Устройство для дистанционной передачи угла поворота задающего вала с масштабированием усилий

 

Изобретение относится к элекфотехнике и автоматике Цель изобретения повышение КПД и расширение области применения устройства, Устройство содержит исполнительную (HMJ 2 и задающую (ЗМ) 1 синхронные машины. При работе ИМ 2 имеет перпендикулярные магнитные поля ротора (Р) и статора (С) ввиду наличия обратной связи по положению ИМ 2. В ЗМ 1, подключенной параллельно ИМ 2 к одному коммутатору, угол между магнитными полями ее Р и С задается путем преобразования по закону арксинуса имеющимся в устройстве нелинейным преобразователем, причем магнитные поля Р обеих машин отклонены в протиг ыоложные стороны от магнитных полей их С Введенный в схему интегратор 12 обеспечивает повышение точности, а вместе с соединенными по схеме реле 8. сумматором 6, сравнивающим элементом 5. блоком 13 взятия модуля и фемя блоками умножения на ± 1 обеспечивает работоспособность при изменении направлений моментов оператора и нагрузки и высокую динамическую точность 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

БЫ,, 1702494 А1 (sI)s Н 02 К 29/06, 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР чсс

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3928655/07 (22) 17,07.85 (46) 30.12.91. Бюл, М 48 (71) Белорусский государственный университет им.В.ИЛенина (72) И.М.Чушенков (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1176425, кл. Н 02 К 29/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1617550, кл. Н 02 К 29/06, 27.05.85. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ

ПЕРЕДАЧИ УГЛА ПОВОРОТА ЗАДАЮЩЕГО ВАЛА С МАСШТАБИРОВАНИЕМ УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и автоматике. Цель изобретения — повышение КПД и расширение области применения устройства, Устройство содержит исполнительную (ИМ) 2 и задающую (3М) 1 синхронные машины. При работе ИМ 2 имеет перпендикулярные магнитные поля ротора (Р) и статора (С) ввиду наличия обратной связи по положению ИМ 2. В 3М 1, подключенной параллельно ИМ 2 к одному коммутатору, угол между магнитными полями ее Р и С задается путем преобразования по закону арксинуса имеющимся в устройстве нелинейным преобразователем, причем магнитные поля P обеих машин отклонены в проти".оположные стороны от магнитных полей их С, Введенный в схему интегратор 12 обеспечивает повышение точности, а вместе с соединенными по схеме реле 8, сумматором 6, сравнивающим злементом 5, блоком ",3 взятия модуля и тремя блоками умножения на + 1 обеспечивает работоспособность при изменении направлений моментов оператора и нагрузки и высокую динамическую точность. 3 ил.

1 О2494

Изобре ение GTHot" (лтся к зле! тротехниК8 И BBTOMBT(fil(6 И МОЖЕТ O!:-! ГI= NCfIOP EЗОЕ!ВНО

ДЛ Я Д И СТ а Н Ц И О Н Н 0 Й Г! 6 0 Е Д 2 -Ч(У Г2 ((!!". Ь. Х П Е Р 6M6tIt8HNй В следящих систеlиах j",B jcTQpoHНЕГО (!64Г «ИЯ BBH (!4Л(ЬНЫМ!4

ЗЛЕКГРО Вe :,Га f6ËßÌÈ И СИЛОМк(М. Е(т(1 Ы М очувствлением при необхе.е имос и масш-.абиоованиЯ усилий.

IJp(t изо «Ре chHNB .— t 08;. (I 6 r IN(К1 Д

pBc(иpe,<46 Q6fIBс N 0Р;в,; 6116HNЯ

HB .:. :(г. (ПРед(, тавг! е н(! CTGQK У (!-а схе!Ма п1з;-";дла;.аег, ого ус.трой --ва;;18 ф И Г ° — Вк;-Г,2 р Н Ы 6 ДИ Г р =ъ;, эк(Ь(; )(а - (! ЩН Ь(Х полеи, п ги НЯющие 8ГО Р(160 ч1; на фиГ,, моменты ха:.26!етер(лстик (1 ttfI Г(ойства, На фи! . ", — 3 при;-(Я1 ы слз,((у,(2(дие Go :i

На teHNp: арл(, ар,з — УГЛЬ! Г(оцг200та NC(ОЛнительногс:"I заде(кзщеге(валсв (Гютооа —. синхрсннь!х машин(; ет — угол поворота 4Biнитных полей Nx CTBTGÐGB Ig — у(ол М62кеу магнитнь(ми полями Ротора и cTàòopB и„-.— полнительной синхронной машины; Vl<(-„ I(/I< нагрузочны6 моменты на задающо ." N ucПОЛНИТ6Л=HOM Валак; Мз, Ми — Е(РВЩВЮЩ(лв моменты зе(дающей и испол нительнОЙ cl4Hхронных машин; Ф з,з, Фз,„, Ф„,, Ф,, магнитные г(отоки ротора и ста(сра задаюЩей И ИСГ(ОЛНИТВЛЬНОЙ СИНХ1ЗОННЫХ МВШин.

Устройство (ф(4Г, 1) содержит соединенные с эад,.:ющим:. ((сполнительным валами задающую 1 и исполнительную 2 синхронньге машины, снабжен((ые да Гч((хами пол(2 ж8ния 3 и: > задающеГО и NCÃIof((-(!4Tef(bHot(2

ВзлОВ 2 и 4, г!8рвый ДвухвхоД:2ьыйl сравн 4ВВющий элемент 5, сумматор 6, первый блок 7 умножения на . 1, Реле Б, еторой и третий блоки 9 и 10 умнозеениЯ, нел(лнейный преобразователь 11, вычисл(яющий(угол ало заданному о:-ношению

n = M3/Ìè, (1)

NHT6fpBT0p 1 2 бло(, 1 3 взят(,...i мо (уля тре кВхОДОВЫЙ 4 и Второй )(вухвхоДОВый 15 сре!Внива(0(цие элементы и Г(ол,"проводникОе(ый коммутатор 16, 1.сммутиру(е!Щий 1?ход полупроводникового комм",татора 1 (2 СО"- д" н8Н с выходОМ сумматОРа 6, а В2(од, упоавляющий величиной ВыходнОГО (ока выходом в Горого двухвходового сравнива ГоЩВГО BPЕМ81 TB

VCTpOI4CTBO pB6GTd(3T ".(I(B у(К2щИМ к!бра

Угловая ориента((v!я ма-нитных ПОГ(Г4 статоров обеих синхронных машин 1 и 2;ГВОМ6ТРИЧ8СКОМ СМЫСЛ8 ОДИНаяова,, 6СЛ 4 считать ocN роторов расгюложенными вдоль

ОднОЙ Г1ре(м(2Й при совпi- ен!((и начал О "ч(=та Датчиков 3 и (1 положе!(ия. рди(IB((ot", (ОриентирОВанных ОтнОсительно poTopoв, 3В счет взаимод8йстВия р8ле 8 и перзог "(б !Ока 7 умножения в сумматоре 6 к показаниям датчика 3 положения задающего вала рибавляется сигнал в +: а, Величина которого определяется сигналом с Выхода нели5 ней;.-! ОГО и реое! Разо Вател.- . 1, а знак определяетг я знаком сиГнала с EIHxopB nep нога двухвходового сравнивающего элемента 5:аким сбразом, чтобы магнитные поля статор 26 были от;ло((- ены на Q от магчитнoro ПОЛЯ Ч (2.з Ротора эаДВЮЩеи СNHXpoнной машинь; в сторону Фл,и (фиг, 2а}, Лри этом считают, ч(o в начальны "i момен уге(л

Me2Kftó ФГ,з ". -. .2I>, оол ьше (.е, д14плитудь( статорных г(Ieli. прог;е2рц(4ональны в силу параллельно(О p!(ptoH6HNÿ 06MQTQK синхронных маш(ин 1 и 2 и определяются рассоглас(2ванием A/EE, Kofopoe Отсчитывается от полг!ж;=Ния Гткз, Где с,, =-а(,, +(а+90 ), (2) а знак "«+". определяется знаком сигнала с выхода первого двухвходового сравниваюшего элемента 5, пос(упающего с выхода реле 8 на первый и Второй блоки 7 и 9 умнок>(- 2Кения, Т,8. НЭПРВВЛЕНИВМ НВГРУЗОЧНОГО Мо" к., мента M((, s зависимости От KQToporo сЕр, будет больше или меньше и

Г(ри отключенном интегра.оре 12 моменть(гинхронных машин 1 и 2 Выражаются

30 следующим образом: (1и = Ки (% (лр.и);

Ь1з = Кз 1,Я: (р.и)З1 "1 ЕЕ, (3) гДе K :, Кз — козффи(((ленты, опРеДелЯемые конструкЛией синхронных машин 1 и 2, при

ОДинаковых Двигателях К, = Кз, Очевидно, что в рассматриваемой сисТемв — Ки/1 з (-4)

N функ(!1иое(альный преобразователь 1 11 с .(1Г(учетом (1) и, ) вычисляет и по следующему

IB KQ Hl, g gyre jq

14 и Кз (5)

Рассогласование Ьа =-а, — ар „ с вы45 хода трехвходово о сравнивающего элемента 14 п;2СГупает на входы NHTerpBTopB 12 и второго двухвходового соавнивающего элемента 15, При появлении некоторого рассогласован(4(я ЛО Г(оявляются Вращающие моменты в соотве-; стаи и с уравнениями .;,Q (3) и начинает увеличиваться модуль интегРала Рассогласования "-а Выходе блока 13. !

1р(4 этом с у"!eiом работы ив гегратора 12, 12лока 13 Вэг-ия модуля и реле 8 выражения для В(!ащающих моментов можно зап(исать (, гл(6 (ующим (61.(аэом; "и = KM (IPo " Ер.1 )»19(fI (ap з — ap и) X

X.1 (а — ар,.) d< ), 1702494!

r . 5

Мз = Кз ((%> йр.«) в!яп (г р.з яэ.«) х х J(а — ар.«) сйт ) . (6) Из (6) видно, чта при увеличении угла между полями Фр «и Ф, «больше 90, что соответствует возрастанию Мн, сигнал модуля интеграла на выходе третьего блока

10 умножения имеет тот же знак, чта и рассогласование Ла. Это приводит к росту ". течением времени сигнала на выходе блока

13 и, следовательно, второго двухвхпдаваго сравнивают;ега элемента 15 и возрастанию напряжения и тока в обмотках двигателей, т,е, М, и lM3. Через .екоторое время в силу этага poTop -испол!-!ительной инхраннай машинь:, 2 вазвра,цается в исходное полажение или (при движении Фь., ) угол между

Ф;,; и Ф „снова становигся равным 90, что приводит к выполнению саотнаи:ения и =- М«/" !ç — М«/Моп. (7)

Если Мн уменьшится, то угол между

Фр.«и Фс.«становится меньше 90, а знак интеграла рассогласования останется прежним, т.е. будет уже противоположен знаку Ла, что приводит к уменьшению Фс.з Фс,«и увеличению угла между Фр,«и Фс.«дс 90 .

При изменении знака М, угол между

Фр«и Ф,«начинает уменьц.в"ься, а расогласование Ла растет в силу отсчета его от а из (2). Однако знак интеграла рассогласования на выходе третьего блока

10 умножения противоположен знаку Ла следовательно, амплитуды статорных палей уменьшаются (фиг, 2б). Под действием М, через определенное время поля

Ф,«и Фр,з совпадают (так как амплитуда

Фс.« из-за действия интегратора 12 уменьшается) и знак (ap,з — ар,«) на выходе первого двухвходового сравнивающего элемента 5 изменяется, что приводит к переключению реле 8 и отсчету рассогласования от нового ао по (2). При этом из-за описанного взаимодействия блоков 12. 13, 10 и 15 с блоками 8 и 14 под действием М« угол ар.з — Qp «растет и через некоторое время становится равным а+ 90О.

При изменении и и, следовательно, изменении а по (5) в схеме происходят процессы, полностью аналогичные описанным, как и при изменении ар,, оператором (т.е. при изменении Mo ), Фиг. 3 иллюстрирует необходимость использования интегратора 12 и блоков 13, 10 и 15 его включения. Кривая 1 0оказывает зависимость М отугламежду Фр и Фс прямая 2 — рассогласование Ла, лучи 2 и 2 — его модуль, а кривая 3 — зависимость !

М«от Aa . Из фиг. 3 видно, чта без интегратара 12 момент был бы крайне мал и соотношение (7) не выполнялась бы, Благодаря изобретению оператор получает возможность менять коэффициент масштабирования отражения нагрузочного момента и, кроме того, повышается точность дистанционной передачи угла и отражения нагрузочных моментов. Улучшается также энергетика системы за счет использован я обычно более мощной, чем задающая, исполнительной синхронной машины с максимальным КПД, так как +.«и -Ф,«перпее дикуля рн ы, Рассагласава:-ие EB÷ â B (а+ 90О) при рабате не ощущается за счет поддержания ега неизменным при постоянном и и благодаря адаптивным вазл1ажнастям - еловекааператора, использующего ви .у".льную абра1ную связь. Кроме тога, при использовании синхронных машин с нес;.олькими парами полюсов ротора в реальных системах с редуктором передатачнсе числа которого

100-200, рассогласование составляет сравнительна небальну о величину.

Устройства характеризуется простотой реализации отдельнь х блаказ как в аналоговой, так и в цифровой форме. Например, нелинейный преобразователь коэффициента масштабираван. г может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, а умножение на " . 1 эквивалентна подаче на выход прямого либо ичвертированнага значения входна а сигнала.

Форм ла и -обретения

Устройства для дистанционной передачи угла поворота задающего вала с масштабированием усилий, содержащее укрепленную на задающем валу синхронную машину с первым датчиком положения, исполни ельную синхронную машину с вторым датчикам положения, полупроводниковый коммутатор с коммутирующим и управляющим величиной тока входами, два двухвходавых и адин трехвходовый сравнивающие элементы, реле, нелинейный преобразователь коэффициента масштабирования, интегратор, сумматор, три блока умножения на ., блок взятия модуля, блок уставки угла сдвига, при этом к выходам коммутатора параллельно подключены обм. тки статааав синхронных машин, выходы датчиков положения соединены с входами первого двухвхадавага сравнивающего элемента, выход ка-,араго подключен к Вхо ду реле, выход последнего связан с первыми входами трех блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с пер1702494

3Ф

Eû

Y,б

Составитель В. Никаноров

Техред M.Mîðãeíòàë Корректор В, Гирняк

Редактор A. Огар

Заказ 4550 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., 4/5

Г1роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а выход — к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора и первому входу трехвходового сравнивающего элемента, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, при этом с выходом второго датчика положения связан вычитающий вход трехвходового сравнивающего элемента, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового сравнивающего элемента и через последовательно соединенные интегратор и блок взятия модуля к второму входу третьего блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сравнивающего элемента, выходом под5 ключенного к управля ющему входу полупроводникового коммутатора, о тл ичающеесятем,что,сцелью повышения КПД и расширения области применения, блок уставки угла сдвига подклю10 чен к второму блоку умножения, а выход нелинейного преобразователя коэффициента масштабирования — к первому блоку умножения.