Сервопривод
Владельцы патента RU 2643782:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является исключение перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора. В сервопривод, содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным через механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через последовательную цепь из ключа, усилителя с задержкой, выпрямителя и фильтра высоких частот с выходом компаратора. 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к позиционным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано для автоматизации металлорежущих станков, электромеханических роботов, управления аэродинамическими рулями и в других механизмах систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.
В настоящее время известен сервопривод (Г.И. Гульков, Ю.Н. Петренко, Е.П. Раткевич, О.Л. Симоненкова). Системы автоматизированного управления электроприводами. Учебное пособие. Под общ. ред. Ю.Н. Петренко - Минск; ООО «Новое знание», 2004. стр. 249-251), содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения.
Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод в заданном положении теряет устойчивость и переходит в режим автоколебаний, обусловленных наличием различных механических факторов, что приводит к перегреву обмоток электродвигателя сервопривода.
Наиболее близким к предлагаемому является сервопривод (Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. Научно-технический журнал. №4, 2012 г.), содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным через редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения.
Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что электропривод в заданном положении теряет устойчивость и переходит в режим автоколебаний, обусловленных наличием различных механических факторов (моментом инерции исполнительного органа, люфтов в редукторе и т.п.) при постоянной величине зоны нечувствительности компаратора в контуре управления, что приводит к перегреву обмоток электродвигателя сервопривода.
Задачей изобретения является повышение надежности сервопривода.
Поставленная задача достигается тем, что для исключения перегрева обмоток электродвигателя сервопривода, вызванных потерей устойчивости сервопривода и переходом в режим автоколебаний при наличии различных механических факторов (моментом инерции исполнительного органа, люфтов в редукторе и т.п.) при постоянной величине зоны нечувствительности компаратора в контуре управления, согласно изобретению, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через последовательную цепь из ключа, усилителя с задержкой, выпрямителя и фильтра высоких частот с выходом компаратора.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 приведена схема электрическая шагового электропривода.
Сервопривод содержит датчик входного сигнала 1, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования 2, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения 3, а выход ко входу компаратора 4, выход которого подключен ко входу управления преобразователя 5, соединенного с электродвигателем 6, связанным через редуктор 7 с исполнительным органом 8, на котором установлен датчик положения 3, при этом компаратор 4 снабжен блоком задания зоны нечувствительности 9, вход которого соединен через последовательную цепь из ключа 10, усилителя с задержкой 11, выпрямителя 12 и фильтра высоких частот 13 с выходом компаратора 4.
В конкретном устройстве датчик положения 3 может быть выполнен в виде потенциометра обратной связи.
Сервопривод (фиг. 1) работает следующим образом.
В установившемся режиме на вход измерителя рассогласования 2 приходит управляющий сигнал Uy с датчика входного сигнала 1, соответствующий требуемому углу положения исполнительного органа 8 сервопривода. На второй вход измерителя рассогласования 2 приходит сигнал Uпос с датчика положения 3, соответствующий текущему углу положения исполнительного органа 8. С выхода измерителя рассогласования 2 на вход компаратора 4 приходит арифметическая разность ΔU указанных сигналов. Сигнал, соответствующий результату сравнения, с выхода компаратора 4 подается на вход преобразователя 5, приводящего в движение электродвигатель 6, механически связанный через редуктор 7 с исполнительным органом 6, на котором установлен датчик положения 3. Из-за различных механических факторов, в том числе также из-за износа редуктора 7 в сервоприводе, возможно возникновение автоколебаний, амплитуда которых превышает заданную зону нечувствительности компаратора 4, а постоянная времени которых намного меньше постоянной времени изменения задающего входного сигнала 1. При этом на выходе компаратора 4 формируется двухполярный ШИМ-сигнал, частота которого также соответствует частоте автоколебаний. Для устранения атоколебаний сервопривода компаратор 4 снабжен блоком задания зоны нечувствительности 9. В этом случае указанный двухполярный ШИМ-сигнал с выхода компаратора 4 поступает на вход фильтра высоких частот 13, фильтрующего сигналы с частотой, соответствующей частоте автоколебаний. С выхода фильтра высоких частот 13, через выпрямитель 12 и усилитель с задержкой 11, однополярный сигнал подается на управляющий вход ключа 10, который увеличивает зону нечувствительности компаратора через блок задания зоны нечувствительности 9. Вследствие расширения зоны нечувствительности автоколебания затухают, сигнал с выхода фильтра высоких частот 13 снижается и ключ 10 выключается, уменьшая зону нечувствительности компаратора 4 до исходной величины.
Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является повышение надежности сервопривода путем исключения перегрева обмоток электродвигателя, обусловленного потерей устойчивости управления сервоприводом в заданной точке позиционирования вследствие воздействия различных механических возмущающих факторов, например, из-за износа рабочих поверхностей механической части редуктора.
Сервопривод, содержащий датчик входного сигнала, выход которого подключен к первому входу измерителя рассогласования, второй вход которого подсоединен к выходу датчика положения, а выход - ко входу компаратора, выход которого подключен ко входу управления преобразователя, соединенного с электродвигателем, связанным через механический редуктор с исполнительным органом, на котором установлен датчик положения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, компаратор снабжен блоком задания зоны нечувствительности, вход которого соединен через последовательную цепь из ключа, усилителя с задержкой, выпрямителя и фильтра высоких частот с выходом компаратора.
