Устройство для измерения нагрузочного момента электропривода

 

Союз Советсннк

Соцналнстнчесинк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. санд-ву(22)Заявлено 25.05.81 (21) 32Я779/18-10 с присоединением заявки М(51)N. Кл.

6 01 Е 3/10 (23) П рмормтетГесуалрстееюек кеттктет

СССР

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.. 01 83 (53) УД1 531. 781 (088.8) ао аелаи взебретеккй и аткрытий з

В.С.Очкал, В.Ф.Филаретов и Ф.Д.10рчик!

1 з

3 и I

Дальневосточный ордена Трудового КрасногоЗйайвнн--.-ъ.„,.,„,с) политехнический институт им. В,В.Куйбышева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗОЧНОГО

НОИЕНТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для косвенного измерения внешнего нагрузочного момента электропривода.

Известно устройство для измерения нагрузочного момента электропривода, 5 содержащее вычислитель, пропорциональный элемент и датчик скорости вращения 1 1 ) .

Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения нагрузочного момента электропривода, содержащее механический и электрические разьемы для подключения соответственно вала и обмоток испытуемого двигателя, пер.вый, второй, третий и четвертый сумматоры, первый, второй и третий усилители, первое и второе апериодические звенья, интегратор и датчик скорости, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора и через первый усилитель к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к первому входу электрического разъема, а выход через первое апериодическое звено подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, к первому входу которого подключен выход второго апериодического звена, а ко второму — выход второго усилителя, причем датчик скорости соединен с мекаиическим разъемом (2j

К недостаткам такого устройства относится низкая точность измерения при изменении момента инерции нагрузки двигателя.

Цель изобретения - повышение точ" ности измерения при изменении момента инерции нагрузки двигателя.

3 99305

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены первый, второй и третий блоки умножения, блок деления, первый и второй нелИнейные элементы, четвертый усилитель и блок вычисления момента инерции, первый вход которого связан с выходом датчика скорости, второй входс вторым входом электрического разъе-, ма, третий вход - с выходом четверто- tO го сумматора, а выход через соответст. .вующие нелинейные элементы - с первы ми входами первого и второго блоков умножения и, кроме того, через четвертый усилитель - с первыми входами блока деления и третьего блока умножения, выход которого через .третии усилитель связан со вторыми входами первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены соответст- 2р венно ко входам второго апериодического звена и второго усилителя, при этом второй вход третьего блока ум" ножения соединен с выходом первого сумматора, выход, второго сумматора 2s подключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с входом интегратора

На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения нагрузочного момента электропривода.

Устройство содержит первый 1, вто. рой 2, .третий 3 и четвертый 4 сумматоры, первый 5, второй б, третий 7 и .четвертый 8 усилители, первое 9 и второе 10 апериодические звенья, интегратор 11, датчик 12 скорости, первый 13, второй 14 и третий 15 блоки умножения, блок 16 деления, первый 17 и второй 18 нелинейные элементы, блок 19 вычисления момента инер- о ции, электрический 20 и механический

21 разъемы, к которым подключены соответственно обмотки и вал двигателя

22. К валу двигателя 22 присоединена внешняя нагрузка 23 с изменяющимся-. моментом инерции.

Блок 19 вычислений инерции содержит датчик 24 тока, сумматор 25; делитель 26 и интегратор 27.

Вход датчика 12 скорости через механический разъем 21 подключен к валу испытуемого двигателя 22. Выход да чика 12 скорости соединен с первым входом блока 19 вычисления момента инерции и с первым входом первого сум. матора 1, второй вход которого подключен к выходу интегратора 11 и че8 4 рез первый усилитель к первому входу второго сумматора 2, второй вход которого подключен к первому входу электрического разъема 20, а выход через первое апериодическое звено 9 подключен к первому входу третьего сумматора 3, второй вход которого соединен с третьим входом блока 19 вы-.числения момента инерции и с выходом четвертого сумматора 4, к первому вхо. ду которого подключен выход второго апериодического звена 10, а к второму входу - выход второго усилителя 6.

Второй в од блока 19 вычисления момента инерции соединен с вторым входом электрического разъема 20, а выход через первый 17 и второй 18 нелинейные элементы связан соответственно с первыми входами первого 13 и второго 14 блоков умножения и, кроме того, через четвертый усилитель 8 - с первыми входами блока. 16 деления и третьего блока 15 умножения, выход .которого через третий усилитель 7 .связан со вторыми входами первого 13 и второго 14 блоков умножения, выходы которых подключены соответственно ко входам второго апериодического звена 10 и второго усилителя 6.

Выход третьего сумматора 3 подключен к второму входу блока 16 деления, выход которого соединен с входом интегратора 11.

Внутри блока 1,9 вычисления момента инерции второй вход через датчик

24 тока подключен к первому входу сумматора 25, выход которого подключен к второму входу делителя 26, выход которого через интегратор 27 соединен с выходом блока, первый вход связан с первым входом делителя 26, третий вход связан с вторым входом сумматора 25.

Структура устройства реализует фильтр Калмана с переменными парамет. рами.

Нелинейные элементы 17 и 18, а также первый 13 и второй 111 блоки умножения являются цепями коррекции йараметров фильтра Р и Р1 соответственно. Эти цепочки реализуют нелинейные табулированные функции вида Р (1.)/Р 1 и Ð+ . (1)/Р11

Контур, состоящий из йервого усилителя 5, второго сумматора 2, первого апериодического .звена 9, третьего сумматора 3, блока 16 деления и интегратора 11, является электрической

5 -=: 993058 б моделью привода с -переменным моментом ного момента. приводов с нагрузкой, инерции нагрузки. имеющей переменный момент инерции, Четвертый усилитель 8 имеет посто-. например, в приводах исполнительных янный коэффициент усиления, равный органов промышленных роботов. 1/I>, где I > - номинальное значейие - % велйчины момента инерции нагрузки 23 . формула изобретения

Устройство работает следующим об-; разом.

Устройство для измерения нагрузоч"

Во время работы привода через элект . ного момента электропривода, содеррический разъем 20 с первого входа в жащее механический и электрический устройство поступает в управляющее наразъемы для подключения соответствеН.пряжение, а с второго - ток якоря ис\ но вала и обмоток испытуемого .двига-. .пытуемого двигателя 22. При этом даттеля, первый, второй, третий и четчик 12 скорости вырабатывает сигнал-. вертый сумматоры,. первый, второй и пропорциональный скорости вращения И третий усилители, первое и второе . вала двигателя 22. На выходе блока 19 апериодические звенья, интегратор и вычисления момента инерции появляется датчик скорости, выход. которого соеди . сигнал 1, пропорциональный текущей . нен с первым входом первого сумматооценке величины момента инерции нагруз ра, второй вход которого подключен ки 23 двигателя 22.:Этот .сигнал посту-2в к выходу интегратора и через первый пает на входы нелинейных элементов 1»" усилитель к первому входу второго . и 18,- а также на вход четвертого уси- . сумматора, второй вход которого подлителя 8. На выходе четвертого усидиключен к первому входу электрического теля 8 возникает сигнал 1}18. который а е а а разъема, а выход через первое апериопоступает на первый вход третьего бло->> дическое звено подключен к первому ка умножения 15 и на первый вход блока входу третьего сумматора,.-второй вход

1á деления, который является одним мз которого соединен с выходом четвер:входов электрической модели привода. итого сумматора, к первому--входу Мото"

На.другой вход этоймодели (второй вход рого подключен выход второго апериовторого су..атора 2) поступает управ-Зо х в о е ляющее напряжение. На выходе модели выход второго усилителя, причем дат(выход интегратора- 11) вырабатывает- чик скорости соединен с механическим ся сигнал пропорциональный оценке величины скорости вращения вала дви тем, что, с целью повышения точности гателя 22. на выходе первог сумма M измерения при.изменении момента имер ции нагрузки двигателя, -в него дополтора 1 вырабатывается. сигнал рассог" ласования величины оценки скорости..с измеренной величиной скорости. Этот о тий блоки умножения, ок деления, пер- сигнал поступает йа второй вход тРв в и и второй нелинейные эл нты, тьего блока 15 умножения, где,его ве- четвертый усилитель и блок вычислеличина корректируется в зависимости ния инерции* первый вход которого связан с выходом датчика скорости,, от величины момента инерции нагрузки и далее, через третий усилитель 7, второй вход — с вторым входом электрического разъема; третий вход - с выходом четвертого сумматора, а выход рой 14 блоки умножения, которые яв+ - 4s ляются элементами цепей коррекции.

1 через соответствующие нелинейные элеи 1 - . — менты - с первыми входами первого и

Выходом фильтра является выход .чет- второго блоков умножения и, кроме вертого сумматора 4. Выходнйм сигна-. того, через четвертый усйяитель - с лом фильтра является оценка величины первыми входами блока деления и треSO нагрузочного момента И и. Этот сигнал. тьего блока умножения, выход которого, кроме того, поступает на третий вход через третий усилитель связан с.втоблока lg вычисления момента инерции рнии входами первого и второго блои на второй вход третьего сумматора ков умножения, выходы которых подклю3, являющегося одним из входов элект- чены соответственно к входам второго .М рической модели привода. апериодического звена и второго усиПредпагаемое устройство позволяет лителя, rlpH этом второй вход третьего повысить точность измерения .нагрузоч блока умножения соединен с выходом

7 993058 8 первого сумматора, выход второго сум- 2. Жигалов Б.А., Кубарев E.È., матора подключен к второму входу бло- Максимов A.È. О косвенных методах ка деления, выход которого соединен с измерения нагрузочного момента исполвходом интегратора. нительного органа манипулятора. Труды

Источники инФормации, 5 Ч Всесоюзного симпозиума "Теория, принятые во вниманиие при экспертизе принципы устройства и управления ро1. Авторское свидетельство CCCP ботов и манипуляторов", Л., 1974.

N 697846, кл. G 01 L 3/10, 1978. с.86 (прототип).

Составитель А.Амаханов

Техред И. Тепер Корректор Г.Огар

Редактор Н.Безродная

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

Заказ 441/55

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