Замкнутый шаговый электропривод
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления с шаговыми электродвигателями, в частности, в системах программного управления. Цель изобретения состоит в повышении нагрузочной способности и расширении диапазона регулирования скорости. Шаговый электропривод содержит шаговый электродвигатель 1, датчик положения 2, блок 3 обработки сигналов датчика, регулятор 4, сумматор 5, постоянные запоминающие устройства 6,7 и умножающие цифроаналоговые преобразователи 8,9, соединенные через функциональные преобразователи 10,11 с усилителями мощности 12, 13. В устройство введены аналого-цифровой преобразователь 16 и постоянное запоминающее устройство 17, изменяющее угол коммутации в функции мгновенной скорости ротора электродвигателя. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК!
51) 4 Н 02 P 8/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР! (61) 1259465 (21) 4357758/24-07 (22) 04.01.88 (46) 30.09.89. Бюл. 1! - 36 (72) В,П. Рубцов, А.Н. Барков, Ю.З, Рожанский и А.В. Касаткин (53) 621.313.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1259465, кл. Н 02 P 8/00, 1986. (54) ЗАМКНУТЫЙ Ц1АГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57).Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления с шаговыми электродвигателями, в частности в системах программного управления. Цель изобретения состоит в по„,SU„„1511840 А 2
2 вышении нагрузочной способности и расширении диапазона регулирования скорос1и. Шаговый электропривод содержит шаговый электродвигатель 1, датчик 2 положения, блок 3 обработки сигналов датчика, регулятор 4, сумматор 5, постоянные запоминающие устройства 6, 7 и умножающие цифроаналоговые преобразователи 8, 9, соединенные через функциональные преобразователи 10, 11 с усилителями 12, 13 мощности. В устройство введены аналого-цифровой преобразователь 16 и постоянное запоминающее устройство 17, изменяющее угол коммутации в функции мгновенной скорости ротора электродвигателя. 1 ил.
3 l5ll84
Изобретение относится к технике управления электрическими машинами и может быть использовано в дискретном электроприводе.
Цель изобретения — повьппение нагрузочной способности и расширение диапазона регулирования скорости.
На чертеже приведена функциональная схема замкнутого шагового электропривода, Замкнутый шаговый электропривод содержит шаговый двигатель 1 с установленным на его валу датчиком 2 положения ротора, выход которого под- 15 ключен к блоку 3 обработки сигналов датчика 7 „ Первый выход этого блока, на котором вырабатывается аналоговый сигнал у „, пропорциональный мгновенпой скорости ротора двигателя .1, 20 подключен и первому входу регулятора 4, на второй вход которого поступает сигнал <д, задающий требуемое значение скорости двигателя. Второй (дополнительный) выход блока 3 25 обработкп сигналов датчика, на котором формируется кодовый сигнал В„, определяющий положение ротора двигателя и пределах его полюсного деления, подключен к одпому пз входов ° 30 сумматора 5.. Вьгходьг сумматора 5 через постоянные запоминающие устройства 6 и 7 подключены к цифровым входам цифроаналоговых преобразователей 8 и 9, -на аналоговые входы копо35 ,рых с выхода регулятора 4 подается сигнал, пропорциональный. ошибке системы по скорости. Выходы цифроаналоговых преобразователей 8 и 9 через функциональные преобразователи 10 и 40
11 соединены с входами усилителей )2 и 13 мощности, к которым подключены фазы (обмотки управления) 14 и 15 шагового двигателя 1. Первый выход блока 3 обработки сигналов датчика, кроме того, соединен с входом апалого-цифрового преобразователя 16, выходы которого подключены к входам дополнительного постоянного запоминающего устройства 17. Выход последнего соединен с входом задания максимально
50 го момента сумматора. Цифровые входы и выходы блоков 3, 16, 17, 5, 6 и 7 показаны на схеме в однолинейном изображепии, Электропривод работает следующим образом.
Предположим, что управляющее воздействие Q, задающее требуемое знаО 4
1 чение скорости ротора двигателя 1, постоянно ° Будем также считать, что к валу двигателя приложен постоянный момент нагрузки. Тогда в установившемся режиме вал двигателя будет вращаться с практически постоянной скоростью ЯЬ, близкой к заданному значению . При вращении вала двига3 теля и связанного с ним датчика 2 положения на первом (верхнем по чертежу) выходе блока 3 обработки сигналов датчика формируется аналоговый сигнал Q пропорциональный мгновенной скорости вращения ротора двигателя 1. На втором выходе блока 3 формируется кодовый пилообразный сигнал
N<, характеризующий положение ротора двигателя 1 в пределах его полюсного деления.
Пилообразный код N поступает на второй вход сумматора 5. На первый вход сумматора 5 поступает код В с выхода постоянного запоминающего устройства 17, который в рассматриваемом установившемся режиме работы системы (при (й = сопят) постоянен. Выходной код сумматора 5 И изменяется по пилообразному закону, описываемому при вращении двигателя в условном положительном направлении выражениями
Nг + В при (N<+ В) n;
И, + В -п при (N<+ В) > n, э где n — число шагов двигателя внутри его полюсного деления.
При вращении в обратном направлении код К изменяется по закону
N — В при (Ȅ— В) О;
N — В+n при (N В) а О.
Циклическая работа сумматора 5 по приведенным законам организуется соответствующими внутренними обратными связями.
Таким образом, суммирование входных кодов вызывает сдвиг выходного кода N сумматора относительно кода
Б на угол Q, пропорциональный ве1 личине кода В.
Выходной код сумматора 5 поступает на входы постоянных запоминающих устройств 6 и 7, преобразующих пилообразный код И в коды, изменяющиеся по синусоидапьному и косинусоидальному законам, программируемым при изготовлении привода. Эти коды подаются на цифровые входы умножающих цифформула изобретения
Замкнутый шаговый электропривод по авт.св. N - 1259465, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и расширения диапазона регулирования скорости, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь и постоянное запоминающее устройство, а выход блока обработки сигналов дат40 ч и к а п о д к л ю ч е н к в х о д у а н а л о гrо -цифрового преобразователя, соединенного выходом с входом постоянного запоминающего устройства,- выход которого подключен к входу сумматора.
Составитель В. Алфимов
Техред М,Дидь!к Корректор С. Черни
Редактор А. Огар
Заказ 5910/56 Тираж 551 Подписное
ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101
5 !51184 роаналоговых преобразователей 8 и 9, формирующих аналоговые синусоидальный и косинусоидальный сигналы, амплитуда которых определяется сигналом
5 ошибки системы по скорости, снимаемым с регулятора 4. Аналоговые сигналы через функциональные преобразователи 10 и 11, обеспечивающие линеаризацию моментных характеристик двигателя !, поступают на входы усилителей 12 и 13 мощности, близких по характеристикам к идеальным источникам тока, и задают амплитуду и форму токов в фазах !4 и !5 двигателя 1. При этом вектор результирующего электромагнитного поля двигателя, положение которого определяется кодом И оказывается сдвинутым на угол уз по отношению к оси ротора, определяемой 20 кодом N, что необходимо для возникновения электромагнитного момента двигателя 1.
Угол с представляет собой угол коммутации бесконтактного двигателя по- 25 стоянного тока, в режиме которого работает шаговый двигатель в рассматри-. ваемой замкнутой системе управления.
Для обеспечения максимальных момента и мощности на валу двигателя 1 угол коммутации должен изменяться с изменением скорости вращения ротора по следующему закону: (= + — — arctg — —, (1)
Il h
Ь х Й„, где h - внутреннее деформирование, обусловленное первой гармоникой ЗДС вращения; х — относительное значение постоянной времени обмоток управления (фаз) двигателя;
У - относительное значение скорости вращения ротора двигателя.
Для реализации оптимальных характеристик привода в устройство введены аналого-цифровой преобразователь 16 и постоянное запоминающее устройство 17, в котором при изготовлении устройства программируется оптимальный закон изменения угла коммутации(от скорости вращения ротора И, описываемый соотношением (1). Аналого-цифровои преобразователь 16 преобразует аналоговый сигнал о скорости ротора !
1,, формируемый на первом выходе блока 3 обработки сигналов датчика 2, в пропорциональный цифровой код, поступающий на вход запоминающего устройства 17. При изменении скорости вращения двигателя, например, вследствие изменения управляющего воздействия (блоки 16 и 17 обеспечивают изменение угла коммутации(g .
Таким образом, введение в замкнутый шаговый электропривод аналогоцифрового преобразователя и постоянного запоминающего устройства обеспечивает максимальное использование нагрузочных свойств двигателя.
