Устройство управления позиционнымприводом

 

О П И С А Н И Е ()847278

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заивлено 12.02.79 (21) 2723531/18-24 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.81. Бюллетень J% 26

Дата опубликования описания 18 . 07 . 8 (5! )М. Кл;

6т 05 В 19/18

Гееударстеенный комитет до делам изобретений н открытий (53) УДК 62-50 (088.8) т о (72) Авторы изобретения

Н.В.Павлов, В.В.Павлов, Н.В.Петров, О.Г. фасо;1Л. := и В.П.Мироненко

I (1

Г ! ! (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЬ1М ПРИВОДОМ

Изобретение относится к цифровым автоматическим системам управления и может быть использовано для программного управления различными механизмами, например подвижными панелями регулируемых сопел газодинамических установок.

Известно устройство управления, в котором режим торможения электродвигателя определяется в процессе разгона и торможения исполнительного . органа и поддерживается постоянным по величине момент торможения 1.11.

Недостаток устройства — невысокое быстродействие, так как оно не позволяет обеспечить перевод электродвигателя в режим торможения в момент, когда оставшийся путь до заданного положения становится равным тормозному пути электродвигателя. Кроме того, устройство обеспечивает заданную точность позиционирования только при наличии установившейся скорости движения исполнительного органа и

Ъри отсутствии внешних возмущений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления позицион5 ным электроприводом, содержащее последовательно соединенные программнозадающий блок, арифметический блок, коммутатор, преобразователь код-напряжение, блок управления двигателем и двигатель, вал которого механически связан с объектом управления и датчиком скорости, выход которого соединен со вторым входом блока управления двигателем, входом первого преобразователя напряжение-код и первым входом датчика статического момента, второй вход которого через датчик тока подключетт к двигателю, а выход через второй преобразователь напряжение-код соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу первого блока деления, второй вход которого соединен через

847278 4

1 4, преобразователь 5 код-напряжение, блок 6 управления двигателем, двигае- тель 7, датчик 8 скорости, объект

9 управления, кодовый датчик 10 положения, датчик 1! тока, первый блок

12 сравнения кодов, первый преобразователь 13 напряжение-код, блок !4 умножения, первый блок 15 деления, сумматор 16, второй преобразователь е- !р 17 напряжение-код, датчик 18 статического момента, блок 19 вычитания, т- управляемый регистр 20, второй блок ен 21 сравнения кодов и второй блок 22 деления.

j2) 15 Путь торможения электродвигателя в до полной остановки, при равнозамедем ленном движении S, и путь разгона ре- до заданной скорости S<, определяетиз- ся выражениями а = М„м ст пх

Я р м -(ч где п

К

11 CT и g Е g) и 14 где и N — коды пути разгона и тормор т жения электродвигателя", коды полного и статическо40, ro моментов электродвигателя;

N — код фактической скорости фС электродвигателя, !

К =КК вЂ” коэффициент пропорциональ4

45 ности

К вЂ” число дискретных единиц ко"

4 дового датчика положения, пройденное за один оборот двигателя.

В выражении (1) величина К N @<

1 реализуется с помощью блока 14 умножения и первого преобразователя 13 напряжение-код вход которого подклюз чен к выходу датчика 8 скорости.

Величина NC1„ реализуется с помощью датчика 11 тока, датчик 18 статического момента и второго преобразователя 17 напряжение-код.

3 блок умножения с выходом первого преобразователя напряжение-код, а выход — с первым входом блока сравн ния кодов, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора, а второй вход — к выходу арифметического блока, соединенному через пороговый элемент со вторым управляющим входом коммутатора, вто рой информационный вход которого со динен со вторым выхЬдом программнозадающего блока, а также кодовый да чик положения, вход которого соедин с объектом управления, а выход — со вторым входом арифметического блока

Повышение качества регулирования этом устройстве достигается введени функционального преобразователя, оп деляющего путь торможения с учетом менения скорости перемещения и стати- 20 ческого момента при постоянном полном моменте электродвигателя, задаваемом с помощью задатчика полного момента. Однако, движущий момент электродвигателя, в свою очередь, зависит 25 от скорости перемещения, статического момента, инерционных масс подвижных частей устройства и вследствие других причин. Это приводит к смещению момента начала торможения электродвига- .30 теля, появлению перерегулирования и снижению быстродействия устройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в него введены второй блок сравнения кодов и последовательно соединенные блок вычитания, управляющий регистр и второй блок деления, выход которого подключен к второму входу сумматора, а второй вход — к выходу блока умножения, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с первым выходом программно-задающего блока и выходом арифметического блока, первый и второй входы второго блока сравнения кодов — со вторым выходом программнозадающего блока и выходом первого преобразователя напряжение-код, а выход второго блока сравнения кодов подключен к второму входу управляемого регистра.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит программнозадающий блок 1, арифметический блок коммутатор 3, пороговый элемент скорость электродвигателя, коэффициент пропорциональности, полный и статический моменты электродвигателя, или в цифровом виде

И.— И- р — H) т !4„,4+ !4,4

84727 г м Й ф с т КИ с

+2N м см

5

Величина N полного момента электродвигателя определяется из выражения (2) 1 где величина кода пути разгона Йр равна значению разности кода задан- 10 ного положения Й и кода рассогласования по положению ) Й в момент равенства заданной Й и фактической Йфс скорости электродвигателя и реализуется с помощью блока

)9 вычитания, второго устройства 2) сравнения кодов и управляемого регистра 20.

Из выражений (1) и (3) следует, что тормозной путь равен 20

Полученная зависимость реализуется с помощью второго блока 22 деления, цифрового сумматора 16 и первого блока 15 деления, а коэффициент 2 учитывается при выборе второго преобразователя 17 напряжение-код. На выходе первого блока 15 деления образуется сигнал, пропорциональный тормозному пути электродвигателя.

Такое построение устройства позволяет определить тормозной путь с учетом фактических значений скорости перемещения, статического и полного момента электродвигателя, что по40 зволяет точно определить момент начала торможения электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Программа управления скоростью и положением заносится в блок памяти программно-задающего блока 1 и выдается в виде двоичных кодов. Код заданной скорости N поступает на

50 коммутатор 3 и, при отсутствии управляющих сигналов с выходов первого блока 12 сравнения кодов и порогового элемента 4,поступает без изменения на преобразователь 5 код-напряжение.

На выходе преобразователя код-напряжение устанавливается уровень напряжения, соответствующий заданной скорости перемещения, Это значение найря8 б жения подается на вход электропривода, состоящего из блока 6 управления двигателем, датчика 8 скорости и электродвигателя 7, который перемещает исполнительный орган объекта управления.

В процессе перемещения код заданного положения Й сравнивается в ариф 3t), метическом блоке z с фактическим кодом положения Nt),>, поступающим с кодового датчика 10 положения. Арифметический блок 2 вырабатывает код рассогласования по положению h N, который поступает на первый блок )2 сравнения кодов, коммутатор 3, пороговый элемент 4 и на блок 19 вычитания. Одновременно на выходе блока

14 умножения появляется сигнал

К N<, а на выходе второго преобразоЯ вателя 17 напряжение-код — сигнал

2 Й .В процессе разгона электродвигателя происходит сравнение кодов заданной и фактической скорости.

Когдa код фактической скорости Й становится равным коду заданной скорости NsC второе устройство 2) сравнения кодов выдает сигнал на запоминание кода, поступающего с выхода блока )9 вычитания. На выходе управляемого регистра 20 устанавливается сигнал Йр, пропорцйональный пути разгона электродвигателя. Сумматор 16, первый и второй блоки 15 и 22 деления производят обработку поступающих сигналов согласно выражению (4), Дальнейшая отработка перемещения выполняется при постоянной заданной скорости перемещения.

Когда код рассогласования h N уменьшается, т.е. код оставшегося пути до заданного положения, становится равным коду тормозного пути l4„, на выходе первого блока 12 сравнения кодов появляется управляющий сигнал.

Коммутатор 3 подключает на вход преобразователя 5 код-напряжение код

Й=О. Под действием сигнала электродвигатель переходит в режим торможения. Когда код рассогласования b.N становится близким к нулю, срабатывает пороговый элемент 4,в результате ком- мутатор 3 подключает на вход преобразователя 5 код-напряжение код рассогласования b,N с выхода арифметического блока 2. Тем самым, вводится в действие контур регулирования по положению и устройство

7 84727 отрабатывает оставшееся рассогласование как в обычной следящей системе.

В режиме отработки малых перемещений, когда скорость электродвигателя не достигает заданной, код пути разгона N с выхода блока 19 вычитания не запоминается, и сравнение кода оставшегося пути Ь М с кодом тор-: мозного пути Й происходит в динамике. 10

Предлагаемое устройство улучшает качество регулирования, позволяет устранить перерегулирование и сокращает время отработки перемещений.

Применение устройства, например для управления подвижными панелями регулируемого сопла, позволяет сократить непроизводительные затраты дорогостоящих газов, повышает качество эксперимента и увеличивает произво- 20 дительность всей установки.

Формула изобретения

Устройство управления позиционным приводом, содержащее последовательно соединенные программно-задающий блок, арифметический блок, коммутатор, преобразователь код-напряжение, блок 30 управления двигателем и двигатель, вал которого механически связан с объектом управления и датчиком скорости, выход которого соединен со

BTopblM BxopoM oK p eHH H- 35 гателем, входом первого преобразователя напряжение-код и первым входом датчика статического момента, второй вход которого через датчик тока подключен к двигателю, а выход через вто- 40 рой преобразователь напряжение-код соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому

8 8 входу первого блока деления, второй вход которого соединен через блок умножения с выходом первого преобразователя напряжение-код, а выход — с первым входом-первого блока сравнения кодов, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора, а второй вход — к выходу арифметического блока, соединенному через пороговый элемент со вторым управляющим входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен со вторым выходом программно-задающего блока, а также кодовый датчик положения, вход которого соединен с объектом управления, а выход — со вторым входом арифметического блока, о т л и ч а ю щ e e я тTеeм,, от о©, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй блок сравнения кодов и последовательно соединенные блок вычитания, управляющий регистр и второй блок деления, выход которого подключен к второму входу сумматора, а второй вход — к выходу блока умножения, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответст— венно с первым выходом программнозадающего блока и выходом арифметического блока, первый и второй входы второго блока сравнения кодов — со вторым выходом программно-задающего блока и выходом первого преобразователя напряжение-код, выход второго блока сравнения кодов подключен к второму входу управляемого регистра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N - 452803, кл. G Ñ5 В ll/01, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

N - 528542, кл. G 05 В 7/00, 1973 (прототип).

847278

Составитель С.Дунаев

Редактор Т.Гыршкан,Техред Мигунова Корректор М.Коста

Заказ 5497/74 Тираж 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

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

Филиал ППП"Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4