Следящий моментный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах слежения, сопровождения и программного движения. Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения статической погрешности. Следящий моментный электропривод содержит электродвигатель 1, механически связанный с объектом 2 управления датчиком 3 угла и датчиком 4 частоты вращения, предварительный усилитель 6, сумматоры 8, 9. Введение третьего сумматора 10 и интегратора 7 дает возможность получить следящий электропривод с малой статической погрешностью. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4718514/07 (22) 14,07,89 (46) 15.07.91. Бюл. N 26 (71) Казанский авиационный институт и м. А.Н.Туполева (72) А.Ю.Афанасьев (53) 621.313.13,014.2.621.382(088.8) (56) Рабинович Л,В., Петров Б.И. и др. Проектирование следящих систем. М.: Машиностроение, 1969, с. 224, рис. 4.8.

Столов А.И. и Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. М.; Энергоатомиздат, 1989, с. 187-188. (54) СЛЕДЯЩИЙ МОМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, „„. Ж„„1663713 А1

-5

15

25

55

Изобретение относится к электротехнке, а именно к прецизионному автоматизированному электроприводу, и может найти применение в системах слежения, сопровождения и программного движения.

Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения статической погрешности.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг.2 — переходный процесс в моментном электроприводе с классическим ПИД-регулятором; на фиг.3 — переходный процесс в предлагаемом электроприводе при скачкообразном входном сигнале.

Электропривод содержит моментный электродвигатель 1, объект 2 управления, датчик 3 угла и датчик 4 частоты вращения, задатчик 5 угла и частоты вращения, предварительный усилитель 6, дополнительно введенный интегратор 7, сумматоры 8 и 9 и дополнительно введенный сумматор 10 с тремя входами.

Ротор моментного электродвигателя 1 механически связан с объектом 2 управле, ния и с роторами датчиков 4 и 3 частоты вращения и угла поворота ротора. Выход датчика 3 угла подключен к первому (инвертирующему) входу первого сумматора 8, — .второй вход которого подключен к первому выходу задатчика 5, а выход соединен с входом предварительного усилителя 6, выходом соединенного с третьим входом второго сумматора 9. Второй вход сумматора 9 подключен к второму выходу задатчика

5, первый (инвертирующий) вход подключен к выходу датчика 4 частоты вращения, а выход подключен к второму входу сумматора 10 и входу интегратора 7. Выход последнего подключен к третьему входу сумматора

10, первый (инвертирующий) вход которого подключен к выходу датчика 4 частоты вращения, а выход — к входу моментного электродвигателя 1. Первый и второй входы сумматора 9 имеют масштабирующие блоки с коэффициентами с . Промежуточный усилитель 6 имеет коэффициент усиления сс.

Первый — третий входы сумматора 10 имеют масштабирующие блоки с коэффициентами

1я Т 1е и 1ясоответственно.

Электропривод работает следующим образом.

На первом и втором выходах задатчика

5 вырабатываются сигналы ао и ао равные входному углу и скорости его изменения, На сумматоре 8 сигнал аосравнивается с углом поворота ротора а поступающим с датчика 3 угла поворота ротора. Разность углов Ла = а, — а поступает на вход предварительного усилителя 6, на выходе которого формируется сигнал сс(а — а ), поступающий на третий вход сумматора 9, на второй и первый входы которого поступают с выходов задатчика 5 и датчика 4 частоты вращения сигналы ао и a) с коэффициентом с, а на выходе формируется сигнал

eå=сс(а — а )+си(а,— в), равный требуемому угловому ускорению ротора моментного электродвигателя 1. Этот сигнал поступает на второй вход сумматора 10 с коэффициентом I, равным суммарному моменту инерции подвижных частей электропривода, и на вход интегратора 7 с постоянной времени Т.

На выходе интегратора 7 формируется сигнал

No — = — fя dt, Т поступающий на третий вход сумматора 10 с коэффициентом 1, на первый инвертирующий вход которого поступает сигнал а с выхода датчика 4 частоты с коэффициентом

l —. На выходе сумматора 10 формируется

Т сигнал с

M ==1,"+ —,(-cu(t))=

= 1 е +Mc, (1) где Mc — оценка статического момента нагрузки, поступающего на вход моментного электродвигателя 1, развивающего электромагнитный момент M=M .

Под действием момента M ротор моментного электродвигателя вращается с угловым ускорением юо Р (ao — а) + С2 (а — cu), и обеспечивает слежение по углу за входным сигналом ао (t) с малой статической ошибкой благодаря равенству м,=l (а -в)!т м,, (2)

Равенства (1) и (2) вытекают из соотношений:

1 с м (1) =т f (8 -е)бс я =(IVY — Mc)lip =8 +(Mc-Mays,; с

Mc (t) = - 3 (Мс - Мg) d t, о откуда следует с1 Qc а c cc а т.е. относительно оценки Мс статического момента Мс объекта 2 управления электропривод представляет собой инерционное

1663713 звено с постоянной времени Т. С другой стороны, t

Qc(t) = f е d t- — в(т);

M (t) = tg le (t) + Т (ар (t) -m (t) )

Д о что соответствует функциональной схеме на фиг.1;

На фиг.2 представлены графики а (t) — угла поворота ротора и s(t) — интеграла от ошибки при классическом ПИД-регуляторе при скачкообразном входном сигнале (t) и Ус=0. Как видно; переходный процесс затянут по времени иэ-эа интегрирования динамической ошибки (заштрихованные площади $1-$ одинаковы).. Переходный процесс в предлагаемом электроприводе при Me=const не имеет указанного недостатка (кривая А на фиг.3). Статическая ошибка здесь отсутствует в отличие от известного электропривода (кривая Б на фиг.3).

Таким образом, благодаря введению третьего сумматора и интегратора получен следящий электропривод с малой статической пЬгрешностью, что повышает качество технологических и приборных систем.

Формула изобретения

Следящий моментный электропривод, 5 содержащий электродвигатель с валом для механического соединения с объектом управления, датчики угла и частоты вращения, .установленные на валу электродвигателя, задатчик угла и частоты вращения, выходы

10 которого соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, вторые входы которых подключены соответственно к выходам датчиков положения ротора и частоты вращения, выход первого сумматора

15 соединен с входом предварительного усилителя, выходом подключенного к третьему входу второго сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения статической погрешно20 сти, в него введены третий сумматор стремя входами и интегратор, вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход — с первым входом третьего сумматора, второй и третий входы которого подключены

25 соответственно к выходам второго сумматора и датчика частоты вращения, а выход третьего сумматора подключен к входу электродвигателя.

1663713

Составитель А. Головенко

Редактор М. Петрова Техред М,Моргентал Корректор С. Шевкун

Заказ 2271 Тираж 334 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101