Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах манипуляторов, станков. Целью изобретения .является повышение робастности , статической и динамической точности электропривода по положению рабочего органа. Электропривод содержит задатчик 1, регулятор 2 положения, регулятор 3 скорости , злектродвигатепь 5, Вал электродвигателя 5 соединен через упругую механическую передачу 8 с рабочим органом 9, Электропривод содержит также наблюдатель 11, регулятор 12, выход которого подключен к регулятору 3 скорости. К третьему входу регулятора 2 положения подключен выход формирователя 18 корректирующего сигнала. Входы формирователя 18 через интеграторы 15,16, усилители 17, 14 соединены с датчиком 10 ускорения к наблюдателем 11. В данном устройстве обеспечивается уменьшение ошибки по полох ению рабочего органа 9 до нуля за счет поворота вала электродвигателя в направлении , противоположном действию возмущающего момента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (,,„ ф Щ|Уг,ЬЩ,; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

d М ((,д)

em%

О ) (21) 4732304/07 (22) 25.08.89 (46) 07,10.91. Бюл. М 37 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) В.А.Войтенко, А.А,Прокопенко и Б.В»Гулыма нов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1491693, кл. В 25 J 13/00, 1987. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в злектропри- . водах манипуляторов, станков. Целью изобретения .является повышение робаст-ности, статической и динамической точности электропривода по положению рабочего органа. Электропривод содержит задатчик

;Ы2,, 1683162 А i

1, регулятор 2 положения, регулятор 3 скорости, злектродвигатель 5. Вал злектродвигателя 5 соединен через упругую механическую передачу 8 с рабочим органом 9. Злектропривод содержит также наблюдатель 11, регулятор 12, выход которого подключен к регулятору 3 скорости. К третьему входу регулятора 2 положения подключен выход формирователя 18 корректирующего сигнала. Входы формирователя 18 через интеграторы 15, 16, усилители

17, 14 соединены с датчиком 10 ускорения и наблюдателем 11. В данном устройстве обеспечивается уменьшение ошибки по положению рабочего органа 9 до нуля эа счет поворота вала злектродвигателя в направлении, противоположном действию возмущающего момента. 2 з,п. ф-лы, 2 ил.

1683162

15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромеханическими объектами преимущественно с.упругими связями, рабочие органы которых находятся под воздействием переменного момента нагрузки, например механизмы манипуляторов, станков и др.

Целью изобретения является повышение робастности, динамической и статической точности электропривода по положению рабочего органа.

На фиг.l приведена функциональная схема электропривода; на фиг,2 и 3 — схемы конкретного выполнения формирователя корректирующего сигнала.

Электропривод содержит задатчик 1, выход которого соединен с регулятором 2 положения, последовательно соединенные регулятор 3 скорости, усилитель 4 мощности, электродвигатель 5, на оси которого установлены датчики скорости 6 и положения 7, а их выходы подключены соответственно к вторым входам регуляторов скорости 3 и положения 2, упругую механическую передачу 8, рабочий орган 9 с установленным на нем инерционным датчиком

10 ускорения, наблюдатель 11, регулятор

12, сумматор 13, первый вход которого подключен к выходу датчика 1.0 ускорения, а второй вход и первый выход подключены к первому выходу и первому входу наблюдателя 11 соответственно, второй выход наблюдателя 11 и выход регулятора 2 положения подключены к входам регулятора 12, выход которого подключен к первому входу регулятора 3 скорости, Кроме. того, электропривод содержит первый усилитель

14, первый и второй интеграторы 15 и 16, второй усилитель 17 и формирователь 18 корректирующего сигнала, выход которого подключен к третьему входу регулятора 2 положения, первый, второй и третий входы формирователя 1,8 корректирующего сигнала подключены к выходам первого усилителя 14, первого и второго интеграторов 15 и

16 соответственно, вход первого усилителя

14 подключен к второму выходу сумматора

13,,третий вход наблюдателя 11 подключен к выходу второго усилителя 17, а второй вход наблюдателя 11 — к выходу датчика 7 положения. Вход второго усилителя 17 подключен к выходу второго интегратора 16.

Электропривод работает следующим образом.

Задатчик 1 выдает управляющий сигнал на перемещение, поступающий на вход регулятора 2 положения, где сравнивается с сигналом датчика 7 положения, установленного на валу электродвигателя 5.

Выходной сигнал регулятора 2 положения через регулятор 12 поступает на вход регулятора 3 скорости, где сравнивается с сигналом датчика 6 скорости, установленного на валу электродвигателя 5. Выходной сигнал регулятора 3 скорости поступает на вход усилителя 4 мощности, с выхода которого поступает на вход электродвигателя 5; вал которого поворачивается на требуемый угол и через упругую механическую передачу 8 перемещает рабочий орган 9

Из-за наличия упругой механической передачи 8 в механической системе возникают упругие колебания, приводящие к колебательному движению рабочего органа 9, На рабочем органе 9 установлен датчик

l0 ускорения, выходной сигнал которого, отражающий колебательное движение рабочего органа 9, сравнивается на сумматоре

13 с соответствующим ему выходным сигналом наблюдателя 11, который на основании этого сигнала и сигнала, поступающего от датчика 7 положения, производит оценивание недоступных измерению переменных состояния электропривода, которые вместе с выходным сигналом регулятора 2 положения поступают на вход регулятора 12,.выходной сигнал которого поступает на вход регулятора 3 скорости и способствует подавлению упругих механических колебаний в электроприводе, Гои прикладывании к рабочему органу

9 возмущающего воздействия на выходе сумматора 13 появляется сигнал, соответствующий второй производной от возмущающего воздействия. После масштабирования его с помощью первого усилителя 14 получают сигнал, равный второй производной возмущающего воздействия. Интегрируя этот сигнал на первом 15 и втором 16 интеграторах, получают сигналы, равные соответст; венно первой производной от возмущающего воздействия и самому возмущающему воздействию. С выхода второго усилителя 17 на третий вход наблюдателя 11 поступает корректирующий сигнал. Сигналы, равные возмущающему воздействию и его первой и второй производным, поступают на формирователь 18 корректирующего сигнала, с выхода которого к третьему входу регулятора 2 положения поступает сигнал, полностью компенсирующий статическую ошибку и уменьшающий динамическую ошибку по положению рабочего органа 9, вызванную наличием возмущающего воздействия. Степень уменьшения динамической ошибки определяется быстродействием наблюдателя 1, 1683162

10

20

55

Если регулятор 2 положения является пропорциональным, то выходной сигнал формирователя 18 корректирующего сигнала можно подавать как на вход регулятора 2 положения, так и на вход регулятора 3 скорости или на вход усилителя 4 мощности (если регулятор скорости пропорциональный), при этом во всех случаях полностью компенсируется статическая ошибка по положению,рабочего органа, вызванная деформацией упругой механической передачи

8 под действием возмущающего воздействия.

Если выходной сигнал регулятора 3 скорости содержит интегральную составляющую от входных сигналов, то необходимо выход формирователя 18 корректирующего сигнала перенести с входа усилителя 4 мощности на вход регулятора 3 скорости, а если выходной сигнал регулятора 2 положения имеет интегральную составляющую от вход- ных сигналов, то необходимо подключить выход формирователя 18 корректирующих сигналов на вход регулятора 2 положения, В противном случае на вход формирователя

18 корректирующего сигнала необходимо подавать только сигналы, соответствующие первой и второй производной возмущаю-. щего воздействия, это уменьшает динамическую ошибку, что важно при возмущающем воздействии импульсного

- характера.

Сигнал, поступающий с выхода второго усилителя 17 на третий вход наблюдателя

11, используется для коррекции наблюдателя 11, повышения точнссти оценки переменных состояния электропривода при наличии возмущающих воздействий в виде нагрузочных моментов или усилий, прикладываемых к рабочему органу. Электрическая принципиальная схема формирователя 18 корректирующего сигнала по фиг.2, соответствует наличию в системе пропорционального регулятора 2 положения, Схема, показанная на фиг.3, соответствует наличию в системе пропорционально-интегрального регулятора 2 положения. На входй формирователя 18 корректирующего сигнала поступают сигналы, соответствующие возмущающему воздействию Ом и его первой U и второй Омс производным.

Изобретение обеспечивает повышение робастности электропривода, сокращение непроизводительного времени цикла, повышение надежности объекта управления и качества обработки детали:

Формула изобретения

1. Электропривод, содержащий задатчик, выход которого соединен с регулятором положения, последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, на валу которого установлены датчики c„":орости и положения, а их выходы подкл -.аны соответственно к вторым входам рег „:" яторов скорости и положения, упругую,- еханическую передачу, соеди не н ную с валом зле ктродвигател я и рабочим органом с установленным на.нем инерционным датчиком ускорения, наблюдатель, сумматор, первый вход которого подключен к выходу датчика ускорения, а второИ вход и n;:;ðâûé выход подключены к первому выходу и первому входу наблюдателя соответственно, второй выход наблюдателя и выход регулятора положения подключены к входам регулятора, выход которого подключен к третьему входу регулятора скбрости, отличающийся тем, что, с целью повышения робастности, статической и динамической точности электропривода по положению рабочего органа, в него введены первый и второй усилители, первый и второй интеграторы, формирователь корректирующего сигнала, причем второй выход сумматора подключен к входу первого усилителя, выход которого подключен к первому входу формирователя корректирующего сигнала и входу первого интегратора, выход которого подключен к второму входу формирователя корректирующего сигнала и входу второго интегратора, выход которого подключен к третьему входу формирователя корректирующего сигнала и входу второго усилителя, выход которого подключен к третьему входу наблюдателя, второй вход которого подключен к выходу датчика положения, выход формирователя корректирующего сигнала подключен к третьему входу регулятора положения.

2. Электропривод по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет компенсации упругих деформаций, обусловленных нагруэочными усилиями, формирователь корректирующего сигнала выполнен в виде сумматора на операционном усилителе, 3. Электропривод по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет компенсации упругих деформаций, обусловленных нагрузочными усилиями, формирователь корректирующего сигнала выполнен в виде сумматора на последовательно соединенных операционных усилителях, к входу ïåðвого операционного усилителя, охваченного отрицательной резистивно-емкостной обратной связью, подключены выходы перво-.о усилителя и первого интегратора, а к

1683162 входу второго операционного усилителя, охваченного отрицательной резистивной обратной связью, подключены выход первого

)вч

Ю 7С .,Г е1

Составитель M. Кряхтунова

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 3421 Тираж 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

3г с

Vnc

Vnc в °

Ъмс операционного усилителя и выход второго интегратора, выход второго операционного усилителя является выходом сумматора.