NL8701438A

NL8701438A - Aandrijfsysteem en een motorbekrachtigingssysteem voor toepassing in het aandrijfsysteem.

Info

Publication number: NL8701438A
Application number: NL8701438A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1989-01-16
Also published as: KR890001258A; KR0129170B1; EP0297642A1; DE3875397D1; JP2718698B2; US4888543A; DE3875397T2; EP0297642B1; JPS6419993A

Description

fc 4 PHN 12.153 1 N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN.

Aandrijfsysteem en een motorbekrachtigingssysteem voor toepassing in het aandrijfsysteem.

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfsysteem omvattende een meerfasige lineaire of roterende motor van het synchrone type met een stator, met een rotor of translator en met tenminste twee fasewikkelingen, een incrementeel rotor of translatorpositiemeetsysteem 5 ingericht voor het in afhankelijkheid van de bewegingsrichting van de rotor of translator vermeerderen of verminderen van een positiemeetwaarde p in reactie op detectiepulsen en een motorbekrachtigingsysteem voor het opwekken van bekrachtigingsstromen in de fasewikkelingen met sterktes die periodieke funkties zijn van de 10 positiemeetwaarde p, waarbij de perioden van de funkties overeenkomen met een rotor of translatorverplaatsing van 360 graden electrisch en waarbij het faseverschil tussen de door de periodieke funkties bepaalde bekrachtigingsstromen constant is.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een 15 motorbekrachtigingssysteem voor toepassing in het aandrijfsysteem.

Dergelijke systemen zijn bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US 4.390.827.

Het bekende aandrijfsysteem omvat een lineaire motor met een stator welke een aantal opeenvolgende permanente magneten met 20 afwisselende polariteit bevat en een translator met. twee fasewikkelingen, welke translator ten opzichte van de stator beweegbaar is opgesteld. De positie van de translator ten opzichte van de stator wordt vertegenwoordigd door de telstand van een digitale teller die in het incrementele detectiesysteem opgenomen is. De tellerstand fungeert 25 als adres voor een tweetal geheugens waarin twee periodieke funkties met een onderling faseverschil van 90 graden in tabelvorm zijn opgeslagen. Met behulp van vermenigvuldigers wordt een stuursignaal, dat de gewenste amplitude van de bekrachtigingsstroom vertegenwoordigt, vermenigvuldigd met de funktiewaa-rden die aan de uitgangen van de 30 geheugens worden afgegeven. Bij een dergelijk aandrijfsysteem wordt de positie van het door de fasewikkelingen opgewekte translatormagneetveld ten opzichte van het statormagneetveld steeds door de actuele positie 8701438 ΡΗΝ 12.153 2 * van de translator vastgelegd. Daarbij zijn de funkties zo gekozen dat de door de bekrachtigingsstromen opgewekte krachten bij een constante waarde van het stuursignaal een van de translatorpositie onafhankelijke maximale waarde hebben. Het is belangrijk dat de positiemeetwaarde 5 steeds de actuele translatorpositie vertegenwoordigt. Namelijk bij verschil tussen de door de positiemeetwaarde vertegenwoordigde translatorpositie en de actuele translatorpositie zullen de opgewekte krachten lager zijn dan de genoemde maxima.

Op het moment van het in bedrijfstellen van het 10 aandrijfsysteem dient de positiemeetwaarde in overeenstemming te worden gebracht met de actuele rotor of translatorpositie. Echter bij een incrementeel positiemeetsysteem zal de actuele translatorpositie op dit moment in het algemeen niet bekend zijn. Vanwege dit nadeel wordt vaak een absoluut positiemeetsysteem toegepast, omdat bij een 15 dergelijk meetsysteem bij het inschakelen van het meetsysteem wel direct de actuele positie bekend is. Vergeleken met een incrementeel positiemeetsysteem heeft een absoluut positiemeetsysteem echter het bezwaar dat het constructief erg complex is.

Bij een andere, oplossing die aan het genoemde bezwaar van 20 het incrementeel positiemeetsysteem tegemoet komt, wordt voorafgaand aan het in bedrijfstellen van het aandrijfsysteem de rotor of translator naar een bekende referentiepositie verplaatst en vervolgens wordt de positiemeetwaarde ingesteld op een waarde die in overeenstemming is met de bekende referentiepositie.

25 Het instellen van de beginwaarde kan bijvoorbeeld geschieden door de fasewikkelingen te bekrachtigen met bekrachtigingsstromen die behoren bij een willekeurige positiemeetwaarde, waardoor de rotor of translator een bekende voorkeurstand zal innemen. Vervolgens kan dan de beginwaarde ingesteld 30 worden door de genoemde willekeurige positiemeetwaarde met een vooraf bepaalde waarde te veranderen. Het instellen van de beginwaarde kan ook geschieden door de motor als stappenmotor of synchroonmotor te bedrijven ten einde de rotor of translator naar de bekend referentiepositie, bijvoorbeeld een mechanische aanslag, te bewegen en 35 vervolgens de beginwaarde overeenkomstig deze referentiepositie in te stellen.

De hiervoorgenoemde methodes voor het instellen van de 8701438 PHN 12.153 3 beginwaarden hebben alle het nadeel dat bij het instellen van de bekrachtiging van de motor de rotor of translator een ongecontroleerde beweging uitvoert. Dit is vooral nadelig indien het aandrijfsysteem in een robot of ander type positioneringssysteem wordt toegepast. Bij 5 dergelijke positioneringssystemen mag het positioneringsorgaan zich slechts binnen een beperkte toegestane werkruimte bewegen. Door de ongecontroleerde bewegingen bestaat het gevaar dat het positioneringsorgaan buiten de toegestane werkruimte geraakt, waardoor bijvoorbeeld als gevolg van een botsing van het positioneringsorgaan 10 tegen een buiten de toegestane werkruimte opgesteld object schade aan het object of positioneringsorgaan kan ontstaan.

In het algemeen worden lineaire motoren voorzien van door de translator bediende eindschakelaars welke zijn opgesteld aan de uiteinden van de stator. Met behulp van deze eindschakelaars wordt de 15 bekrachtiging van de motor onderbroken zodra de translator een uiteinde van de stator bereikt. Indien bij het in bedrijfstellen van het aandrijfsysteem de translator zich in de nabijheid van een eindschakelaar bevindt kan het voorkomen dat als gevolg van de ongecontroleerde beweging van de translator de eindschakelaar wordt 20 bediend waardoor de bekrachtiging onderbroken wordt. Een dergelijke ongewenste storing is slechts te verhelpen door de translator bij de eindschakelaar weg te trekken.

De uitvinding stelt zich ten doel een aandrijfsysteem volgens de aanhef te verschaffen waarbij het incrementeel 25 positiemeetsysteem op een juiste beginwaarde voor de positiemeetwaarde ingesteld wordt zonder dat daarbij ongecontroleerde rotor of translatorbewegingen optreden. Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat het motorbekrachtigingsysteem instelmiddelen omvat voor het in een tijdsinterval voorafgaand aan het in bedrijfstellen van het 30 motorbekrachtigingsysteem instellen van de positiemeetwaarde op een beginwaarde waarbij de kracht die door deze beginwaarde bepaalde bekrachtigingsstromen wordt opgewekt maximaal is, waartoe de instelmiddelen zijn voorzien van signaal opwekkende middelen voor het in opeenvolgende tijdsintervallen in de fasewikkelingen opwekken van 35 meetwisselstromen met amplitudes die gelijk zijn aan K maal de funktiewaarden van de periodieke funkties voor een aantal verschillende hulpwaarden ten einde een rotor of translator trillingen te veroorzaken 870 1 438 jr PHN 12.153 4 met amplitudes die klein zijn ten opzichte van de periode van de periodieke funkties en van middelen voor het daarbij bepalen van de optimale hulpwaarde waarvoor, bij een voorafbepaalde relatie tussen de tekens van de meetwisselstromen en de richting van de daardoor opgewekte 5 krachten, de verhouding tussen amplitude van de trilling en K maximaal is en voor het instellen van de beginwaarde van de positiewaarde p op de aldus bepaalde optimale hulpwaarde. Bij het aandrijfsysteem volgens de uitvinding voert de rotor of translator bij de instelling van de beginwaarde voor de positiemeetwaarde slechts een trilling uit, waarvan 10 de ampliturde verwaarloosbaar klein is ten opzichte van de met de periode van de periodieke funkties overeenkomende afstand , zodat tijdens de instelling van de beginwaarde de rotor of translator niet noemenswaardig verplaatst wordt in vergelijking met de verplaatsing naar de voorkeurstand bij het inschakelen van de bekrachtiging bij een 15 willekeurige positiemeetwaarde.

Een uitvoeringsvorm van het aandrijfsysteem wordt gekenmerkt doordat de instelmiddelen zijn ingericht voor het bepalen van die hulpwaarde waarbij de verhouding tussen de amplitude van de trilling en K minimaal is en voor het vervolgens door verandering van deze 20 hulpwaarde met een waarde overeenkomend met een rotor of translatorverplaatsing van negentig graden electrisch bepalen van de beginwaarde voor de positiewaarde. Doordat in de buurt van het minimum van de genoemde verhouding de verandering van de genoemde verhouding als funktie de hulpwaarde maximaal is kan de bij dit minimum behorende 25 hulpwaarde zeer nauwkeurig bepaald worden. Aangezien de beginwaarde voor de positiewaarde een met negenig electrische graden overeenkomende waarde verschilt van de bij het verhoudingsminimum behorende positiemeetwaarde, kan dus door aanpassing van de laatstgenoemde positiemeetwaarde een zeer nauwkeurige waarde voor de optimale 30 positiemeetwaarde verkregen worden.

Een verdere uitvoeringsvorm van het aandrijfsysteem welke wordt gekenmerkt doordat de instelmiddelen zijn ingericht voor het itecratief bepalen van de optimale positiemeetwaarde heeft het voordeel dat in bijzonder korte tijd de optimale positiemeetwaarde wordt 35 verkregen. Bij een dergelijk aandrijfsysteem neemt het verschil tussen de hulpwaarde die de amplitude van de meetwisselstromen vast legt en de eindwaarde van de hulpwaarde bij een toememend aantal iteratiestappen 8701438 PHN 12.153 5 af, met het gevolg dat de verhouding tussen de amplitude van de trilling en de waarde van K eveneens afneemt. Een uitvoeringvorm van het aandrijfsysteem, gekenmerkt doordat de instelmiddelen zijn ingericht voor het verhogen van de waarde van K bij een afnemende verhouding 5 tussen de amplitude van de trilling en de waarde van K, heeft dan ook het voordeel dat de amplitude van de trilling steeds klein blijft. De uitvinding alsmede verdere voordelen hiervoor zal hierna in detail beschreven worden onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 10, waarin 10 figuur 1 schematisch een doorsnede toont van een lineaire meerfasige synchroonmotor van een gebruikelijke soort, figuur 2 een uitvoeringsvorm van het aandrijfsysteem volgens de uitvinding toont, figuur 3 de door de bekrachtigingsstromen opgewekte 15 krachten F1, F2, F3 en de som Ft van deze krachten toont als funktie van de positiemeetwaarde p, figuur 4 het verloop van de som Ft toont als funktie van het verschil tussen de positiemeetwaarde P en de werkelijke translatorpositie p*, 20 figuur 5 de meetwisselstromen im1, im2, im3, de daardoor veroorzaakte kracht Fm, translatorsnelheid V en translatorverplaatsing S toont als funktie van de tijd, figuur 6 het stroomdiagram van een subroutine VIBRAT voor het opwekken van de in figuur 5 getoonde meetwisselstromen im1, im2 en 25 im3 toont, figuur 7 het stroomdiagram toont van een subroutine MOVEF welk tijdens de uitvoering van de subroutine VIBRAT wordt aangeroepen, figuur 8a en 8b het stroomdiagram tonen van een instelprogramma voor het instellen van de optimale beginwaarde van de 30 positiemeetwaarde, figuur 3 de tijdens de uitvoering van de subroutine MOVEF bepaalde meetwisselstromen im1, im2 en im3 toont als funktie van de tijd, en figuur 10 ter uitlegging van het instelprogramma het 35 verloop van de variabele ROPOS, de variabele RESULT en de door de meetwisselstromen opgewekte kracht Ft tijdens de uitvoering van het instelprogramma toont.

870 1438 PHN 12.153 6

Figuur 1 toont schematisch een doorsnede van een meerfasige synchrone lineaire motor 1 van een gebruikelijke soort. De motor 1 omvat een stator 2 en een translator 5 die in de door een pijl 4 aangegeven richting ten opzichte van stator 2 beweegbaar is 5 opgesteld. De stator 2 omvat een aantal permanent magnetische noordpolen 6, welke worden afgewisseld door een aantal magnetische zuidpolen 7. De translator 5 is voorzien van vertandingen 8,9 en 10 met schoenvormige uiteinden die zich tegenover de stator bevinden. Om de vertandingen 8, 9 en 10 zijn respectievelijk fasewikkelingen 11, 12 en 13 10 aangebracht. Ten behoeve van de positiebepaling van de translator 5 is de motor 1 voorzien van een optische lineaal van een gebruikelijke soort, welke een langgerekte strook 14 omvat waarop equidistante (niet weergegeven) merktekens zijn aangebracht. Een optische detector 15 is tegenover de strook 14 bevestigd op de translator 5 voor het detecteren 15 van de merktekens. In reaktie op de detectie van de merktekens geeft de optische detector 15 eerste en tweede pulsvormige signalen Vp1 en Vp2 af met een frequentie, die evenredig met de snelheid waarmee de translator 5 zich ten opzichte van de stator 2 beweegt. Het faseverschil tussen het eerste en tweede pulsvormig signaal bedraagt afhankelijk van de 20 bewegingsrichting van de translator 5 negentig of twee honderd en zeventig graden. Een voorbeeld van een dergelijke optische liniaal en optische detektor is in detail beschreven in de Europese octrooiaanvrage 0074767. De pulsvormige signalen Vp1 en Vp2 worden toegevoerd aan een digitale computer 20 van een gebruikelijke soort (zie figuur 2). De 25 computer 20 is geladen met een positiebepalingsprogramma van een gebruikelijke soort voor het in reactie op pulsen van de pulsvormige signalen Vp1 en Vp2 en in afhankelijkheid van de door het faseverschil tussen de signalen Vpl en Vp2 aangegeven richting vermeerderen of verminderen van een positiemeetwaarde p met een correctiewaarde. De 30 strook 14, de optische detector 15 en de computer 20 vormen tezamen een zogeheten incrementeel translatorpositiemeetsysteem. De computer 20 is verder geladen met een bekrachtigingsstroombepalingsprogramma voor het berekenen van de gewenste waarden ig.1, ig2 en ig3 van de bekrachtigingsstromen 11, 12 en 13 voor de fasewikkelingen 11, 12 en 13 35 volgens periodieke funkties f1, f2 en f3 van de positiemeetwaarde p. Dergelijke periodieke funkties kunnen bijvoorbeeld bestaan uit de sinusfunkties welke door de onderstaande relaties 1 zijn aangeduid.

8701438 PHN 12.153 . 7 . Echter ook andere periodieke funkties, zoals periodieke blokvormige of trapeziumvormige funkties zijn in principe geschikt. ig1 = f1 (p) = u sin p ig2 = f2 (p) = u sin (p + 120). (1) 5 ig3 = f3 (p) = u sin (p + 240)

In de relaties (1) is u een maat voor de gewenste amplitude van de bekrachtigingsstromen. De berekende waarden van ig1, ig2 en ig3 worden in de vorm van digitale codes toegevoerd aan respectievelijk digitaal/analoog omzetters 21, 22 en 23 welk de digitale codes omzetten 10 in analoog signalen die de gewenste waarde van de bekrachtigingsstromen vertegenwoordigen. Deze analoge signalen worden toegevoerd aan versterkingsschakelingen 24, 25 en 26 voor het opwekken van de bekrachtiginsstromen 11, 12 en 13 voor de fasewikkelingen 11, 12 en 13 met sterktes die overeenkomen met de door de analoge signalen 15 vertegenwoordigde gewenste waarden ig1, ig'2 en ig3. De computer 20 vormt tezamen met de digitaal/analoog omzetters 21, 22 en 23 en de versterkerschakelingen 24, 25 en 26 een motorbekrachtigingssysteem voor een driefasige synchone motor, waarbij de fasewikkelingen 11, 12 en 13 Worden bekrachtigd met stromen 11, 12 en 13 die die periodieke funkties 20 (relaties (1)) zijn van de positiemeetwaarde p. Het incrementede positiemeetsysteem is zo geschaald dat de periode van de periodieke funkties overeenkomen met de translatorverplaatsing van drie honderd en zestig graden electrisch. Bij de hiergetoonde driefasige synchroon motor kunnen de door de stromen 11, 12 en 13 opgewekte krachten worden 25 voorgesteld door de volgende relaties: F1 = c.u, sin (p) sin (p*) F2 = c.u. sin (p + 120) sin (p* + 120) F3 = c.u. sin (p + 240) sin (p* + 240) waarin p* de werkelijke positie van de translator ten opzichte van de 30 stator aangeeft en c een motor constante is die de verhouding tussen de stroom en de daardoor veroorzaakte kracht aangeeft. In figuur 3 zijn de krachten F1, F2 en F3 als funktie van de positiemeetwaarde p weergegeven voor p gelijk aan p*. Bovendien is in figuur 3 de som Ft van de krachten F1, F2 en F3 weergegeven. Zoals uit figuur 3 blijkt is de 35 som Ft van de krachten onafhankelijk van de translatorpositie p*. Figuur 4 toont het effect op de som Ft van de krachten, indien de positiemeetwaarde p een afwijking vertoont ten opzichte van de 8701438 f.

PHN 12.153 8 werkelijke translatorpositie p*.

Uit figuur 4 blijkt duidelijk dat voor een optimale krachtopwekking door de lineare motor het belangrijk is dat het verschil tussen p en p* gelijk aan nul of gelijk aan een veelvoud van 360 graden electrisch 5 is. Daar een incrementeel positiemeetsysteem slechts positieveranderingen ten opzichte van een beginwaarde detecteert is het noodzakelijk voor een optimaal funktioneren van de motor 1 dat voorafgaand aan het in bedrijfstellen van dat motorbekrachtigingssysteem allereerst de positiemeetwaarde p op een waarde ingesteld wordt waarbij 10 de somkracht Ft maximaal is. De computer 20 is geladen met een instelprogramma voor het instellen van de beginwaarde van de postiemeetwaarde, welk programma wordt uitgevoerd voordat door aanroeping van het bekrachtigingsstroombepalingsprogramma het motorbekrachtigingssysteem in bedrijf wordt gesteld. Een uitvoeringsvorm 15 van het aandrijfsysteem volgens de uitvinding waarbij bij de instelling van de positiemeetwaarde de translators slechts over een afstand overeenkomend met enkele electrische graden beweegt zal in het hierna volgende beschreven worden. Daarbij worden de fasewikkelingen 11, 12 en 13 bekrachtigd met meetwisselstromen im1, im2 en im3 waarvan de 20 amplitude gelijk is aan de K. f1(ROPOS), K.f2(ROPOS) en K.f3(R0P0S), waarin ROPOS een hulpvariabele voorstelt die overeenkomt met een bepaalde xotorpositie en waarin de funkties f1, f2 en f3 overeenkomen met de funkties f1, f2 en f3 uit relaties (1), en waarin K een versterkingsfaktor voorstelt. Als gevolg van de de door 25 meetwisselstromen iml, im2 en im3 opgewekte krachten zal de translator een trilling uitvoeren. De amplitude en frequenties van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 zijn zo gekozen dat de amplitude van de translatortrilling overeenkomt met slechts enkele graden electrisch bedragen. In dat geval kan de verhouding tussen de meetwisselstromen 30 im1, im2 en im3 en de daardoor opgewekte krachten als constant beschouwd worden in het trillingsgebied, zodat de translator 5 een kracht Fm met constante amplitude Fm en wisselend teken uitgeoefent, waarbij de amplitude Fm van de kracht gelijk is aan 3/2 C.K, cos (ROPOS - p*). Geschikte vormen van de wisselstromen im1, im2 en im-3, de daardoor 35 veroorzaakte kracht Fm, de translatorsnelheid V en de translatorverplaatsing S zijn als funktie van de tijd t weergegeven in figuur 5 voor een waarde van ROPOS die overeenkomt met vijf en veertig 87 0 1 43 5

A

ΡΗΝ 12.153 9 graden electrisch. Het zij opgemerkt dat ook andere vormen van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 bijvoorbeeld een sinusvorm, in principe bruikbaar zijn. Door nu de fasewikkelingen 11, 12 en 13 in opeenvolgende intervallen T telkens te bekrachtigen met 5 meetwisselstromen im1, im2 en. im3 dié behoren bij verschillende waarden van ROPOS en tegelijkertijd de amplitude voor de daardoor veroorzaakte translatortrillingen te bepalen, kan die waarde van ROPOS gevonden worden waarvoor de verhouding tussen de amplitude van de translatortril1ing en K, en dus de verhouding tussen Fm en K, maximaal 10 is. Deze waarde van ROPOS komt overeen met de optimale beginwaarde van de positiemeetwaarde p.

Figuur 6 en figuur 7 tonen bij wijze van voorbeeld een stroomdiagram van een programma voor het opwekken van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 met de in figuur 5 weergegeven vorm.

15 Het programma bevat een subroutine MOVEF (fig. 7) voor het opwekken van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 gedurende een eerste tijdsinterval gelijk aan 1/8 T, gevolgd door een tweede tijdsinterval van eveneens 1/8 T waarin de polariteit van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 tegengesteld is aan de polariteit in de eerste tijdsinterval (zie 20 fig.9} Bovendien wordt tijdens deze periode een maat TEMP voor de tijdens deze periode veroorzaakte translatorverplaatsing bepaald. Voor dit doel bevat de subroutine MOVEF een aantal programmastappen S71, ..

., S76, waarbij de stap S71 bestaat uit een initiatiestap waarin de waarde van TEMP en een hulpvariabele in de vorm van de integer 1 op nul 25 gezet worden. Vervolgens wordt in stap S72 de variabele po gelijkgemaakt aan de momentane waarde van de positiemeetwaarde p. Bovendien wordt in stap S72 de waarde van im1, im2 en im3 afgeleid uit de waarde van K van ROPOS volgens de onderstaande relaties im1 = K. f1 (ROPOS) 30 im2 .= K. f2 (ROPOS) im3 = K. f3 (ROPOS)

Verder worden de waarden van im1, im2 en im3 uitgevoerd naar de digitaal/analoog omzetters 24, 25 en 26 opdat de fasewikkelingen gevoed worden met meetwisselstromen met sterktes die met deze waarden van im1, 35 im2 en im3 overeenkomen. Stap S72 wordt, gevolgd door stap S73 waarin gedurende een tijdsinterval van 1/8 T gewacht wordt totdat stap S74 wordt uitgevoerd, Gedurende dit.tijdsinterval blijven de sterktes van de 8701438 $ » PHN 12.153 10 stromen im1, im2 en im3 constant. Bij de uitvoering van stap S74 wordt de waarde van TEMP vermeerderd met de waarde p-po, welke waarde de verplaatsing van de translator tijdens de wachttijd van 1/8 T vertegenwoordigt. Vervolgens wordt de waarde van K geïnverteerd tijdens 5 de uitvoering van stap S75, waarna de stappen S72, S73r S74 nogmaals met een geïnverteerde waarde van K worden uitgevoerd. Tijdens de subroutine VIBRAT (zie fig.6) wordt de subroutine MOVEF tijdens de uitvoering van de stappen S62, S65, S67 en S610 een viertal keer aangeroepen, waarbij de waarde van K na de eerste aanroep (S62) en de derde aanroep 10 (S67) wordt geïnverteerd tijdens de uitvoering van respectievelijk stap S64 en S69, Aldus wordt het in figuur 5 getoonde verloop van de meetwisselstromen ira1, im2 en im3 verkregen. De waarde van TEMP die de translatorverplaatsing gedurende de uitvoering van de procedure MOVEF aanduidt is in figuur 5 voor respectievelijk de eerste, tweede, derde en 15 vierde aanroep aangegeven met de vectoren 50, 51, 52, en 53. Het zij opgemerkt dat de waarden van TEMP na de tweede en derde aanroep van MOVEF tegengesteld zijn aan de waarden van TEMP na de eerste en vierde aanroep MOVEF. Gedurende de uitvoering van de stappen S63, S66, S68 en S69 wordt uit de waarden van TEMP een maat RESULT voor de amplitude van 20 de translatortrilling bepaald, door de waarde RESULT in stap S63 en S69 te vermeerderen met TEMP, en in stap S66 en S68 RESULT te verminderen met de waarde van TEMP. Indien de door de meetstromen iml, im2 en im3 opgewekte kracht slechts weinig hoger is dan de wrijvingskrachten dan zal de translator wel bewegen, doch de waarde van RESULT in dan 25 onbetrouwbaar. Om te voorkomen dat verkeerde beslissingen worden genomen op grond van deze onbetrouwbare waarden, wordt in stap S612 en S613 de waarde van RESULT gelijk aan nul gemaakt, indien deze waarde een bepaalde drempelwaarde INPLEV niet overschrijdt. Verder wordt tijdens de uitvoering van de stap S614, de waarde met TEMP van K gelijk aan nul 30 gemaakt en wordt de subroutine MOVEF in stap S615 aangeroepen waardoor de stromen in de fasewikkelingen gedurende een tijdsinterval gelijk aan 1/4 T gelijk aan nul gehouden worden. Daarna wordt de waarde van K weer gelijk gemaakt aan de oorspronkelijke waarde (Ξ616) en wordt de subroutine VIBRAT beëindigd. Figuren 8a en 8b tonen het stroomdiagram 35 van een voorbeeld van een instelprogramma voor het instellen van de beginwaarde voor de positiemeetwaarde p, welk instelprogramma gebruik maakt van de subroutine VIBRAT voor het opwekken van de 8701438 PHN 12.153 11 ' i meetwisselstromen im1, im2 en im3 welke behoren bij in het instelprogramma bepaalde waarde van ROPOS en voor het bepalen van de amplitude van de daardoor veroorzaakte translatortrilling, welke amplitude wordt vertegenwoordigd door de variabele RESULT. Het 5 instelprogramma omvat twee deelprogramma's waarvan het eerste deelprogramma programmastappen S81, ... S88 (Fig. 8a) en waarvan het tweede deelprogramma de programmastappen S91, ...., S914 (Fig. 8b) omvat. Bij de uitvoering van het eerste deelprogramma wordt gezocht naar een waarde voor K en een waarde van ROPOS, waarbij de motor aanspreekt, 10 dat wil zeggen dat bij bekrachtiging van de door de waarde van K en ROPOS bepaalde meetwisselstromen im1, im2 en im3 er een translatortrilling wordt vastgesteld. Om te voorkomen dat de translator 5 direct bij aanvang van het zoekproces een trilling uitvoert met ongewenst grote amplitude wordt met lage waarde van K, hetgeen in lage 15 stroomsterkte van de meetwisselstromen im1, im2 en im3 resulteert,begonnen. De beginwaarde van ROPOS is gelijk aan nul gekozen, (S81). Bovendien wordt tijdens S81 een correctiewaarde DROPÖS op een met 90° electrisch overeenkomende waarde gesteld.

Het eerste deelprogramma omvat een programmalus, welke 20 wordt gevormd door de stappen S82, S85, Elke keer dat deze programmalus wordt doorlopen, wordt allereerst subroutine VIBRAT aangeroepen, waardoor er meetwisselstromen im1, im2 en im3 in de fasewikkelingen 11, 12 en 13 worden opgewekt met sterktes die worden voorgeschreven door de momentane waarde van K en ROPOS. Bovendien wórdt 25 tijdens de uitvoering van VIBRAT de waarde van RESULT die de amplitude van de door de meetwisselstromen veroorzaakte vertegenwoordigt, bepaald. Indien tijdens de uitvoering van S84 uit de waarde van RESULT blijkt dat er een translatortrilling heeft plaatsgevonden dan wordt het eerste deelprogramma verlaten en wordt de eerste programmastap S91 van 30 het tweede deelprogramma uitgevoerd. Echter in het geval dat de waarde van RESULT aangeeft dat er geen translatortrilling heeft plaatsgevonden bijvoorbeeld omdat de door de meetwisselstromen uitgeoefende kracht lager is dan de wrijvingskracht wordt de waarde van ROPOS vermeerderd met de correctiewaarde DROPOS en wordt de waarde van K verhoogd.

35 Vervolgens wordt de subroutine VIBRAT opnieuw aangeroepen met de nieuwe waarde voor ROPOS en K.

Zoals reeds eerder is beschreven wordt het eerste 8701438 ♦ t PHN 12.153 12 deelprogramma verlaten en wordt het tweede deelprogramma uitgevoerd, zodra tijdens de uitvoering van stap S84 een translatortrilling is vastgesteld. Tijdens de uitvoering van het tweede deelprogramma waarvan het stroomdiagram in figuur 8b is weergegeven, wordt die waarde van 5 ROPOS bepaald waarvoor de verhouding tussen de amplitude van de trilling en de waarde van K minimaal is. Het tweede deelprogramma zal hierna aan de hand van een voorbeeld uitgelegd worden. Bij de aanvang van het tweede deelprogramma wordt allereerst tijdens de uitvoering van S91 de variabele LDIR gelijk aan nul gemaakt. Deze variabele LDIR dient ter 10 aanduiding van het teken van de vorige waarde van RESULT.Na de uitvoering van stap S91 wordt de subroutine VIBRAT aangeroepen met de laatst bepaalde waarde van K en ROPOS. In figuur 10 zijn de waarde van K het verschil en ROPOS-p* bij aanvang van het tweede deelprogramma aangegeven met een punt 39. De waarde van K bij aanvang van tweede 15 deelprogramma zal in het vervolg kortweg met Ko aangeduid worden. Voor deze waarde Ko van K is in figuur 10 het verloop van de amplitude Fm van de kracht Fm voor door deze waarde Ko bepaalde waarde van im1, im2 en im3 worden opgewekt als funktie van ROPOS-p* weergegeve door de met verwijzingscijfer 50 aangeduide funktie. Stel dat bij aanvang van 20 het tweede deelprogramma het verschil ROPOS - p* en de daarbij in stap S92 bepaalde waarde van RESULT overeenkomen met de door het punt 39 in figuur 10 aangeduide waarden. In dat geval zal de computer 20 na uitvoering van de teststappen S93, S94 en S95 verder gaan met de uitvoering van stap S97, waarin de waarde van ROPOS wordt vermeerderd 25 met de correctiewaarde DR0P0S. Bovendien wordt tijdens de uitvoering van stap S97 de waarde van LDIR aangepast, waarna in stap S92 de subroutine VIBRAT nogmaals wordt aangeroepen met de nieuwe waarde van ROPOS. Indien zoals in figuur 10 is aangegeven de nieuwe waarde van ROPOS - p* nog steeds is kleiner dan negentig graden, zal de door punt 40 aangegeven 30 waarde van RESULT na de uitvoering van de subroutine VIBRAT nog steeds positief zijn.

Aangezien de waarde van RESULT in de waarde van LDIR beide positief zal na teststappen S93, S94 en S95 de waarde van ROPOS weer met de correctiewaarde DR0P0S vermeerderd worden in stap S97.

35 Vervolgens wordt de subroutine VIBRAT met de nieuwe waarde van ROPOS

aangeroepen. Nu blijkt echter dat de waarde van RESULT gelijk aan nul is (zie punt 41) omdat bijvoorbeeld de kracht Fm op de translator zover is 8701438

J

PHN 12.153 13 afgenomen dat de wrijving niet meer wordt overwonnen. In dat geval wordt in stap S98 de waarde van K verhoogd en wordt de subroutine VIBRAT nogmaals voor de verhoogde waarde van K aangeroepen (Het verloop van amplitude Fm van de kracht Fm voor de verhoogde waarde is 5 aangegeven met verwijzingscijfer 52). Nu blijkt dat de bij de translator uitgeoefende kracht zover toegenoemen is dat wel een translatortrilling, . en dus een aan nul ongelijke waarde van RESULT wordt verkregen (zie punt 42). Daar het vershil ROPOS p* overeenkomt met een waarde die groter is dan 90° is de kracht Fm van teken omgekeerd, zodat de waarde van 10 RESULT negatief wordt.

. Na de uitvoering van de teststappen S93 en S94 wordt dan teststap S910 uitgevoerd. Tijdens de uitvoering van deze teststap wordt een verandering in het teken van LDIR geöetekteerd, waarna de correctiewaarde in stap S911 wordt verkleind en vervolgens wordt in stap 15 S912.de waarde van DROPOS met deze verkleinde waarde van DROPOS

verminderd. Bovendien wordt de waarde van LDIR aangepast in stap S913, waarna subroutine VIBRAT opnieuw wordt aangeroepen. De waarde van RESULT blijkt nu weer nul te zijn (zie punt 43), zodat bij de uitvoering van stap S98 de waarde van K opnieuw wordt verhoogd. Het verloop van

A

20 Fm voor deze nieuwe waarde van K is aangeduid met de funktie 53.Na verhoging van de waarde van K in stap S98 wordt de door punt 44 aangegeven positieve waarde voor RESULT gevonden, waarna de waarde van DROPOS weer wordt verkleind in stap S96 en de waarde van ROPOS met deze verkleinde waarde wordt vermeerderd in stap S97. Na aanroepen van de 25 subroutine VIBRAT blijkt de waarde van RESULT de door punt 45 aangegeven waarde nul te hebben zodat de waarde van K opnieuw verhoogd wordt (Het A · _ · · - verloop van Fm voor de nieuwe waarde van K is aangeduid met verwijzingscijfer 54). Na aanroep van de subroutine VIBRAT met de verhoogde waarde van K is de waarde van RESULT negatief (punt 46).

30 De waarde van DROPOS wordt weer verkleind en wordt de subroutine VIBRAT nogmaals aangeroepen met een met de verkleinde waarde van DROPOS aangepaste waarde van ROPOS. De waarde van RESULT is nu weer positief (punt 47), zodat de waarde van DROPOS opnieuw wordt verkleind. De met deze nieuwe waarde van DROPOS aangepaste waarde ROPOS is aangeduid met 35 punt 48. Het verschil tussen DROPOS en p* is nu nagenoeg gelijk aan 90° gewerden, hetgeen betekent, dat de door de meetstromen imt, im2, im3 uitgeoefende krachten vrijwel nul geworden zijn. De waarde van 8701438 PHN 12.153 14 RESULT is dan ook gelijk nul na de aanroep van de subroutine VIBRAT. Vervolgens wordt de uit stappen S98, S99, S92 en S93 bestaande programmalus een aantal malen doorlopen, waarbij steeds de waarde van K verhoogd wordt. (Het verloop van Fm voor opeenvolgende 5 verhogingen van K is aangeduid met de verwijzingscijfers 55, 56 en 57. Aangezien de verhouding tussen de uitgeoefende kracht Fm en de waarde van K vrijwel nul is bij de bereikte waarde van ROPOS, zal de waarde van RESULT gelijk aan nul blijven. De programmalus wordt onderbroken op het moment dat de waarde van K een maximale waarde MAXLEV overschrijdt, 10 (S99).

Bij het verlaten van de programmalus komt het verschil tussen ROPOS en p* overeen met negentig graden electrisch. De beginwaarde voor de postiemeetwaarde p die gelijk moet zijn aan de waarde van p* kan dan in stap S914 evenvoudig bepaalt worden door de 15 waarde van ROPOS met negentig graden te verminderen waarna het instelprogramma verlaten kan worden.

In het hiervoor beschreven instelprogramma wordt begonnen met een kleine waarde van K, welke wordt, verhoogd naar mate de waarde van ROPOS -p* korter bij de eindwaarde komt. Het zal duidelijk zijn dat 20 dit niet noodzakelijk is, maar dat het bijvoorbeeld ook mogelijk is om te beginnen met een hoge waarde van K en deze gedurende het gehele instelprogramma konstant te houden. Echter het hiervoor beschreven instelprogramma met een tijdens de uitvoering van het programma veranderende waarde van K heeft het voordeel dat de amplitude van de 25 translatortrilling steeds klein is.

Het zij verder opgemerkt dat bij het beschreven instelprogramma die waarde van ROPOS gezocht wordt waarbij de verhouding tussen de amplitude van de translatortrilling en K gelijk aan nul is. het zal eveneens duidelijk zijn dat het in principe ook mogelijk is om 30 die waarde van ROPOS te zoeken waarvoor deze verhouding maximaal is. Echter het zoeken van het nulpunt in de verhouding kan nauwkeuriger uitgevoerd worden omdat de verandering van de genoemde verhouding in de buurt van het nulpunt veel groter is dan in de buurt van het maximum van deze verhouding.

35 Tenslotte wordt opgemerkt dat de hiervoor beschreven uitvinding eveneens toepasbaar is in aandrijfsystemen welke roterende synchroon motoren omvatten in plaats van een lineaire synchroonmotor 8701438 ΐ *ϊ ΡΗΝ 12.153 15 zoals hiervoor beschreven.

8701438

Claims

1. Aandrijfsysteem omvattende een meerfasige lineaire of roterende motor van het synchrone type met een stator, met een rotor of translator en met tenminste twee fasewikkelingen, een incrementeel rotor of translatorpositiemeetsysteem ingericht voor het in afhankelijkheid 5 van de bewegingsrichting van de rotor of translator vermeerderen of verminderen van een positiemeetwaarde (p) in reactie op detectiepulsen en een motorbekrachtigingsysteem voor het opwekken van bekrachtigingsstromen ig1, ig2 en ig3 in de fasewikkelingen met sterkstes die periodieke funkties f1, f2, f3 zijn van de 10 positiemeetwaarde (p), waarbij elk van de perioden van de funkties overeenkomen met een rotor of statorverplaatsing van 360 graden electrisch en waarbij het faseverschil tussen de door de periodieke funkties f1, f2, f3 bepaalde bekrachtigingsstromen constant is met het kenmerk dat het motorbekrachtigingsysteem instelmiddelen omvat voor het 15 in een tijdsinterval voorafgaand aan het in bedrijfstellen van het motorbekrachtigingsysteem instellen van de positiemeetwaarde op een beginwaarde waarbij de kracht die door deze beginwaarde bepaalde bekrachtigingsstromen wordt opgewekt maximaal is, waartoe de instelmiddelen zijn voorzien van signaal opwekkende middelen voor het in 20 opeenvolgende tijdsintervallen in de fasewikkelingen opwekken van meetwisselstromen iml, im2, im3 met amplitudes die gelijk zijn aan K maal de funktiewaarden f1 (ROPOS), f2 (R0P0S), f3 (R0P0S)) van de periodieke funkties voor een aantal verschillende hulpwaarden (ROPOS) ten einde een rotor of translator trillingen te veroorzaken met 25 amplitudes die klein zijn ten opzichte van de periode van de periodieke funkties en van middelen voor het daarbij bepalen van de optimale hulpwaarde (ROPOS) waarvoor, bij een voorafbepaalde relatie tussen de tekens van de meetwisselstromen en de richting van de daardoor opgewekte krachten, de verhouding tussen amplitude van de trilling en K maximaal 30 is en voor het instellen van de beginwaarde van de positiewaarde (p) op de aldus bepaalde optimale hulpwaarde (ROPOS).

2. Aandrijfsysteem volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de instelmiddelen zijn ingericht voor het bepalen van de hulpwaarde (ROPOS) waarbij de verhouding tussen de amplitude van de trilling en K 35 minimaal is en voor het vervolgens door verandering van deze hulpwaarde met een waarde overeenkomend met een rotor of translatorverplaatsing van negentig- graden electrisch bepalen van de 870 1 438 3 PHN 12.153 17 de beginwaarde van de positiewaardé (p).

3. Aandrijfsysteem volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de instelmiddelen zijn ingericht voor het iteratief bepalen van de optimale hulpwaarde.

4. Aandrijfsysteem volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk dat de instelmiddelen zijn ingericht voor het verhogen van de waarde van K bij een afnemende verhouding tussen de amplitude van de trilling en de waarde van K.

5. Motorbekrachtigingsysteem voor toepassing in een 10 aandrijfsysteem volgens een der voorgaande conclusies. 870 1 438