Следящий электропривод редукторных механизмов с компенсацией люфта

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в электромеханических следящих системах, имеющих люфты в кинематических передачах, работающих в позиционном режиме, например в системах управления центробежным технологический оборудованиемо Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода с одновременным ослаблением ударов в момент выбора люфта при зацеплении механических передач и снижением колебательности внутри зоны люфта. Электропривод содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 9 элементы сравнения , двухпороговый компаратор 4, датчик 5 положения рабочего органа, блок 6 управления обратными связями, регулятор 7 положения, управляемый задатчик 8 интенсивности, регулятор 10 скорости с переменным коэффициентом усиления, регулятор 11 тока с элементом сравнения, усилитель 12 мощности, двигатель 13, редуктор 14 с люфтом, рабочий орган 15, датчик 16 тока двигателя, датчик 18 положения вала двигателя,5 ил. i (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

85 А1 (51)4 С 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4149155/24-24 (22) 19.11.86 (46) 15.04 ° 88. Бюл. Р 14 (72) M.Н. Иванов, Н.В. Шепелев, Г.Э. Кучинский и В.К. Агафонов (53) 62,50(088.8) (56) Чиликин М. Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного злектропривода. М,: Энергия, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 608118, кл. С 05 В 11/01, 1975. (54) СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД РЕДУКТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С КОМПЕНСАЦИЕЙ

ЛЮФТА (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в электромеханических следящих системах, имеющих люфты в кинематических передачах, работающих в позиционном режиме, например в системах управления центробежным технологическим оборудованием. Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода с одновременным ослаблением ударов в момент выбора люфта при зацеплении механи ческих передач и снижением колеба-. тельности внутри эоны люфта. Электрол привод содержит первый 1 ° второй 2, третий 3, четвертый 9 элементы сравнения, двухпороговый компаратор 4, датчик 5 положения рабочего органа, блок 6 управления обратными связями, регулятор 7 положения, управляемый задатчик S интенсивности, регулятор

10 скорости с переменным коэффициентом усиления, регулятор 11 тока с элементом сравнения, усилитель 12 мощности, двигатепь 13, редуктор 14 с люфтом, рабочий орган 15 ° датчик

16 тока двигателя, датчик 18 положения вала двигателя.5 ил.

1388825

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в элекгромеханических следящих системах с люфтом в кинема5 тических передачах и значительным по величине коэффициентом соотношения масс механизма и приводного двигателя, работающих в позиционном режиме, например, в системах управления центробежным технологическим оборудованием или другими промышлен ными агрегатами, обладающими указанными свойствами.

Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода с одновременным ослаблением ударов в момент выбора люфта при зацеплении механических передач, снижением колебательности внутри зоны люфта. 20

На фиг. 1 предста.влена блок-схема предлагаемого следящего злектропривода редукторных механизмов с компенсацией люфта; на фиг, 2 и 5 — функциональные схемы одного из возмож- 25 ных вариантов реализации блока управления обратными связями и управляемого задатчика интенсивности; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема регулятора скорости с переменю ным коэффициентом усиления; на фиг. 5 — диаграммы работы блока управления обратными связями в цикле позиционирования.

Следящий электропривод редукторных механизмов с компенсацией люфта

35 (фиг. 1) содержит первый и второй элементы 1 и 2 сравнения соответ,,ственно, третий элемент 3 сравнения, двухпороговый компаратор 4, датчик

5 положения. рабочего органа, блок 6 управления обратными связями, регулятор 7 положения, управляемый эадатчик 8 интенсивности, четвертый элемент 9 сравнения, регулятор 10 ско-. рости с переменным коэффициентом уси45 ления, регулятор 11 тока с элементом сравнения, усилитель 12 мощности, двигатель 13, редуктор 14 с люфтом, рабочий орган 15, датчик 16 тока, датчик 17 скорости двигателя, датчик 50

18 положения нала двигателя.

Блок 6 управления обратными связями (фиг. 2) содержит первый нульорган 19, первый элемент HE 20, первый элемент 21 ЗАДЕРЖКА ВРЕМЕНИ, 55 элемент 22 ИСКЛЮЧАНМ(ЕЕ ИЛИ, второй элемент 23 ЗАДЕРЖКА ВРЕИЕНИ, элемент

И-НЕ 24, триггер 25 со счетным нходом, управляемый по переднему фронту входного импульса, первый 26 и второй 27 ключи, второй элемент НЕ 28, второй нуль-орган 29.

Управляемый задатчик 8 интенсивности (фиг„ 3) содержит задатчик 30 интенсивности, преобразователь 31 код-аналог, блок 32 задания ускорения при выбранном люфте, третий ключ

33, четвертый ключ 34, блок 35 задания ускорения при невыбранном люфте, третий элемент НЕ 36, Регулятор 10 скорости с переменным коэффициентом усиления (фиг. 4) содержит последовательно соединенные пропорционально-интегральный регулятор 37 скорости и делитель 38 напряжения.

Работа блока 6 управления обратными связями в цикле позиционирования поясняется диаграммами„ представленными на фиг. 5, на которых приняты следующие обозначения: момент времени, в который на вход системы подан сигнал задания V,,д, — момент времени зацепления механических передач; t — момент времени, в который двигатель 13 отработал заданное перемещение момент времени, в который рабочий орган 15 отработал заданное перемещение; t — момент времени окончания цикла позиционирования; д — временная задержка. Как показано на диаграмме за цикл позиционирования происходит четыре переключения триггера

25 со счетным входом, управляемого по переднему фронту выходного сигнала элемента И-НЕ 24. При появлении сигнала уровня логической единицы на прямом выходе триггера 25 замыкается первый ключ 26. При появлении сигнала уровня логической единицы на инверсном выходе триггера 25 замыкается второй ключ 27. Таким образом, в моменты времени (t + at) и (t>+ dt) первый ключ 26 размыкается, а второй ключ 27 замыкается. В моменты времени t < и t первый ключ 26 замыкается, а второй ключ 27 размыкается.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние привода: поло" жение вала двигателя 13 и рабочего органа 15 соответстнуют заданной координате. Вал двигателя 13 и вал рабочего органа 15 не зацеплены из-за наличия люфта в редукторе 14. Блок 6

1388825 управления обратными связями находится в состоянии, обеспечивающем прохождение выходного сигнала элемента 1 сравнения на регулятор 7 положе5 ния, тем самым осуществляя контроль положения рабочего органа 15 в координате по датчику 5 положения рабочего органа. Сигнал с выхода третьего элемента 3 сравнения, поступающий на вход двухпорогового компаратора 4, равен нулю, Выходной сигнал низкого уровня компаратора 4 поступает на второй вход управляемого задатчика 8 интенсивности и задает минимальный темп изменения выходного сигнала эадатчика 8 интенсивности. Одновременно выходной сигнал низкого уровня компаратора 4 поступает на второй вход регулятора 10 скорости с переменным коэффициентом усиления и задает такой коэффициент усиления ре- . гулятора 10 скорости, который обеспечивает оптимальную настройку контура скорости, например, на симметричный 25 оптимум при отсутствии зацепления валов двигателя 13 и рабочего органа

15. При задании новой координаты на выходах первого элемента 1 сравнения и второго элемента 2 сравнения одновременно появляются ненулевые сигналы рассогласования определенной и одинаковой полярности (фиг. 5).

В момент времени (t + 8t) срабатыва-. ет блок 6 управления обратными связями и сигнал рассогласования с выхода второго элемента 2 сравнения через блок 6 управления обратными связями поступает на регулятор 7 положения, выходной сигнал которого поступает на первый вход управляемого задатчика 8 интенсивности ° При этом на выходе управляемого задатчика 8 интенсивности появляется линейно из-. меняющийся по времени сигнал, темп нарастания которого определяется состоянием двухпорогового компаратора 4. Выходной сигнал задатчика 8 интенсивности поступает на контур регулирования скорости, состоящий из четвертого элемента 9 сравнения ° ре- 50 гулятора 10 скорости, датчика 17 скорости и замкнутого контура регулирования тока, который содержит регулятор 11 тока с элементом сравнения, усилитель 12, двигатель 13 и датчик 55

16 тока. Выходной сигнал регулятора

10 скорости поступает на первый вход . элемента сравнения регулятора 11 то-. ка, второй вход которого соединен с выходом датчика 16 тока. Сигнал рассогласования по току через регуля тор 11 тока поступает на усилитель

12 и исполнительный двигатель 13.

При этом двигатель 13 начинает вращаться в сторону уменьшения сигнала рассогласования. На первом этапе разгона двигателя 13 происходит выбор люфта в редукторе 14. При этом сигнал рассогласования, возникающий на выходе третьего элемента 3 сравнения, по абсолютной величине ниже порогов срабатывания двухпорогового компаратора 4. Поэтому сигнал на выходе управляемого задатчика 8 интенсивности имеет минимальный темп изменения, что обеспечивает плавный разгон двигателя 13 с допустимым ускорением и ослабление удара в момент зацепления механических передач в конечной стадии процесса выбора люфта. После отработки люфта в момент времени t, (фиг. 5) происходит зацепление вала двигателя 13 с валом рабочего органа 15. Сигнал рассогласования с выхода третьего элемента 3 сравнения достигает величины, достаточной для срабатывания двухпорогового компаратора 4. Компаратор 4 срабатывает и его выходной сигнал увеличивает темп нарастания выходного сигнала управляемого задатчика 8 интенсивности до величины, обеспечивающей необходимые динамические показатели электропривода..Одновременно выходной сигнал компаратора 4 поступает на второй вход регулятора 10 скорости с переменным коэффициентом усиления и задает максимальный ко эффициент усиления регулятора 10, обеспечивающий повьппенное быстродействие контура скорости при наличии зацепления валов двигателя" 13 и рабоче о органа 15. При подходе к новой .з координате двигатель 13 снижает скорость вращения, а далее в момент времени t < (фиг. 5), когда сигнал на выходе второго элемента 2 сравнения станет равным нулю, т.е. двигатель отработает заданное перемещение, происходит переключение блока 6 управления обратными связями. В этот момент времени положение оси рабочего органа 15 отстает от положения оси вала двигателя 13 на угол, равный ширине полузоны люфта редуктора

14, поэтому на регулятор 7 положения

1388825 поступает отличный от нуля выходной сигнал первого элемента 1 сравнения.

Двигатель 13 продолжает вращаться в ту же сторону, отрабатывая рассогласование по положению оси рабочего органа 15. Когда сигнал на выходе первого элемента 1 сравнения станет равным нулю, происходит в третий раз переключение блока 6 управления обратными связями — в момент времени (1 + лй) на фиг. 5. Система электропривода вновь оказывается замкнутой по положению вала двигателя 13. В этот момент времени положение рабочего органа 15 соответствует заданной координате, а положение вала двигателя 13 превышает заданное значение на величину полузоны люфта.

На выходе второго элемента 2 сравнения имеет место ненулевой сигнал рас1 согласования с полярностью, противоположной исходной„ Этот сигнал, по( ступая на регулятор 7 положения и далее на контур регулирования скорос1 ти, приводит к реверсированию двигателя 13. При этом происходит расцепление механических передач и выходной сигнал третьего элемента 3 сравнения имеет значение, по абсолютной величине меньше порогов срабатывания двухпорогового компаратора 4. Поэтому на выходе компаратора 4 появляется сигнал, переключающий темп изменения напряжения управляемого задатчика 8 интенсивности: на пониженный, Одновременно сигнал компаратора 4 поступает на второй вход регулятора

10 скорости и уменьшает коэффициент усиления регулятора, обеспечивая плавный без.колебаний процесс позиционирования вала двигателя 13 в заданную координату, Таким образом, координаты как вала рабочего органа

15, так и вала двига.теля 13 соответствуют заданной. На выходе второго элемента 2 сравнения появляется сигнал нулевого значения„ что вызывает четвертое переключение блока 6 управления обратнымн связями (момент вре мени t< на фиг. 5), и вся схема возвращается в исходное состояние с контролем положения рабочего органа

15 в координате по датчику 5 положения рабочего органа., На этом цикл позиционирования заканчивается. .Формула изобретения

Следящий электропривод редукторных механизмов с компенсацией люфта, Содержащий первый элемент сравнения, 2О

25 первый вход которого является входом электропривода, регулятор положения, регулятор скорости, выход которого соединен с первым входом регулятора тока„ соединенного вторым входом с выходом датчика тока, а выходом через усилитель мощности— с входом двигателя, кинематически связанного первым выходом с датчиком скорости и, через редуктор с люфтомс рабочим органом, выход которого является выходом электропривода, а вторым выходом — с входом датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия электропривода с одновременным ослаблением ударов в момент выбора люфта при зацеплении механических передач, снижением колебательности внутри зоны люфта, в электропривод введены второй элемент сравнения, первый вход которого является входом злектропривода, третий и четвертый элементы сравнения, управляемый задатчик интенсивности, двухпороговый компаратор, датчик положения вала двигателя, датчик положения рабочего органа, блок управления обратными связями, соединенный первым и вторым-входами с выходами первого и второго элементов сравнения соответственно, а выходом — с входом регулятора положения, выход которого подсоединен к первому входу задатчика интенсивности; подключенного выходом к первому входу четвертого элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход — с первым входом

4О, регулятора скорости, выполненного с переменным коэффициентом усиления, соединенного выходом с первым входом регулятора тока, содержащего элемент сравнения, а вторым входом, соединенным с вторым входом управляемого задатчика интенсивности, — с выходом двухпорогового компаратора, вход которого подключен к выходу .третьего элемента сравнения, первый вход которого, соединенный с вторым входом первого элемента сравнения, подключен к выходу датчика положения рабочего органа, подсоединенного входом к выходу рабочего органа, а второй вход, соединенный с вторым входом второго элемента сравнения, с выходом датчика положения вала двигателя, вход которого подсоединен к первому выходу двигателя.

1388825

1388825 Редактор Ю.Середа

Корректор В.Гирняк

Заказ 1579/48

Тираж 866

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депаи изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

f арайнв и и

- ФФФаеа рейчел guet N

Составитель И,Никитина

Техред Л.Сердюкова

tg>dt gy