RU1797094C - Digital servo system - Google Patents

Digital servo system

Info

Publication number
RU1797094C
RU1797094C SU894682923A SU4682923A RU1797094C RU 1797094 C RU1797094 C RU 1797094C SU 894682923 A SU894682923 A SU 894682923A SU 4682923 A SU4682923 A SU 4682923A RU 1797094 C RU1797094 C RU 1797094C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
pulse
converter
digital
mismatch
Prior art date
Application number
SU894682923A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вальдемар Анатольевич Вербицкий
Виталий Викторович Кузьменков
Олег Степанович Лукьянец
Виталий Дмитриевич Любецкий
Александр Сергеевич Михалев
Original Assignee
Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина filed Critical Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
Priority to SU894682923A priority Critical patent/RU1797094C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1797094C publication Critical patent/RU1797094C/en

Links

Landscapes

  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к цифровым след щим системам с бесконтактными двигател ми посто нного тока и может быть использовано в манипул ционных работах и других устройствах автоматики в качестве исполнительных след щих систем. Цель изобретени  - повышение быстродействи . Цифрова  след ща  система содержит измеритель 1 рассогласовани , блок2 выделени  модул , первый пороговый элемент 3. первый блок 4 умножени , цифровой широт- но-импульсный преобразователь 5, коммутатор 6 фаз, синхронный электродвигатель 7, датчик 8 положени  ротора, второй пороговый элемент 9, второй блок 10 умножени , преобразователь 11 код - частота импульсов. Цель изобретени  достигаетс  за счет введени  св зей второго входа и выхода первого блока умножени  соответственно с входом цифровой след щей системы и входом задани  цифрового широТно-имп льсн Ьго преобразовател  и изменени  конструкции последнего. 4 ил.The invention relates to digital servo systems with non-contact DC motors and can be used in manipulation work and other automation devices as executive servo systems. The purpose of the invention is to increase speed. The digital tracking system comprises a mismatch meter 1, a module isolation unit2, a first threshold element 3. a first multiplication unit 4, a digital pulse-width converter 5, a phase switch 6, a synchronous electric motor 7, a rotor position sensor 8, a second threshold element 9, the second block 10 multiplication, the Converter 11 code is the pulse frequency. The object of the invention is achieved by introducing the connections of the second input and output of the first multiplication unit, respectively, with the input of the digital servo system and the input of the digital wide-pulse converter and changing the design of the latter. 4 ill.

Description

елate

сwith

х| чx | h

ч о ю h o

Изобретение относитс , к цифровым след щим системам с бесконтактными двигател ми посто нного тока (БДПТ) и может быть использовано в манипул ционных роботах и других устройствах автоматики в качестве исполнительных след щих систем.The invention relates to digital servo systems with non-contact DC motors (DCBM) and can be used in manipulation robots and other automation devices as actuator servo systems.

Цель изобретени  - повышение быстродействи .The purpose of the invention is to increase speed.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема цифровой след щей системы; на фиг. 2 - функциональна  схема цифрового шйротно-импульсного преобразовател ; на фиг. 3 - эпюры основных координат системы-прототипа (фиг.З.а) и цифровой след щей системы (фиг.3,6) при отработке скачкообразного входного сигнала; на фиг. 4 приведены векторные диаграммы MJI-HHT- ных потоков статора Фс и ротора Фр дл  системы прототипа (фиг.4,а) и цифровой : след щей системы (фиг.4,6) в режиме БДПТ (t tn -1); в момент переключени  (t tn) и в дискретно-шаговом режиме системы (t tn+ + 1), (t tn + 2). .In FIG. 1 is a functional diagram of a digital tracking system; in FIG. 2 is a functional diagram of a digital pulse-width converter; in FIG. 3 is a diagram of the main coordinates of the prototype system (Fig. 3a) and the digital tracking system (Fig. 3,6) during the development of a spasmodic input signal; in FIG. Figure 4 shows vector diagrams of the MJI-HHT fluxes of the stator Фс and rotor Фр for the prototype system (Fig. 4, a) and digital: tracking system (Fig. 4,6) in the BJTT mode (t tn -1); at the time of switching (t tn) and in the discrete-step mode of the system (t tn + + 1), (t tn + 2). .

Цифрова  след ща  система содержит- (фиг. 1) измеритель 1 рассогласовани , блок 2 выделени  модул , первый пороговый элемент 3, первый блок 4 умножени , цифровой широтно-импульсный преобразователь 5, коммутатор б фаз, синхронный электродвигатель 7, датчик 8 положени  ротора, второй пороговый элемент 8, второй блок 10 умножени , преобразователь 11 код-частота импульсов.The digital tracking system comprises- (Fig. 1) a mismatch meter 1, a module isolation unit 2, a first threshold element 3, a first multiplication unit 4, a digital pulse-width converter 5, a b phase switch, a synchronous motor 7, a rotor position sensor 8, a second threshold element 8, a second multiplication unit 10, a pulse-frequency-code-converter 11.

Цифровой широтно-импульсный преобразователь 5 содержит (фиг. 2) блок 12 формировани  адреса, блок 13 преобразовани  адреса, первый сумматор 14, измеритель 15 рассогласовани , блок ограничени  рассогласовани  16, второй сумматор 17, преобразователь 18 кода глубины модул ции в коды фазных управл ющих импульсов, широтно- импульсный модул тор 19, генератор,20 несущей частоты,.The digital pulse-width converter 5 contains (Fig. 2) an address generating unit 12, an address converting unit 13, a first adder 14, a mismatch meter 15, a mismatch limiting unit 16, a second adder 17, a modulation depth code converter 18 to phase control codes pulses, pulse-width modulator 19, generator, 20 carrier frequency ,.

Цифрова  след ща  система работает следующим образом.The digital tracking system operates as follows.

Блоки 12, 13 при работе системы в режиме непрерывного управлени  отключены и на второй вход сумматора 14 поступает нуль. При переходе системы в шаговый режим в блоке 12 записываетс  текущее значение кода угла положени  ротора, которое в дальнейшем измен етс  за счет импульсов , поступающих с преобразовател  11. В зависимости от знака ошибки к выходному коду блока 12 в блоке 13 прибавл етс  код, соответствующий углу ±90° эл,град. Таким образом формируетс  поле статора, магнитный поток которого Фс перпендикул рен магнитному потоку ротора Фр, и момент.Blocks 12, 13 when the system is in continuous control mode are disabled and zero arrives at the second input of adder 14. When the system enters the step mode, in block 12, the current value of the rotor angle code is recorded, which is subsequently changed by pulses from the converter 11. Depending on the error sign, the code corresponding to the angle is added to the output code of block 12 in block 13 ± 90 ° el. Thus, a stator field is formed, the magnetic flux of which FS is perpendicular to the magnetic flux of the rotor Фр, and the moment.

00

55

00

55

00

55

00

55

00

55

развиваемый при этом двигателем,  вл етс  тормоз щим. При любом режиме работы системы на выходе сумматора 14 формируетс  код углового положени  пол  статора, на выходе измерител  15 -,код угла рассогласовани  между пол ми Фс и Фр, который ограничиваетс  при помощи блока 16 в пределах ±90° эд. градусе в, что предотвращает выпадение двигател  из синхронизма. В преобразователе 18 записаны коды длительностей и знаки (например, гармонических ) импульсов m функций, сдвинутых на угол 2 /т радиан, которые поступают на входы модул тора 19, где.преобразуютс  в широтно модулированные последовательности импульсов.the engine being developed in this case is braking. In any mode of operation of the system, the code of the angular position of the stator is generated at the output of the adder 14, and the code of the meter 15 - at the output of the meter, the code of the angle of inconsistency between the fields Фс and Фр, which is limited by block 16 to within ± 90 ° ed. degree in, which prevents the engine from falling out of synchronism. The converter 18 contains codes of durations and signs (e.g. harmonic) of pulses of m functions shifted by an angle of 2 / t radians, which are fed to the inputs of modulator 19, where they are converted into pulse-width modulated pulse sequences.

Блок 13 может быть выполнен путем синтеза комбинационных схем с использованием арифметико-логических устройств, в шаговом режиме он выполн ет операцию сложени  (вычитани ) над выходным кодом блока 12 и двоичным представлением угла в 90 эл. град, .которое однозначно определ етс  коэффициентом передачи датчика положени  ротора и числом пар полюсов электрической машины.Block 13 can be performed by synthesis of combinational circuits using arithmetic logic devices; in step mode, it performs an addition (subtraction) operation on the output code of block 12 and a binary representation of an angle of 90 e. hail, which is uniquely determined by the transfer coefficient of the rotor position sensor and the number of pole pairs of the electric machine.

Комбинационные схемы по сигналам знака ошибки sign A 0 и выходного сигнала AUn порогового элемента Дип позвол ют выбрать дл  реализации одну из функций арифметико-логического устройства (АЛУ): А + В или А - В, где А - входы АЛУ, на которые поступает код блока 12; В - входы АЛУ, код на которые соответствует углу в 90 эл.град. В статическом режиме ошибка системы равна нулю, пороговый элемент 9 имеет выходное значение равное 1, а пороговый элемент 3 - нулевой сигнал. В результате на первый вход сумматора 14 поступает нулевой сигнал . Поскольку ошибка системы равна нулю, импульсы на выходе преобразовател  11 отсутствуют и модул тор 19 генерирует последовательности импульсов посто нной скважности. При этом поле статора неподвижно , максимально по величине и угол поворота его относительно ротора равен а - aresinMH/M0. Таким образом, в режиме поко  двигатель развивает синхронизирующий момент, полностью компенсирующий .момент нагрузки на валу при нулевом рассогласовании , т.е. данна  система, как и прототип, обладает астатизмом по отношению к моментным возмущени м..The combination schemes for the signals of the error sign sign A 0 and the output signal AUn of the threshold element Dip allow you to choose one of the functions of the arithmetic logic device (ALU) for implementation: A + B or A - B, where A are the inputs of the ALU to which the code arrives block 12; B - inputs of the ALU, the code for which corresponds to an angle of 90 el. In static mode, the system error is zero, threshold element 9 has an output value of 1, and threshold element 3 has a zero signal. As a result, the first input of the adder 14 receives a zero signal. Since the system error is zero, there are no pulses at the output of the converter 11, and the modulator 19 generates sequences of pulses of a constant duty cycle. In this case, the stator field is motionless, maximum in magnitude, and its rotation angle relative to the rotor is equal to а - aresinMH / M0. Thus, in the idle mode, the engine develops a synchronizing moment that fully compensates for the moment of load on the shaft at zero mismatch, i.e. This system, like the prototype, has astatism with respect to moment disturbances.

При подаче на вход системы скачкообразного задающего воздействи  Дф код модул  рассогласовани  I Д0 больше порога срабатывани  порогового элемента 3. в результате на его выходе присутствует высокий уровень, а на выходе пороговогоWhen applying to the input of the system a jump-like setting action Df, the code of the mismatch module I D0 is greater than the threshold of the threshold element 3. As a result, there is a high level at its output, and at the output of the threshold

элемента 9 - низкий. Преобразователь 11 отключен от блока 12 и задающее воздействие поступает на первый вход сумматора 14, на второй вход которого поступает 0, т.к. блоки 12, 13 выключены сигналом AUn. На входе измерител  .15 присутствует код разности Дф - Л#о и если он больше по абсолютному значению кода, соответствующего 90 эл.градусов, то он ограничиваетс  блоком 16, после чего он складываетс  с кодом угла положени  ротора. Таким образом, система работает в непрерывном режиме. По мере отработки задающего воздействи  рассогласовани  уменьшаетс  и в некоторый момент t tn и происходит переключение пороговых элементов 3 и 9. При этом в блоке 12 записываетс  текущее значение кода датчика, выходной код блока 4 обнул етс , преобразователь 11 через блок 10 подключаетс  к блоку 12, кроме того, по сигналам ДПп и sign Доопредел етс  режим р аботы блока 13 так, что магнитный поток Фс поворачиваетс  на 180 эл.градусов , т.е. в блоке 13 осуществл етс  прибы- вание кода, соответствующего углу в 90 эд.градусов при Д# 0, и вычитание при IД0 0, к выходному коду блока 12. Двигатель начинает эффективно тормозитьс , т.к. пол  статора и ротора перпендикул рны . Вследствие ненулевого рассогласовани  с преобразовател  11 поступают импульсы и поле статора продолжает вращатьс  в том же направлении, при этом двигатель продолжает тормозитьс .element 9 is low. The Converter 11 is disconnected from the block 12 and the driving action is applied to the first input of the adder 14, the second input of which 0, because blocks 12, 13 are turned off by the signal AUn. At the input of the meter .15 there is a difference code Дф - Л # о, and if it is larger in absolute value of the code corresponding to 90 electrical degrees, then it is limited to block 16, after which it is added to the rotor angle code. Thus, the system operates continuously. As the mastering effect is worked out, the mismatch also decreases at some time t tn and the threshold elements 3 and 9 are switched over. In this case, the current value of the sensor code is recorded in block 12, the output code of block 4 is reset, the converter 11 is connected through block 10 to block 12, in addition, the operation mode of block 13 is determined from the signals of the DPP and sign. So that the magnetic flux Фс is rotated by 180 electric degrees, i.e. in block 13, the code corresponding to the angle of 90 degrees is arrived at D # 0, and subtracted at ID0 0, to the output code of block 12. The engine starts to brake effectively, because floor of the stator and rotor perpendicular. Due to nonzero mismatch, pulses are received from converter 11 and the stator field continues to rotate in the same direction, while the motor continues to brake.

При недетерминированных моментах возмущени  поле ротора в системе-прототипе может уйти вперед, что приведет к увеличению рассогласовани  между пол ми больше, чем 90 эд.градусов, что в свою очередь повлечет выпадение двигател  из синхронизма . Поэтому ограничитель 15With non-deterministic moments of disturbance, the rotor field in the prototype system can go forward, which will lead to an increase in the mismatch between the fields by more than 90 degrees, which in turn will cause the engine to fall out of synchronism. Therefore limiter 15

Claims (1)

Формула изобретени  Цифрова  след ща  система, содержаща  измеритель рассогласовани , подключенный через последовательно соединенные блок выделени  модул , первый пороговый элемент к первому входу первого блока умножени , выход блока выделени  модул  через второй пороговый элемент подключен к первому входу второго блока умножени , к второму входу которого через преобразователь код-частота импульсов подключен выход измерител  рассогласовани , соединённого суммирующимSUMMARY OF THE INVENTION A digital tracking system comprising a mismatch meter connected through a series-connected module selection unit, a first threshold element to a first input of a first multiplication unit, an output of a module selection unit through a second threshold element connected to a first input of a second multiplication unit, to a second input of which a code-to-pulse converter is connected to the output of a mismatch meter connected by a summing ограничивает,абсолютное значение между пол ми $с и з на уровне эл, градусов, что вызывает сохранение наибольшего тормо-. з щего момента и предотвращает нарушение работы системы.limits, the absolute value between the fields $ c and s at the level of e, degrees, which causes the preservation of the greatest brake. current moment and prevents disruption of the system. Указанные коммутации привод т к тому , что, начина  с момента времени t tn, двигатель и система в целом начинают работать как шаговые. Этот режим характеризуетс  тем, что магнитное поле статорных обмоток двигател  перемещаетс  в пространстве дискретно, на один шаг с приходом каждого нового импульса от преобразовател  11, частота которых определаетс  рассогласованием Д# и законом преобразовани . При этом знак момента на валу электродвигател  определ етс  взаимной ориентацией магнитных.потоков ротора Фр и статора Фс. Такой режим работы системы будет продолжатьс  до момента времени t IK, когда рассогласование системы Д# станет равным нулю Д# 0. При этом угол поворота магнитного потока статора относительно равен:These commutations lead to the fact that, starting from the time t tn, the engine and the system as a whole begin to work as stepping. This mode is characterized by the fact that the magnetic field of the stator windings of the motor moves discretely in space, one step with the arrival of each new pulse from the converter 11, the frequency of which is determined by the mismatch D # and the transformation law. The sign of the moment on the motor shaft is determined by the mutual orientation of the magnetic fluxes of the rotor Фр and the stator Фс. This mode of operation of the system will continue until the time t IK, when the mismatch of the system D # becomes equal to zero D # 0. In this case, the rotation angle of the stator magnetic flux is relatively equal to: , Мн a arcsin -j-gMO, Mn a arcsin -j-gMO Таким образом, поворот пол  статора на 180 эл.градусов в момент перехода из непрерывного режима в шаговый и использование насыщени  рассогласовани  между пол ми статора и ротора позвол ют существенно повысить быстродействие цифровой след щей системы.Thus, a 180 degree rotation of the stator polarity at the moment of transition from continuous to step mode and the use of saturation of the mismatch between the stator and rotor fields can significantly increase the speed of the digital tracking system. Предлагаема  цифрова  след ща  система наиболее эффективно может быть использована в манипул ционных роботах, где требуетс  высокое быстродействие, недопустимы перерегулировани , а нагрузочный момент на валу электродвигател The proposed digital tracking system can be most effectively used in handling robots where high speed is required, overshoots are unacceptable, and the load moment on the motor shaft измен етс  в широких пределах.varies widely. входом с входом цифровой след щей системы , цифровой широтно-импульсный преобразователь , содержащий последовательно соединенные блок формировани  адреса, блок преобразовани  адреса, подключенный знаковым входом к знаковому входу цифрового широтно-импульсного преобразовател , а управл ющим входом - к его управл ющему входу и управл ющему входу блока формировани  адреса, частотный и адресный входы которого  вл ютс  частотным входом и входом обратной св зи цифровогоширотно-импульсногоan input with the input of a digital servo system, a digital pulse-width converter, which contains a series-connected address generation unit, an address conversion unit connected by a sign input to the sign input of a digital pulse-width converter, and a control input to its control input and control the input of the address generation unit, the frequency and address inputs of which are the frequency input and the feedback input of the digital pulse-width pulse зовател , последовательно соединенные преобразователь кода глубины модул ции в коды фазных управл ющих импульсов, щи- ротно-импульсный модул тор, подключенный тактовым входом к выходу генератора несущей частоты, а выходом - к выходу цифрового широтно-импульсного преобразовател , соединенному через последовательно включенные коммутатор фаз, синхронный электродвигатель, датчик положени  ротора с вычитающим входом измерител  рас- Ьогласовани  и входом обратной св зи цифрового широтно-импульсного преобразовател , управл ющий, частотный и знаковый входы которого соединены соответственно с выходами второго порогового элемента, второго блока умножени  и знаковым разр дом выхода измерител  рассогласовани , о т л и ч з ю щ а   с   тем, что.a converter, a serial converter of the modulation depth code into phase control pulse codes, a pulse-width modulator connected by a clock input to the output of the carrier frequency generator, and an output to an output of a digital pulse-width converter, connected via series-connected phase switch , synchronous electric motor, rotor position sensor with subtracting input of disbalance meter and feedback input of digital pulse-width converter, controlling frequency the sign and sign inputs of which are connected respectively to the outputs of the second threshold element, the second multiplication unit and the sign bit of the output of the mismatch meter, which is due to the fact that. с целью повышени  быстродействи , вход цифровой след щей системы соединен с .вторым входом первого блока умножени , подключенного выходом к входу задани  цифрового широтно-импульсного преобра- зовател , в который введены два сумматора, измеритель рассогласовани  и блок ограничени  рассогласовани , вход задани  цифрового широтно-импульсного преобразовател  через последовательно соединенные первый сумматор, измеритель рассогласовани , блок ограничени  рассогласовани , второй сумматор подключен к адресному входу посто нного запоминающего устройства , выход блока преобразовани  адреса соединен с вторым входом первогЪ сумматора , а адресный вход блока формировани  адреса - с вторыми входами измерител  рассогласовани  и второго сумматора.in order to improve performance, the input of the digital tracking system is connected to the second input of the first multiplication unit, connected by the output to the reference input of the digital pulse-width converter, into which two adders, a mismatch meter, and a mismatch limiting block, are entered a pulse converter through a series-connected first adder, a mismatch meter, a mismatch limit block, the second adder is connected to an address input device, the output of the address conversion unit is connected to the second input of the first adder, and the address input of the address generation unit is connected to the second inputs of the mismatch meter and the second adder. ФигЗFigz оabout Фс. /Fs / м„-; (m „-; ( да:Yes: , , #Ј и /,, # Ј and / i-in. i-in. ZVZv S-Р-,лЈS-R-, lЈ ьb ;; АAND //
SU894682923A 1989-04-27 1989-04-27 Digital servo system RU1797094C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894682923A RU1797094C (en) 1989-04-27 1989-04-27 Digital servo system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894682923A RU1797094C (en) 1989-04-27 1989-04-27 Digital servo system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1797094C true RU1797094C (en) 1993-02-23

Family

ID=21443605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894682923A RU1797094C (en) 1989-04-27 1989-04-27 Digital servo system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1797094C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1730610, кл. G 05 D 11/01. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5023538A (en) PWM inverter apparatus for controlling rotating magnetic flux in a.c. motors
US4644234A (en) Four quadrant control circuit for a brushless three-phase d.c. motor
EP0466673A1 (en) Inverter
GB2104691A (en) Control of brushless motors
JPS63290184A (en) Digital commutator
JPS5972991A (en) Controller for motor
US3577057A (en) System for controlling the speed of a motor utilizing pulse width modulation
US5644205A (en) Asynchronous motor power supply control system
US4028600A (en) Method and apparatus for slow speed operation of an inverter controlled rotating field machine
US5495160A (en) Digital sine wave generator and motor controller
Sathiakumar et al. Microprocessor-based field-oriented control of a CSI-fed induction motor drive
RU1797094C (en) Digital servo system
Alidoust Aghdam et al. Implementation of high performance microstepping driver using FPGA with the aim of realizing accurate control on a linear motion system
Kohan et al. Adaptive control of variable reluctance motors using spline functions
SU1730610A1 (en) Digital tracking system
EP0466672A1 (en) Inverter
RU2085018C1 (en) Induction motor speed governor
SU1182619A1 (en) Device for stabilizing rotational speed of d.c. motor
SU1417162A1 (en) Device for controlling stepping motor with step splitting
RU1812599C (en) Brushless motor
SU1667000A1 (en) Automatic controller
SU1577060A1 (en) Ac electric drive
RU1818675C (en) Method of control of thyratron motor
SU1117813A1 (en) Asynchronous electric drive
SU1159146A1 (en) Digital closed electric drive