Устройство для программного управления положением вала электродвигателя

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1»708310

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид.-ву (22) Заявлено 06.04.77(21) 2472733/18-24 (51)М. Кл.

G 05 B 19/40 с присоединением заявки .%

Государственный комитет

СССР (23 } Приоритет ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.01.80 Бюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 08.01.80 (53) УДК 621 503.,55 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. B. Пысенок, В. Д. Савченко и Г. P. Крючок (71) Заявитель (54) УСТРОЙС TBO ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИ EN ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области автоматического регулирования, а именно к системам с табилизации скорости элек тродвигателей с дополнительным регулированием фазового положения вала и может найти различное применение в автоматике, 5 в частности в устройствах, в которых необходимо обеспечить синхронное и синфазное вращение валов нескольких электродвигателей.

Известны системы регулирования фазового положения вала электродвигателя (1J (2)

Первая из известных систем содержит генератор эталонной частоты, выход кото15 рого через элементы постоянной задержки подключен к нескольким контурам стабилизации скорости электродвигателей переменного гока. На валу этих электродвигателей имеется датчик скорости, который выдает один импульс в блок сравнения за один оборот вала. По этой причине стабильность мгновенной скорос..ч, а значит и фазового положения вала, и высока. Желаемый фазовый сдвиг между двигателями получают с по мощью элементов нос то янной задержки, а не автоматически, что также является недостатком системы.

Вторая из известных систем содержит аналоговый контур стабилизации скорости, фазовы и де тек тор, ко торы и ген ерируе т аналоговый сигнал, пропорциональный разности фазовых положений валов двух электродвигателей. Этот сигнал подается на создающее напряжение устройство для изменения корректирующего сигнала, поступающего в контур по скорости, с целью более точной синхронизации вращения валов. В связи с использованием аналогового контура стабилизации скорости точность фазирования такой системы также низкая.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для программного управления положением вала электродвигателя, обладающее высокой стабильностью мгновенной скорости и точностью фазирования и содержащее последовательно соединенные

3 708 фазовый дискриминатор, блок управления и электродвигатель, на валу которого установлены датчик скорости и датчик положения, выход датчика скорости соединен с одним иэ входов фазового дискриминатора, другой вход которого через делитель частоты подключен к выходу элемента

ИЛИ, выход датчика положения соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу генератора 1р опорной частоты, а первый вход элемента

ИЛИ подключен к одному иэ выходов генератора эталонных частот $3 J .

Недостатком данного устройства явля- 15 ется невозможность фазирования положения вала электродвигателя при низких скоростях или при низкой частоте опорных импульсов.

Цель изобретения — расширение об- ° ласти применения устройства, путем обеспечения возможности фазирования положения вала электродвигателя относительно низкочастотных опорных импульсов в широком диапазоне скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены реверсивный счетчик, два элемента И, элемент задержки, формирователь импульсов и формирователь управляющего сигнала, выход первого элемента И подключен к суммирук шему входу реверсивного счетчика, выход второго элемента И вЂ” к его вычитаюшему входу и ко второму входу элемента ИЛИ, ЗБ первый вход первого элемента И непосредственно, а первый вход второго элемента И через элемент задержки подключены к соответствующим выходам генератора эталонных частот, вторые входы лер-4О вого и второго элементов И соединены соответственно с выходом триггера и выходом формирователя управляющего сигнала, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, а вход и выход 45 формирователя импульсов подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и к обнуляющему входу реверсивного счетчика.

На чертеже изображена схема устройства, содержащая элемент ИЛИ 1, делитель частоты 2, фазовый дискриминатор 3, блок управления 4, электродвигатель 5 (например, постоянного гока), датчик скорости 6, датчик положения 7, генерагор эталонных частот 8, триггер 9, первый 10 и второй 11 элементы И, ревер310 4 сивный счетчик 12, формирователь управляющего сигнала 13, элемент задержки

14, формирователь импульсов 15 и генера rop опорной час то ты 16.

Устройство работает следующим образом, Генератор 8 подает три с табильные синхронизированные последовательности коротких импульсов (, f g )..

Пусть на первый вход дискриминатора 3 поступают импульсы частоты и где n — коэффициент деления делите я

2. На другой вход дискриминатора 3 поступают импульсы с датчика 6,который должен генерировать дос та то чно большое число импульсов эа один оборот вала, Если частота импульсов - — на первом

И входе дискриминатора 3 больше, чем на втором, то напряжение на его выходе максимальное и скорость вращения вала электродвигателя 5 увеличивается. Если частота импульсов — меньше частоты л импульсов датчика 6, то. напряжение на выходе дискриминатора 3 равно нулю и скорость вращения вала уменьшается. В установившемся режиме вал апек гродвигатепя 5 вра)лается с такой скоростью, что частота импульсов с датчика 6 равна часготе . При этом аналоговое напЬ ряжение на выходе дискриминатора 3 зависит от сдвига по фазе между сигналами, подаваемыми на его входы. Это напряжение через блок 4 так управляет электродвигателем 5, что фаза сигнала с датчика скорости следит за фазой сигнала на входе дискриминатора 3. Такая рабога соответствует вхождению вала электродвигателя 5 в синхронный режим, однако фазовое положение вала относительно фазы частоты опорных импульсов fo> может быть произвольным, Для изменения фазового положения вала в устройстве ис- . пользуется метод дискретного изменения фазы, заключающийся в добавлении импульсов в последовательность импульсов частоты У„ . В результате чего фаза импульсов частоты †„ на входе дискриминаЯ.( гора 3 изменяется в одном направлении дискретно на †градусов, Дискрет360 ность изменен я фазы и частота добавления f (фазировалия) выбираются такими, чтобы устройство не выходило иэ синхронизации по скорости и определяются экспериментально. Частота добавления .определяет время фазирования и зависит, в основном, от быстродействия электро10

15 го содержащее последовательно соединенные фазовый дискриминатор, блок управления и электродвигатель, на валу которого установлены датчик скорости и датчик полОжения, выход датчика скорости соединен с одним из входов фазового дискриминатора, другой вход которого через делитель частоты подключен к выходу элемента

ИЛИ, выход датчика положения соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а первый вход элемента ИЛИ подключен к одному из выходов генератора эталонных частот, о т. л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены реверсивный счетчик, две элемента И, элемент задержки, формирователь импульсов и формирователь управ40 ляюшего сигнала, выход первого элемента

И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход второго элемента И к его вычигаюшему входу и ко второму входу элемента ИЛИ, первый вход

45 первого элемента И непосредственно, а первый вход второго элемента И через элемент задержки подключены к соответствующим выходам генератора эталонных частот, вторые входы первого и второго

50 элементов И соединены соответственно с выходом триггера и выходом формирователя управляющего сигнала, входы когорого подключены к выходам реверсивного счетчика, а вход и выход формирователя

55 импульсов подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и к обнуляющему входу реверсивного счетчика.

5 70 двигателя. Датчик 7 выдает один импульс за один оборот вала. Импульсы с этого датчика поступают на один из входов триггера 9, на другой вход которого ноступаюг импульсы с генератора 16. По переднему фронту импульса опорной часготы триггер 9 устанавливается в единичное состояние, а формирователь 15 формирует короткий импульс, усганавливаюший реверсивный счетчик 12 в- нулевое состояние. При этом элемент И 10 открывается и импульсы частоты заполнения

Я поступают на суммирующий вход счетчика 12. Частота заполнения k выбирается такой, чтобы при максимальном фазовом рассогласовании B счетчике могло быть записано число N 1», где — число импульсов с датчика 6 за один оборот вала. Одновременно с суммированием импульсов частоты fg происходит считывание информации со счетчика 12 импульсами частоты, поступающим на его вычигаюший вход через открытый элемент

И 11. Эти же импульсы поступают на второй вход элемента 1, изменяя фазовое положение вала электродвигателя 5. Через время, равное фазовому рассогласованию, на другой вход триггера 9 поступает импульс с датчика 7 и по его переднему фронту триггер 9 устанавливается в нулевое состояние. B результате элемент И

10 закрывается и импульсы частоты на суммирующий вход счетчика 12 не поступают, а считывание информации по его вычитаюшему входу продолжается.

При каждом появлении опорного импульса происходит уточнение записанной информации в счетчике 12 о фазовом рассогласовании. Добавление импульсов, а значит и изменение фазового положения вала, происходит до тех пор, пока ;исло в счетчике 12 не станет меньше г1, после чего на выходе формирователя 13 устанавливается низкий уровень напряжения.

При этом элемент И 11 закрывается, запрещая прохождение импульсов частоты на добавление, и фазирование положения вала относительно опорных импуль сов заканчивается. Элемент задержки 14 необходим для гого, чтобы импульсные последовательности часто г Я g, У на выходе счетчика 12 и частот 3» И 1 на выходах элемента 1 не перекрывались во времени. Треб уемую скорость вращения вала электродвигателя устанавливают пропорционал ьным изменением фиксированных частот f y u генератора 8.

8310 б

В отличие 07 существующих систем такого типа данное устройство позволяет с высокой точностью фазировать положение вала электродвигателя относительно опорных импульсов как в более широком диапазоне частот последних, так и в более широком диапазоне скоростей, то есть обладаег большими функциональными возможностями. Использование общего генератора в нескольких таких системах позволит достичь синхронного и синфазного вращения электродвигателей между собой. Такая система меньше по габаритам и легко перестраивается.

Формула изобретения

Устройство для программного управления положением вела электродвигателя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1 274423, кл. Н 0 2 P 5/52, 1972.

2. Патент США ¹ 3851238, кл. Н 02 Р 5/46, 1974.

3. Танский Е, А. и др. Система стабип изации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного электропривода, -Л., ЛЛНТП, 1971 (прототип).

Составитель Н. Белинкова

Редектор Л. 1епуришвипи рехреа р. аиарейко Коррекгор рК.Биоипв

Заказ 8545/58 Тираж 956 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, М осква, Ж 35, Раушская наб„д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4