RU2016269C1 - Method for controlling drive shaft rotation - Google Patents

Method for controlling drive shaft rotation Download PDF

Info

Publication number
RU2016269C1
RU2016269C1 RU92002270/29A RU92002270A RU2016269C1 RU 2016269 C1 RU2016269 C1 RU 2016269C1 RU 92002270/29 A RU92002270/29 A RU 92002270/29A RU 92002270 A RU92002270 A RU 92002270A RU 2016269 C1 RU2016269 C1 RU 2016269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
rotation
drive shaft
additional
feedback signal
Prior art date
Application number
RU92002270/29A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92002270A (en
Inventor
Л.П. Руссин
Original Assignee
Акционерное общество "КБ Руссина"
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 Акционерное общество "КБ Руссина" filed Critical Акционерное общество "КБ Руссина"
Priority to RU92002270/29A priority Critical patent/RU2016269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2016269C1 publication Critical patent/RU2016269C1/en
Publication of RU92002270A publication Critical patent/RU92002270A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: command signal is periodically supplied. A resulting working medium control signal of an actuating engine is formed by reducing the command signal by a feedback signal value. Translational motion of the actuating engine is converted to shaft rotation, the angle of rotation is measured to form the feedback signal. The feedback signal is formed by converting the measured angle of rotation to a periodical signal with an oscillation frequency equal to an actual value of the drive shaft revolutions per minute. An additional periodical command signal and an additional feedback signal with a constant phase shift relative to corresponding main signals are supplied and an additional resulting working medium flow control signal of an additional actuating engine is formed. EFFECT: improved accuracy. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к способам управления вращением приводного вала пневмо- или гидродвигателя, которые могут быть использованы в качестве основного силового или вспомогательного привода на транспорте, в машиностроении, станкостроении и т.п. The invention relates to engine building, and in particular to methods for controlling the rotation of the drive shaft of a pneumatic or hydraulic motor, which can be used as the main power or auxiliary drive in transport, in mechanical engineering, machine tool industry, etc.

Известен способ управления вращением приводного вала [1], основанный на формировании командного сигнала с последующим его преобразованием в механическое перемещение исполнительных двигателей и через преобразователь в круговое вращение приводного вала. A known method of controlling the rotation of the drive shaft [1], based on the formation of a command signal with its subsequent conversion into mechanical movement of the Executive motors and through the Converter in a circular rotation of the drive shaft.

Недостатком указанного способа является неравномерность вращения приводного вала и малый диапазон скоростей вращения. The disadvantage of this method is the uneven rotation of the drive shaft and a small range of rotational speeds.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ [2], включающий подачу периодического командного сигнала, формирование результирующего сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, угол поворота которого измеряют для формирования указанного сигнала обратной связи. The prototype of the invention is a method [2], including the supply of a periodic command signal, generating the resulting control signal of the flow of the working medium of the actuating engine by reducing the command signal by the value of the feedback signal and converting the translational movement of the actuator into rotation of the drive shaft, the rotation angle of which is measured to form specified feedback signal.

Известный способ позволяет расширить диапазон скоростей вращения, обеспечивает однозначность между заданным и фактическим значением чисел оборотов приводного вала. The known method allows to expand the range of speeds of rotation, provides unambiguity between a given and actual value of the number of revolutions of the drive shaft.

Недостатком указанного способа является невысокая равномерность вращения приводного вала. The disadvantage of this method is the low uniformity of rotation of the drive shaft.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании эффективного способа управления вращением приводного вала. The technical problem, which is aimed by the invention, is to create an effective way to control the rotation of the drive shaft.

Технический результат, реализуемый заявляемым изобретением, заключается в обеспечении равномерного и стабильного вращения приводного вала в широком диапазоне чисел оборотов, включая предельно малые близкие к нулю и предельно большие. The technical result realized by the claimed invention is to ensure uniform and stable rotation of the drive shaft in a wide range of revolutions, including extremely small close to zero and extremely large.

Это достигается тем, что в способе управления вращением приводного вала двигателя, включающем подачу периодического командного сигнала, формирование результирующего сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, угол поворота которого измеряют для формирования указанного сигнала обратной связи, формирование сигнала обратной связи осуществляют путем преобразования измеренного угла поворота в периодический сигнал с частотой колебаний, равной текущему значению числа оборотов приводного вала. This is achieved by the fact that in the method of controlling the rotation of the drive shaft of the engine, including supplying a periodic command signal, generating a resulting control signal of the flow of the working medium of the actuating engine by reducing the command signal by the value of the feedback signal and converting the translational movement of the actuator into rotation of the drive shaft, the rotation angle which is measured to form the specified feedback signal, the formation of the feedback signal is carried out yayut measured by converting the rotation angle into a periodic signal with an oscillation frequency equal to the current value of the number of revolutions of the drive shaft.

А также тем, что в способе управления вращением приводного вала подают дополнительный периодический командный сигнал и дополнительный сигнал обратной связи с постоянным смещением по фазе относительно соответствующих основных сигналов и формируют дополнительный результирующий сигнал управления потоком рабочей среды дополнительного исполнительного двигателя, поступательное перемещение которого совместно с поступательным перемещением основного исполнительного двигателя преобразуют во вращение приводного вала. And also by the fact that in the method of controlling the rotation of the drive shaft, an additional periodic command signal and an additional feedback signal with a constant phase offset relative to the corresponding main signals are supplied and an additional resultant control signal of the working medium flow of the additional actuator is generated, the translational movement of which together with the translational movement the main actuator is converted into rotation of the drive shaft.

Новым в заявляемом способе является формирование сигнала обратной связи путем преобразования угла поворота приводного вала в периодический сигнал с частотой колебаний, равной текущему значению числа оборотов приводного вала. New in the claimed method is the formation of a feedback signal by converting the angle of rotation of the drive shaft into a periodic signal with an oscillation frequency equal to the current value of the number of revolutions of the drive shaft.

Новым так же является подача дополнительного периодического командного сигнала и дополнительного сигнала обратной связи с постоянным смещением по фазе относительно соответствующих основных сигналов и формирование дополнительного результирующего сигнала управления потоком рабочей среды дополнительного исполнительного двигателя, поступательное перемещение которого совместно с поступательным перемещением основного исполнительного двигателя преобразуется во вращение приводного вала. Also new is the supply of an additional periodic command signal and an additional feedback signal with a constant phase shift relative to the corresponding main signals and the formation of an additional resulting signal for controlling the flow of the working medium of the additional actuator, the translational movement of which, together with the translational movement of the main actuator, is converted into rotation of the drive shaft.

Заявляемый способ может быть реализован с использованием устройства, блок схема которого приведена на фиг.1. The inventive method can be implemented using a device whose block diagram is shown in figure 1.

Устройство содержит блок формирования периодического командного сигнала 1, блок формирования сигнала обратной связи 2, блок формирования сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя 3, преобразователь сигнала управления 4 в поступательное перемещение исполнительного двигателя 5, преобразователь поступательного перемещения 6 исполнительного двигателя во вращение приводного вала, причем выход блока 1 соединен с первым входом блока 3, выход которого через преобразователь сигнала управления 4 механически связан с исполнительным двигателем 5. При этом исполнительный двигатель 5 соединен с преобразователем поступательного перемещения 6 исполнительного двигателя 5 во вращение приводного вала (вал на блок-схеме не показан). Выход 2 соединен со вторым входом блока формирования сигнала управления 3. The device comprises a block for generating a periodic command signal 1, a block for generating a feedback signal 2, a block for generating a signal for controlling the flow of the working medium of the actuating engine 3, a converter of the control signal 4 to the translational movement of the actuator 5, a translator of the translational movement 6 of the actuator to rotate the drive shaft, the output of block 1 is connected to the first input of block 3, the output of which through a converter of the control signal 4 is mechanically connected with olnitelnym motor 5. This actuator motor 5 connected to inverter 6 translational movement servomotor 5 during rotation of the drive shaft (shaft in the block diagram is not shown). Output 2 is connected to the second input of the control signal generating unit 3.

Блок формирования периодического командного сигнала 1 может быть выполнен, например, в виде генератора гармонических колебаний. В качестве блока формирования сигнала обратной связи 2 может быть использован синусно-косинусный вращающийся трансформатор, вал которого механически связан с приводным валом двигателя, формирующий на своих выходах сигналы, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота приводного вала. Блок формирования сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя 3 может быть реализован в виде операционного усилителя с инвертирующим и неинвертирующим входами, а преобразователь сигнала управления 4 - в виде, например, электромеханического преобразователя. Исполнительный двигатель 5 - известный гидро- или пневмоцилиндр, внутри которого совершает возвратно-поступательное перемещение поршень со штоком. The unit for generating a periodic command signal 1 can be performed, for example, in the form of a harmonic oscillator. As a feedback signal generating unit 2, a sine-cosine rotating transformer can be used, the shaft of which is mechanically connected to the drive shaft of the engine, generating signals at its outputs proportional to the sine and cosine of the rotation angle of the drive shaft. The signal conditioning unit for controlling the flow of the working medium of the actuating motor 3 can be implemented as an operational amplifier with inverting and non-inverting inputs, and the control signal converter 4 in the form, for example, of an electromechanical converter. The actuating engine 5 is a well-known hydraulic or pneumatic cylinder, inside of which the piston with the rod reciprocates.

В качестве преобразователя поступательного перемещения исполнительного двигателя 6 в круговое вращение приводного вала может быть использован кривошип, установленный на приводном валу, механически связанный со штоком поршня. As a Converter translational movement of the actuating motor 6 in a circular rotation of the drive shaft can be used a crank mounted on the drive shaft, mechanically connected with the piston rod.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. The inventive method is as follows.

Формируют сигнал в виде электрического напряжения U1 (фиг.3.1) синусоидальной формы с частотой, равной заданному числу оборотов приводного вала, который подается на первый вход блока 3. Последовательно соединенный с ним преобразователь 4 преобразует электрический сигнал управления с блока 3 в поступательное перемещение исполнительного двигателя посредством перераспределения по синусодиальному закону рабочей среды в полостях цилиндра (в качестве рабочей среды может быть использован пар, сжатый воздух, газ, жидкость и т.п.), что приводит также к перемещению по синусоидальному закону выходного элемента (поршня) исполнительного двигателя 5, который посредством преобразователя 6 преобразуется во вращение приводного вала. При этом блок формирования сигнала обратной связи 2 формирует на своем выходе электрическое напряжение U2 (фиг.3,1), которое подается на второй вход блока 3, обеспечивая формирование сигнала управления, величина которого пропорциональна разности величины командного периодического сигнала и сигнала обратной связи - U3 (фиг.3.1).A signal is generated in the form of an electric voltage U 1 (Fig. 3.1) of a sinusoidal shape with a frequency equal to a predetermined number of revolutions of the drive shaft, which is supplied to the first input of block 3. A converter 4 connected in series with it converts the electrical control signal from block 3 into translational movement of the actuator engine through redistribution according to the sinusodial law of the working medium in the cylinder cavities (steam, compressed air, gas, liquid, etc. can be used as the working medium), which leads to as for the movement according to the sinusoidal law of the output element (piston) of the actuating motor 5, which by means of the converter 6 is converted into rotation of the drive shaft. In this case, the feedback signal generating unit 2 generates at its output an electric voltage U 2 (Fig. 3.1), which is supplied to the second input of the unit 3, providing a control signal, the magnitude of which is proportional to the difference between the command periodic signal and the feedback signal - U 3 (Fig. 3.1).

Благодаря формированию такого сигнала обратной связи достигается постоянство амплитуды перемещения исполнительного двигателя во всем диапазоне чисел оборотов и синусоидальная зависимость этого перемещения, что обеспечивает равномерность вращения и однозначность между частотой колебания периодического командного сигнала и фактическим числом оборотов приводного вала. Due to the formation of such a feedback signal, a constant amplitude of movement of the actuating motor is achieved in the entire range of revolutions and a sinusoidal dependence of this displacement, which ensures uniform rotation and uniqueness between the oscillation frequency of the periodic command signal and the actual number of revolutions of the drive shaft.

Согласно способу-прототипу сигнал обратной связи формировал синусоидальную зависимость пропорционально величине перемещения штока поршня, что приводит к тому, что на больших оборотах при постоянном командном сигнале амплитуда перемещения поршня уменьшилась, следствием чего является неравномерность вращения и даже останов двигателя. According to the prototype method, the feedback signal generated a sinusoidal dependence in proportion to the displacement of the piston rod, which leads to the fact that at high speeds with a constant command signal, the amplitude of the displacement of the piston decreases, resulting in uneven rotation and even engine shutdown.

Согласно заявляемому способу сигнал обратной связи формируют путем преобразования угла поворота приводного вала в периодический сигнал с частотой колебания, равной текущему значению числа оборотов приводного вала, что обеспечивает постоянство амплитуды перемещения поршня в широком диапазоне чисел оборотов, включая предельно малые близкие к нулю и предельно большие. According to the claimed method, a feedback signal is generated by converting the angle of rotation of the drive shaft into a periodic signal with an oscillation frequency equal to the current value of the number of revolutions of the drive shaft, which ensures a constant amplitude of movement of the piston in a wide range of revolutions, including extremely small, close to zero and extremely large.

Заявляемый технический результат достигается также тем, что устройство для реализации предлагаемого способа (фиг.2) содержит последовательно соединенные второй блок формирования сигнала управления потоком рабочей среды дополнительного исполнительного двигателя 7, второй преобразователь сигнала управления 8 в поступательное перемещение исполнительного двигателя 9, при этом второй выход первого блока формирования периодического командного сигнала 1 соединен с первым входом 7, а второй выход первого блока формирования сигнала обратной связи 2 - с его вторым входом. Дополнительный исполнительный двигатель 9 механически связан с преобразователем поступательного перемещения 6. The claimed technical result is also achieved by the fact that the device for implementing the proposed method (Fig. 2) comprises serially connected a second block for generating a signal for controlling the flow of the working medium of the additional actuating motor 7, a second converter of the control signal 8 into the translational movement of the actuating motor 9, while the second output the first block generating a periodic command signal 1 is connected to the first input 7, and the second output of the first block generating a feedback signal connection 2 - with its second input. An additional actuating motor 9 is mechanically connected with the translational translator 6.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. The inventive method is as follows.

Одновременно с основным сигналом блок формирования периодического командного сигнала 1 на втором выходе формирует дополнительный периодический командный косинусоидальный сигнал U4 (фиг.3.П), т.е. сигнал, смещенный по фазе по отношению к основному сигналу на 90о. Формируется дополнительный косинусоидальный сигнал обратной связи U5 (фиг.3,II), на величину которого уменьшают дополнительный командный сигнал U6 посредством алгебраического суммирования во втором блоке формирования сигнала управления 7. Воздействуя сигналом с этого блока через преобразователь 8 на дополнительный исполнительный двигатель 9, осуществляют перемещение поршня со штоком по косинусоидальной зависимости и, соответственно, изменение силы, действующей со стороны дополнительного поршня, на преобразователь 6, по косинусоидальной зависимости, а крутящего момента М2 - по квадратурной зависимости этого сигнала (при этом крутящий момент М1 от силы, действующей со стороны основного поршня на преобразователь 6, изменяется по квадратурной зависимости синусоидального сигнала) (фиг.3, III).Simultaneously with the main signal, the block for generating a periodic command signal 1 at the second output generates an additional periodic command cosine signal U 4 (Fig.3.P), i.e. a signal shifted in phase with respect to the main signal by 90 ° . An additional cosine feedback signal U 5 is generated (Fig. 3, II), by the value of which the additional command signal U 6 is reduced by algebraic summing in the second control signal generating unit 7. By acting on the signal from this unit through converter 8 to an additional actuator 9, carry out the movement of the piston with the rod in a cosine dependence and, accordingly, a change in the force acting from the side of the additional piston, on the Converter 6, in a cosine dependence, and the torque M 2 - quadrature depending on the signal (the torque M 1 on the force exerted by the main piston to the inverter 6 changes depending on the quadrature sinusoidal signal) (Figure 3, III).

Результирующий крутящий момент Мс, действующий на приводной вал, будет иметь постоянную величину в каждый момент времени t (фиг.3, IV).The resulting torque M s acting on the drive shaft will have a constant value at each time t (Fig. 3, IV).

Использование заявляемого способа позволяет достичь практически абсолютного равномерного и стабильного вращения в широком диапазоне чисел оборотов, т. к. обеспечивается постоянство крутящего момента при любом угле поворота приводного вала при широком изменении нагрузки и исключении "мертвых" точек в процессе вращения. Using the proposed method allows to achieve almost absolute uniform and stable rotation in a wide range of revolutions, since constant torque is provided at any angle of rotation of the drive shaft with a wide change in load and the exclusion of "dead" points during rotation.

Claims (2)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЕМ ПРИВОДНОГО ВАЛА, включающий подачу периодического командного сигнала, формирование результирующего сигнала управления потоком рабочей среды исполнительного двигателя путем уменьшения командного сигнала на величину сигнала обратной связи и преобразование поступательного перемещения исполнительного двигателя во вращение приводного вала, угол поворота которого измеряют для формирования указанного сигнала обратной связи, отличающийся тем, что формирование сигнала обратной связи осуществляют путем преобразования измеренного угла поворота в периодический сигнал с частотой колебаний, равной текущему значению числа оборотов приводного вала. 1. METHOD OF CONTROL OF ROTATION OF THE DRIVE SHAFT, including the supply of a periodic command signal, generating the resulting control signal of the flow of the working medium of the actuating engine by reducing the command signal by the value of the feedback signal and converting the translational movement of the actuator into rotation of the drive shaft, the rotation angle of which is measured to form the specified feedback signal, characterized in that the formation of the feedback signal is carried out by pre rofessional measured angle of rotation in a periodic signal with an oscillation frequency equal to the current value of the number of revolutions of the drive shaft. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подают дополнительный периодический командный сигнал и дополнительный сигнал обратной связи с постоянным смещением по фазе относительно соответствующих основных сигналов и формируют дополнительный результирующий сигнал управления потоком рабочей среды дополнительного исполнительного двигателя, поступательное перемещение которого совместно с поступательным перемещением основного исполнительного двигателя преобразуют во вращение приводного вала. 2. The method according to claim 1, characterized in that they provide an additional periodic command signal and an additional feedback signal with a constant phase offset relative to the corresponding main signals and form an additional resulting signal for controlling the flow of the working medium of the additional actuator, the translational movement of which together with the translational by moving the main actuating motor is converted into rotation of the drive shaft.
RU92002270/29A 1992-10-27 1992-10-27 Method for controlling drive shaft rotation RU2016269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92002270/29A RU2016269C1 (en) 1992-10-27 1992-10-27 Method for controlling drive shaft rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92002270/29A RU2016269C1 (en) 1992-10-27 1992-10-27 Method for controlling drive shaft rotation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016269C1 true RU2016269C1 (en) 1994-07-15
RU92002270A RU92002270A (en) 1995-02-10

Family

ID=20131060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92002270/29A RU2016269C1 (en) 1992-10-27 1992-10-27 Method for controlling drive shaft rotation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2016269C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 652364, кл. F 15B 11/15, 1969. *
2. Авторское свидетельство СССР N 753210, кл. F 15B 15/06, 1972. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4943760A (en) Control systems for variable reluctance electrical machines
JP4044064B2 (en) Linear compressor and control device thereof
EP0302493B1 (en) Torque control apparatus for rotating motor machine
US7557544B2 (en) Zero crossing detection for an electric power generation system
CN102769424A (en) Support vector machine inverse-based bearingless asynchronous motor control system
CN108448965A (en) The heavily loaded closed loop drive system and method for two-phase hybrid stepping motor
RU2016269C1 (en) Method for controlling drive shaft rotation
CN103595177A (en) Single-direction non-periodic vibration device and non-periodic vibration control method
Minav et al. Efficiency of direct driven hydraulic drive for non-road mobile working machines
JP2008193874A (en) Ultrasonic motor controller
CN100377493C (en) Rotating magnetic field type driver for active controlling torsional vibration of rotational axis system
CN105406761B (en) Rotating speed control system and method based on input voltage non-identical amplitudes
Phan et al. Development of Hydraulic Pump Drive System Using Switched Reluctance Motor with Servo Function
RU2030656C1 (en) Method of controlling rotation of driving shaft
Truong et al. Hardware-in-the-Loop approach to the development and validation of precision induction motor servo drive using xPC Target
RU2093714C1 (en) Rotary motion drive
SU942230A1 (en) Electric drive
Bullo et al. Influences to the mechanical performances of the travelling wave ultrasonic motor by varying the prestressing force between stator and rotor
EP0017403B1 (en) A method of, and apparatus for, operating an induction motor
SU1035300A1 (en) Piston pneumatic-or-hydraulic motor
RU2020724C1 (en) Method of and device for controlling electric drive
SU845031A1 (en) Article balancing device
Wu Design of permanent magnet synchronous motor speed control system based on SVPWM
RU2074505C1 (en) Electric drive
SU698107A1 (en) Device for control of twin-motor electric drive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051028