и надежность работы привода в широком диапазоне скоростей.

Формула изобретения

Следящий электропривод, содержащий датчик и приемник углового положения, кинематически связанный через редуктор с исполнительным двигателем, о т л ича юши и с я тем, что, с цепьюповышения точности слежения, устойчивости в широком диапазоне скоростей и надежности работы, в него введены последовательно соединенные выпрямитель, пороговое устройство и эп ктронный ключ, выходом подключенный к двигатепю, и последовательно соединенные детектор огибающей, формирователь импульсов, одновибратор, интегратор, выход которого соединен с инверсным входом порогового устройства, причем вход выпрямителя подключен к выходу приемника углового положения, а вход детектора огибающей - к выходу датчика углового положения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.,Авторское свидетельство СССР

М 433447, кп. 6 11 В 5/00, 1974.

2. Авторское свидетепьство СССР

М 318906, кн. G 05 В 11/06, 1971 (прототип ).

903804

Составитель В. Грибова

Редактор Г. Волкова ТехредЛ. Пекарь КорректоР О. Билак

Заказ 112/27 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москиа, Ж 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,, г. Ужгород, уп. Проектная, 4