Способ управления шаговым приводом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1И389734 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву

r (22)Заявлено,26.11.79 (2l) 2843693у2 (уу (Sl)M. Кл.

Н02Р800 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (ооудаеотееиый комитет

СССР ао делам изобретеиий и откритий

Опубликовано 15.01.83.Бюллетень № 2 (53) У@К 621..313.

13 133 3-525 (088.8) Дата опубликования описания 18.01.83 ю», А.Ф. Петрунин, В.С..Ярогайцев и Ю.Ф.= Бо (72) Авторы изобретения кЮ .,;., j (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ПРИВОДОМ

Изобретение относится к электротехниге, а именно к системам автоматического управления с шаговым приводом, и может быть использовано в приводах подач станков с программным управлением.

Известен способ управления шаговым двигателем, при котором корректирование частотных характеристик шагового приво, да осуществляется путем подачи на вход ре улятора тока в фазах сигнала, пропор10 ционального частоте управляющих импульсов $1).

Недостатком этого способа является независимость тока в фазах от режима работы, что приводит к увеличению потерь ,1S в двигателе в режиме вращения с устано. вившейся скоростью.

Наиболее близок к изобретению способ, управления шаговым приводом с регулято- 20 рами тока в фазах двигателя путем подачи на вход последовательности управляющих импульсов и увеличения при пуске. установки регуляторов тока Р 2 ).

Недостатком этого способа является низкий КПД и связанный с этим большой нагрев двигателя.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления шаговым прчводом последовательность управляющих импульсов задерживают на входе привода, затем преобразуют частоты входной и задержанной последовательностей управляющих импульсов в напряжения, формируют абсолютную величину разности этих напряжений и увеличивают значение уставки регуляторов тока на величину разности этих напряжений.;

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — временная диаграмма изменения тока в фазе двигателя; на фиг. 3 — то же, напряжения на входе элемента, вырабатывающего сигнал изменения уставки регулятора тока.

Устройство включает в себя фазы двигателя 1, число которых составляете, .ре3 98973 гуляторы 2 тока в фазах, число которых также равно 5. Регулятор тока 2 каждой фазы содержит усилитель мощности 3, эле ,мент сравнения напряжений 4, релейный элемент 5, датчик 6 тока, ключ 7, цифр л g аналоговый преобразователь 8, распределитель 9 импульсов,,„задающее устройс1 во 10, элемент задержки 11, преобразователи частота-напряжение 12 и 13, сум- матор 14 с однополярным выходом и эле-10 мент сложения сигналов 15..

Сущность способа заключается в следующе м.

На вход распределителя 9 через элемент задержки 11 поступают управляющие » импульсы частоты f S от программного устр йства (не показано). Распределитель

9 импульсов обеспечивает определенную последовательность переключения фаз 1 двигателя. При включении первого канала 20 сигнал уставки .О через ключ 7 поступает на элемент сравнения 4 регулятора

2. Элемент 4 вьщает разность glO между уставкой Uч и текущим значением сигнала UT =-3T, снимаемого с датчика .6. 5

+ьО„

При значении ошибки д() =,, сиг" "2 нал g Х на выходе элемента 5 через усилитель мощности 3 подключает фазу 1 к источнику питания E (+) ипи Б (-) в зависимости от знака Х. При этом ток в фазе возрастает и поддерживается на сред- нем уровне (фиг. 2}.

При выключении канала распределите- -. лем 9 сигнал U = О. При этом ток фазы З5

3 спадает до нуля. Таким образом, изменением уставки тока 3 = К регулируется значение среднего уровня в фазе 1 двигателя.

Частоты входной ЕбХ и задержанной

f A,< последовательностей управляющих

" импульсов преобразуются преобразователями 12 и 13 в напряжение. На сумматоре 14 получают абсолютную величину разности этих напряжений, т.е. напряже4S ние на выходе сумматора 14 будет про,порционально девиации (изменения) частоты на входе распределителя 9.

Значение напряжения Ц К=Х на выьх ходе элемента 13 в момент времени (фиг. 3) равно 02, а значение напряжения на выходе элемента 12 в этот же момент времени равно U =Ч (42-М) т.е. Ю =

Ч(1.)= О„. Разность этих йапряжений пропорциональна девиации входной частоты й0=ag.

Для обеспечения формирования нанряжения й0 по каждому импульсу входной последовательности время задержки элемента выбирают равнымД 4,, где мах

„- максимальная частота Йходной последовательности управляющих импульсов.

Напряжение.д(3 в сумматоре 14 получают одной полярности. Это напряжение сум«« мируется на элементе 15 с уставкой реУ гуляторов тока с выхода элемента 8 и подается на вход элемента 7.

Движениэ шагового двигателя описывается уравнением

3 В + МH=KÇNsi n(Y -8) (")

Q g 86

2 Н М где 3 — суммарный момент инерции вала шагового двигателя и нагрузки; . Я вЂ” коэффициент внутреннего демпфирования;

М Н вЂ” момент сопротивления нагрузки;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных размеров материала и числа витков в фазе;

B — угловое положение ротора; (a) — угловая статическая ошибка; г — положение оси результирующей намагничивающей силы статора; — в общем случае модуль геометрической суммы токов одновременно возбужденных фаз (для рассмотрения предлагаемого способа без потери общности считаем, что число включенных от такта к такту обмоток равно единице); ф — время; д — оператор дифференцирования.

В режиме стоянки уставка тока 3у трегулятора 2 задается элементом 10 через цифроаналоговый преобразователь 8, исходя из момента N< нагрузки и требований статической точности (у-Q), т.е. согласно выражениям Ми = К р1п (+Q), Щ !

3 K ай(я -8)

Это зна4ение уставки тока сохраняется до момента времени (.„(фиг. 2).

В известных решенйях при пуске уставку тока увеличивают до максимального

З щс х значения, при котором двигатель может обеспечить максимально допустимые скорости и ускорения. Таким образом, при работе двигателя в режимах, отличных от максимально допустимых, к фазам подводится избыточная энергия, которая ведет к нагреву двигателя.

В предлагаемом способе в режимах разгона и торможения уставку Э,„,а,,„увеличивают ui величину, пропорциональную а6ео. лютной величине девиации частоты управ. ляющих импульсов, т.е. пропорционально программируемому ускорению ротора двигателя

И+3 Ы

К 84 © " К-sin (gM), (2) 1Е где /g» -3

Y . .sin (у-8)

29

Величина р — в уравнении (2) опредеМ ляет составляющую тока уставки, - завися- щую от момента инерции ротора, нагрузки, и программируемого ускорения. Таким об-+ разом, при реализации предлагаемого спо-соба энергия, подводимая к фазе двигателя, меньше, чем при известных способах управления, .а следовательно, КПД исполь34 d зования двигателя выше. При этом также снижается нагрев двигателя.

Формула изобретения

Способ управления шаговым приводом с регуляторами тока в фазах двигателя путем подачи на вход последовательности управляющих импульсов и увеличения при пуске уставки регуляторов тока, о т л ич а ю m и и с я тем, что, с целью повышения КПД привода, последовательность управляющих импульсов задерживают Bs входе привода, затем преобразуют часто-. ты входной и задержанной последователь-. ностей управляющих импульсов в напряжения, формируют абсолютную величину разности этих напряжений и увеличивают значение уставки регуляторов тока на величину разности этих напряжений. !

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 551788, кл. Н 02 Р 7/62, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2469625/24-07, кл. Н 92 Р 8/00, 1976 (прототнп).

989734 фГЮ1 2

Составитель 3. Горник

Редактор Н. Швьикая Texpea E.Õeðèòee÷ex Корректор А. 0вятко

Зевав 11148 77 Тираж 685 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4