CS216034B1 - Zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru ná definovanou střední hodnotu se zadanou střední kvadratickou odchylkou, kde se pro tuto regulaci využívá číslicově řízená regulační smyčky. Vynález se dále týká obvodů pro tuto regulaci.

Doposud známá zařízení, používaná k regulaci střední hodnoty rychlosti motoru, dosahují maximální přesnosti regulace řádově 0,1 % rychlosti jmenovité. Pro průmyslové aplikace je tato dosahovaná přesnost regulace dostatečná, avšak pro zařízení jemná mechaniky a optiky, sloužící pro měřící účely, nevyhovující z důvodů vysokých požadavků na rozlišitelnost. Požadavky měření v dnešní době jsou řádově 0,01 % a vyšší.

Při regulaci střední hodnoty rychlosti motoru hrají hlavní roli parametry motoru, snímače rychlosti motoru, parametry zátěže a dosažitelná přesnost zpracování signálu. Použití analogového měření rychlosti motoru s tachogenerátorem je vhodné pro maximální přesnost 0,3 %. Pro vyšší přesnost měření okamžité rychlosti motoru se uplatní inkrementální, čidla, které se ve velké míře používají k odečítání polohy u číslicově řízených strojů.

Přesnost regulací souvisí s parametry zátěže, tj. momentem setrvačnosti zátěže, kroutícím momentem a třením celé soustavy. Rychlost motoru se mění při změnách kteréhokoliv z parametrů soustavy. Nejdůležitější je volba motoru. Proto pro dosažení vysoké přesnosti regulace střední hodnoty rychlosti motoru musí být zvolen správný typ motoru s minimální časovou elektromechanickou konstantou a s dostatečnou výkonovou rezervou.

Na každém regulačním zařízení podle uvedených principů náleží vyhodnocovací část, která

216 034

216 034 měřenou veličinu přemění do vhodné elektrické podoby a část regulační, kde srovnáním s žádanou hodnotou vznikne signál pro regulaci rychlosti motoru ve vhodném smyslu.

Známá zapojení pro regulaci rychlosti motoru reagují na zjištěný rozdíl mezi naměřenou a požadovanou velikostí rychlosti tak, že podle okamžitého rozdílu rychlosti zvýší nebo sníží okamžitou rychlost motoru tak, aby výsledný rozdíl rychlostí se blížil k nule.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru podle vynálezu, jehož podstata spočívé v tom, že první vstup bloku měření je spojen s blokem pro vyhodnocení j-tého měření a druhý vstup tohoto bloku meření je spojen s referenčním zdrojem časového intervalu. Výstup bloku měření je pře8 sumátor spojen s prvním vstupem komparátoru, jehož druhý vstup je spojen s blokem maximální odchylky. Výstup komparátoru je přes sériově zapojené bloky digitálně-analogového převodníku, výkonového členu, motoru a bloků pro vyhodnocení doby j-tého měření spojen s prvním vstupem bloku měření.

Pomocí přesného normálu kmitočtu se provádí číslicové měření okamžité rychlosti motoru, změřené odchylky od referenčního vzorku rychlosti se sčítají, a tím se získá celková odchylka od nastavené střední hodnoty rychlosti motoru, která po porovnání se zadanou hodnotou střední kvadratické odchylky definuje výsledný regulační signál. Po zpracování v digitálně-analogovém převodníku tento signál určuje korekční signál pro výkonový Sien regulační smyčky rychlosti motoru. Tak je zaručena regulace střední hodnoty rychlosti motoru s přesností lepěí než 0,01 % v časovém úseku měření.

Výhodou tohoto zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru je to, že při prodlužování uběhnuté dráhy, resp. doby, po kterou se provádí regulace střední hodnoty rychlosti motoru, se přesnost regulované střední hodnoty rychlosti motoru neustále zvyšuje.

Na připojeném výkrese je znázorněno blokové schéma pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru podle vynálezu.

První vstup bloku měření 2 j® spojen s blokem pro vyhodnocení j-tého měření 2 ^a druhý vstup tohoto bloku měření 1 je spojen s referenčním zdrojem časového intervalu 9.Výatup bloku měření 2 je přes sumátor 2 spojen s prvním vstupem komparátoru J, jehož druhý vstup je spojen s blokem maximální odchylky 2· Výatup komparátoru J Ú® přes sériově zapojené bloky digitálně-enalegového převodníku 4, výkonového členu 6, motoru 8 a bloku pro vyhodnocení doby j-tého měření 2 spojen s prvním vstupem bloku měření 2·

Blok měření 2 určuje velikost časové odchylky t^ doby j-tého měření tjj^ a doby referenčního měření t^ zadané referenčním zdrojem časového intervalu 2· ^v bloku sumátoru 2 dochází ke sčítání naměřených odchylek/^ t., které se pak v bloku komparátoru 2 porovnávají se zadanou hodnoV tou Obloku maximální odchylky 2» tedy dochází ke srovnání a výsledný číselný roédíl řídí přes digitálně-analogový převodník 4 výkonový člen 6 regulační smyčky rychlosti motoru 8, který je spojen s blokem pro vyhodnocení doby j-tého měření 2·

Pro zapojení podle vynálezu platí následující matematické vztahy: tjj - doba referenčního měření (zadaná hodnota rychloati)

Zs,t. - odchylka j-tého měření od referenční doby v

t_Nj - doba j-tého měření

216 034 (1)

T_c - celková doba regulace

T - střední doba jednoho měření n - počet měření <T - maximální chyba po proběhnutí n měření

Pro odchylku j-tého měření od referenční doby platí vztah:

Pro celkovou dobu regulace platí:

srn . T =

J'/

Střední dobu jednoho měření lze vyjádřit takto:

*Nj (2) .'i (t„ + t_á) <?JX (3) kde výraz ^j P^ředstavuá® směrodatnou odchylku od zadaná střední hodnoty.

Protože číslicová část regulační smyčky zajistí

At.Z 10 (4)

Z toho plyne, že střední doba jednoho měření s maximální chybou je dána vztahem:

T * t„ + i

10' (5) ^UN ň

Například:

Pro dosaženi požadované přesnosti 0= 1O^-U jmenovité rychlosti motoru bude zapotřebí minimálně n S*100 měření, což plyne ze vztahu (5).

10⁶ .in j ♦ 10⁴ . t„ 10⁶ . t_N

Tohoto zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru můžeme s úspěchem použít například u elipsometru a u všech zařízeni, kde je požadovaná regulace rychlosti motoru lepši než 10”² %.

Popsané zařízení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru umožňuje dosažení vysoká přesnosti regulace střední hodnoty rychlosti motoru. Tato metoda je vhodná tam, kde se jedná o nejvyšší nároky na přesnost regulace rychlosti motoru, jako například u elipsometru.

Claims (1)

1. Zapojení pro regulaci střední hodnoty rychlosti motoru, vyznačené tím, že první vstup bloku měření (1) je spojen s blokem pro vyhodnocení j-tého měření (7), druhý vstup tohoto bloku měření (1) je spojen s referenčním zdrojem časového intervalu (9), přičemž výstup bloku měření (1) je přes sumétor (2) spojen s prvním vstupem koraperátoru (3), jehož druhý vstup je spojen β blokem maximální odchylky (5), kde výetup komparátorů (3) je přes sériové spojení digitálně-analogového převodníku (4), výkonového členu (6), motoru (8) a bloku pro

   -ocení doby j-táho měření (7) epojen β prvním vstupem bloku měření (1) _v