RU2002361C1

RU2002361C1 - Электропривод дл остронаправленной антенны

Info

Publication number: RU2002361C1
Authority: RU
Inventors: тников Владимир Сергеевич Сыром; Владимир Александрович Зубков; Сергей Иванович Верхов
Original assignee: Московский Лесотехнический Институт
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1993-10-30

Description

Общим и главным недостатком всего вышеизложенного вл етс то, что все они позвол ют незначительно увеличить диапазон рабочих частот импульсов управлени и, как следствие, расширить диапазон нормальной работы электропривода остронаправленной антенны, базирующегос на использовании шагового двигател , работающего по разомкнутому контуру.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению вл етс электропривод, базирующийс на использовании шагового двигател , работающего по разомкнутому контуру совместно с последним вышеизложенным принципом улучшени динамических характеристик шагового двигател , который вз т за прототип и состоит из информационного входа, входа направлени вращени , формировател импульсов, электронного коммутатора, усилител мощности , шагового двигател , силового редуктора.

Главным недостатком прототипа вл етс то обсто тельство, что прототип позво- л ет отрабатывать лишь те частоты следовани импульсов управлени , вырабатываемые системой наведени , и тем самым развивать соответствующие скорости вращени выходного вала, величины которых не превышают величину частоты приемистости шагового двигател при заданной величине нагрузки на выходном валу привода без ухудшени точности его позиционировани ,

Целью изобретени вл етс расширение диапазона работы электропривода остронаправленной антенны. Цель достигаетс тем, что в электроприводе остронаправленной антенны дополнительно используют центральный блок управлени двигател ми, блок управлени двигателем посто нного тока, двигатель посто нного тока, силовой редуктор двигател посто нного тока, силовой редуктор электропривода, выход которого вл етс выходным валом электропривода, а первый вход которого соединен с выходом силового редуктора двигател посто нного тока, вход которого соединен с выходом двигател посто нного тока, каждый вход которого соединен с соответствующим выходом блока управлени двигателем посто нного тока, первый вход которого соединен с первым выходом центрального блока управлени двигател ми, а второй вход - с вторым выходом центрального блока управлени двигател ми, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формировател импульсов, первый вход центрального блока управлени двигател ми соединен с информационным входом, второй вход центрального блока управлени двигател ми соединен с входом направлени вращени - движени антенны,

второй вход силового редуктора электопри- вода соединен с выходом силового редуктора .

При этом при поступлении по информационному входу кода частоты следовани

0 импульсов управлени , соответствующа величина частоты которого не превышает частоту шагового двигател , выше которой происходит потер шага, работает только канал шагового двигател , В противном слу5 чае работает и канал двигател посто нного тока в соответствии с заданным сигналом по входу направлени вращени . Все механические соединени между соответствующими силовыми редукторами электропривода

0 жесткие. Технические характеристики двигател посто нного тока выбираютс таким образом, чтобы его номинальный момент вращени был аналогичен моменту вращени шагового двигател , а скорость холосто5 го хода - требуемой максимальной скорости вращени выходного вала электропривода с учетом передаточных соотношений силовых редукторов привода. При этом требуемое значение максимальной скорости определ 0 етс системой наведени и передаетс посредством информационного входа в виде кода частоты следовани импульсов управлени , соответствующего идеализированному шаговому двигателю (как если бы

5 пон тие частоты приемистости отсутствовало ), с учетом передаточных соотношений соответствующих силовых редукторов привода .

Совокупность отличительных призна0 ков не обнаружена в источниках технической и патентной литературы дл решени поставленной задачи расширени диапазона нормальной работы электропривода остронаправленной антенны, что позвол ет

5 сделать вывод о соответствии за вл емого решени критери м изобретени новизна и существенные отличи .

На фиг. 1 представлена структурна схема электропривода остронаправленной ан0 тенны, котора содержит информационный вход 1, вход 2 направлени вращени , формирователь 3 импульсов, электронный коммутатор 4, усилитель 5 мощности, шаговый двигатель 6, силовой редуктор 7, централь5 ный блок 8 управлени двигател ми, блок 9 управлени двигателем посто нного тока, двигатель 10 посто нного тока, силовой редуктор 11 двигател посто нного тока, силовой редуктор 12 электропривода, выход которого вл етс выходным валом электропривода , а первый вход которого соединен с выходом силового редуктора 11 двигател посто нного тока, вход которого соединен с выходом двигател 10 посто нного тока, каждый вход которого соединен с соответствующим выходом блока 9 управлени двигателем посто нного тока, первый вход которого соединен с первым выходом центрального блока 8 управлени двигател ми, а второй вход - с вторым выходом центрального блока 8 управлени двигател ми, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами формировател 3 импульсов, первый вход центрального блока 8 управлени двигател ми соединен с информационным входом 1, второй вход центрального блока 8 управлени двигател ми соединен с входом 2 направлени вращени , второй вход силового редуктора 12 электропривода соединен с выходом силового редуктора 7, каждый выход формировател 3 импульсов соединен с соответствующим входом электронного коммутатора 4, каждый выход которого соединен с соответствующим входом усилител 5 мощности, каждый выход которого соединен с соответствующим входом фазы шагового двигател б, выход которого соединен с входом силового редуктора 7.

В качестве центрального блока управлени двигател ми использован блок, структурна схема которого представлена на фиг. 2 и состоит из регистра 13 кода частоты управл ющих импульсов, элемента 14 сравнени , анализатора 15 знака, преобразовател код-частота 16, триггера 17 направлени вращени , посто нного запоминающего устройства 18, содержащего код частоты приемистости шагового двигател , формировател 19 командных импульсов двигател посто нного тока, первый вход которого соединен с первым выходом анализатора 15 знака, а второй - с выходом триггера 17 направлени вращени , вход которого соединен с входом 2 направлени вращени , информационный вход 1 соединен с входом регистра 13 кода частоты управл ющих импульсов, выход которого одновременно соединен с третьим входом преобразовател код-частота 16 и вторым входом элемента 14 сравнени , первый вход которого соединен с выходом посто нного запоминающего устройства 18, одновременно выход посто нного запоминающего устройства 18 соединен с четвертым входом преобразовател код-частота 16, выход элемента 14 сравнени соединен с входом анализатора 15 знака, второй выход которого соединен с первым входом преобразовател код-частота 16, второй

вход которого соединен с первым выходом анализатора 15 знака, выход преобразовател код-частота 16 соединен с первым входом формировател 3 импульсов, второй вход которого соединен с выходом триггера

17направлени вращени , первый и второй выходы формировател 19 командных импульсов двигател посто нного тока соединены соответственно с первым и вторым

0 входами блока 9 управлени двигател посто нного тока.

При этом работа центрального блока управлени двигател ми заключаетс в следующем . При поступлении из системы

5 наведени на информационный вход 1 кодовой комбинации сигналов, определ ющих частоту следовани импульсов управлени на фазы шагового двигател , данна кодова комбинаци заноситс в регистр 13 кода

0 частоты управл ющих импульсов. Аналогично при поступлении сигнала, однозначно определ ющего направление, на вход 2 направлени вращени данный сигнал заноситс в триггер 17 направлени вращени .

5 Под действием сигналов, содержащихс в регистре 13 кода частоты управл ющих импульсов , происходит занесение его содержимого и содержимого посто нного запоминающего устройства 18 в элемент 14

0 сравнени . Одновременно содержимое регистра 13 кода частоты управл ющих импульсов поступает на третий вход преобразовател код-частота 16. Элемент 14 сравнени путем вычитани содержимо5 го посто нного запоминающего устройства

18и содержимого регистра 13 частоты управл ющих импульсов формирует кодовую комбинацию разности, котора поступает на вход анализатора 15 знака. Поддействи0 ем сигналов на входе анализатор 15 знака формирует сигнал активизации следующим образом. Если знак разности неотрицателен , что соответствует тому, что величина частоты приемистости шагового двигател ,

5 содержаща с в посто нном запоминающем устройстве 18, не превосходит величину частоты следовани управл ющих импульсов, содержащуюс в регистре 13 кода частоты управл ющих импульсов, то ана0 лизатор 15 знака передает сформированный сигнал на первый вход преобразовател код-частота 16. В этом случае с первого выхода анализатора 15 знака на первый вход формировател 19 командных импуль5 сов двигател посто нного тока и второй вход преобразовател код-частота сигнала не поступает. При этом если на втором выходе анализатора 15 знака находитс нулева кодова комбинаци сигналов, то дан- ный блок не вырабатывает сигналы

активизации, что соответствует в дальнейшем прекращению работы всего привода. Если же знак разности отрицателем, то наоборот: с второго выхода анализатора 15 знака на первый вход преобразовател код- частота 16 сигнал не поступает, а с первого выхода анализатора 15 знака на первый вход формировател 19 командных импульсов двигател посто нного тока и второй вход преобразовател код-частота 16 сиг- нал1 поступает. Наличие сигнала на первых входах преобразовател код-частота 16 и формировател 19 командных импульсов двигател посто нного тока приводит эти блоки в активное, рабочее состо ние. В про- тивном случае, вышеперечисленные блоки наход тс в режиме ожидани . Исключение составл ет преобразователь код-частота 16: он может находитьс в активном состо нии и при наличии сигнала на его втором входе.

Если на первом входе преобразовател код-частота 16 присутствует сигнал активизации , то под его вли нием преобразователь код-частота 16 формирует импульсы, частота следовани которых определ етс кодовой комбинацией сигналов на его третьем входа. Если же на втором входе преобразовател код-частота 16 присутствует сигнал активизации, то под его вли ни- ем преобразователь код-частота 16 формирует импульсы, частота следовани которых определ етс кодовой комбинацией сигналов на его четвертом входе. Данные импульсы с выхода преобразовател код-частота 16 поступают на первый вход формировател 3 импульсов, на второй вход которого поступает сигнал из триггера 17 направлени вращени . При поступлении сигнала активизации на первый вход формировател 19 командных импульсов двига- тел посто нного тока он вырабатывает сигнал таким образом, что на первом его выходе присутствует данный сигнал при одном направлении вращени (в это врем сигнал на его втором выходе отсутствует) и, наоборот, сигнал присутствует на втором его выходе и отсутствует на первом при другом направлении вращени , определ емом сигналом на втором входе формировател 19 командных импульсов двигател посто- нного тока.

В качестве блока управлени двигателем посто нного тока может использоватьс комбинационна схема, осуществл юща коммутацию корных клемм двигател посто нного тока с номинальным напр жением его питани . При этом в зависимости от присутстви сигнала на том или ином входе блока управлени двигател посто нного тока пол рность коммутируемого напр жени такова, что обеспечивает вращение выходного вала двигател посто нного тока в требуемом направлении.

Принцип действи предлагаемого электропривода остронаправленной антенны заключаетс в следующем.

По информационному входу 1 на первый вход центрального блока 8 управлени двигател ми поступает из системы наведени кодова комбинаци сигналов, определ юща величину частоты следовани импульсов управлени на фазы шагового двигател 6, тем самым определ требуемую скорость вращени выходного вала электропривода. Одновременно по входу 2 направлени вращени на второй вход центрального блока 8 управлени двигател ми поступает из системы наведени сигнал, однозначно определ ющий требуемое направление вращени выходного вала электропривода. Под действием этих сигналов центральный блок 8 управлени двигателем осуществл ет сравнение величины заданной частоты с величиной частоты приемистости шагового двигател . В зависимости от результата сравнени работа электропривода разбиваетс на два следующих режима.

1. Если величина частоты приемистости шагового двигател превосходит величину заданной частоты.

В этом случае центральный блок 8 управлени двигател ми вырабатывает импульсы и передает их со своего третьего выхода на первый вход формировател 3 импульсов, частота следовани которых определ етс величиной, заданной системой наведени частоты. Кроме того, центральный блок 8 управлени двигател ми передает со своего четвертого выхода на второй вход формировател 3 импульсов сигнал направлени вращени , идентичный сигналу с входа 2 направлени вращени , заданного системой наведени . Других сигналов в этом режиме работы центральный блок 8 управлени двигател ми не вырабатывает. В данном режиме работы электропривода канал двигател посто нного тока находитс в нерабочем состо нии. Формирователь 3 импульсов под действием сигналов с его первого и второго входов вырабатывает сигналы по лини м св зи, соответствующие фазам шагового двигател 6, частота следовани которых определ етс частотой поступлени импульсов на его первый вход, а последовательность возбуждени фаз - направлением вращени , соответствующего сигналу, поступившему на его второй вход. Данные сигналы поступают на входы электронного коммутатора 4, который их

распредел ет в соответствии со способом коммутации фаз шагового двигател 6. Далее распределенные сигналы с выходов электронного коммутатора 4 поступают на входы усилител 5 мощности, который пре- образует их к виду сигналов, непосредственно воспринимаемых фазами шагового двигател 6. При этом если потенциал выходных сигналов с электронного коммутатора 4 низкий, то сигналы с соответствующих выходов усилител 5 мощности на соответствующие фазы шагового двигател 6 не поступают. Если же потенциал высокий, то возбуждаетс соответствующа фаза двигател , Под действием сигналов с выходов усилител 5 мощности ротор шагового двигател 6 приходит в движение, которое посредством силового редуктора 7 поступает на второй вход силового редуктора 12 электропривода , который в свою очередь преоб- разует его в механическое перемещение выходного вала привода, характеризующеес заданной системой наведени скоростью движени .

2. Если величина частоты приемистости шагового двигател не превосходит величину заданной частоты,

В этом случае центральный блок 8 управлени двигател ми вырабатывает командные импульсы, которые в зависимости от сигнала, поступившего на него с информационного входа 2 направлени вращени , либо с первого, либо с второго выхода центрального блока управлени двигател ми поступают соответственно либо на пер- вый, либо на второй вход блока 9 управлени двигателем посто нного тока. Одновременно центральный блок 8 управлени двигател ми вырабатывает импульсы и передает их со своего третьего выхода на первый вход формировател 3 импульсов, частота следовани которых соответствует частоте приемистости шагового двигател 6. Дальнейша отработка импульсов данной

Claims

Формула изобретени

ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ОСТРОНАПРАВЛЕННОЙ АНТЕННЫ, содержащий шаговый двигатель, механически св занный с силовым редуктором, усилитель мощности, выходы которого соединены с соответствующими входами шагового двигател , электронный коммутатор, выходы которого соединены с соответствующими входами усилител мощности, формирователь импульсов управлени шагового двигател с информационным входом и входом направлени вращени , выходы которого соединены с соответствующими входами

частоты каналом шагового двигател происходит идентично вышеописанной работе в первом режиме.

Под действием командных импульсов, пришедших на тот или иной вход, блок 9 управлени двигателем посто нного тока коммутирует корные клеммы двигател 10 посто нного тока номинальным напр жением его питани , пол рность которого обеспечивает вращение выходного вала двигател 10 посто нного тока в требуемом направлении. Механическое перемещение выходного вала двигател 10 посто нного тока посредством силового редуктора 11 двигател посто нного тока передаетс на первый вход силового редуктора 12 электропривода , который в свою очередь преобразует перемещение с обоих каналов к механическому перемещению выходного вала электропривода, обеспечива таким образом заданную скорость его движени .

При необходимости останова выходного вала привода на информационный вход 1 подаетс нулева кодова комбинаци сигналов , под действием которой центральный блок 8 управлени двигател ми перестает вырабатывать сигналы на все свои выходы, что приводит к останову двигателей.

Таким образом, предложенное техническое решение позвол ет расширить диапазон работы электропривода остронаправленной антенны, базирующегос на использовании шагового двигател , работающего по разомкнутому контуру,

(56)1. Дискретный электропривод с шаговыми двигател ми. Под общ. ред. М.Г.Чилики- на. М.: Энерги , 1971.
2.Ивоботенко В.А., Козаченко В.Ф. Под ред. Л.А.Садовского. Шаговый электропривод в робототехнике. М., МЭИ, 1984.
3.A.Hughes. High Speed Operation of Stepping Motors, Electronics and Power. 1978, vol. 24, № 10.

электронного коммутатора, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона работы электропривода, в него введены двигатель посто нного тока, механически св занный с силовым редуктором, блок управлени двигателем посто нного тока, выходы которого соединены с соответствующими входами двигател посто нного тока , центральный блок управлени двигател ми с информационным входом и входом направлени движени антенны, составленный из регистра кода частоты управл ющих импульсов, элемента сравнени , анализатора знака, входом соединенного с выходом элемента сравнени , преобразовател код - частота, посто нного запоминающего устройства, выход которого соединен с четвертым входом преобразовател код - частота и с первым входом элемента сравнени , второй вход которого соединен с третьим входом преобразовател код - частота и выходом регистра кода частоты управл ющих импульсов, вход которого вл етс информационным входом центрального блока управлени двигател ми, формировател командных импульсов двигател посто нного тока и триггера направлени вращени , вход которого вл етс входом направлени движени антенны центрального блока управлени двигател ми, а выход - четвертым выходом указанного блока и соединен с вторым входом формировател командных импульсов двигател посто нного тока, первый вход которого соединен с вторым входом преобразовател код - ча0

5

0

стота и первым выходом анализатора знака , второй выход которого соединен с первым входом преобразовател код частота , выход которого образует третий выход центрального блока управлени двигателем, первый и второй выходы которого образованы выходами формировател командных импульсов двигател посто нного тока и соединены соответственно- с входами блока управлени двигател посто нного тока, информационный вход и вход направлени вращени формировател импульсов управлени шагового двигател соединены соответственно с третьим и четвертыми выходами центрального блока управлени двигателем, и силовой редуктор электропривода, механически св занный с силовыми редукторами шагового двигател и двигател посто нного тока, выходной вал которого вл етс выходным валом электродвигател .

/ г

И

if

tptsfl

(pt/Ј.2