RU2127940C1

RU2127940C1 - Electric drive

Info

Publication number: RU2127940C1
Application number: RU96106871/09A
Authority: RU
Inventors: М.В. Фалеев; ев А.Н. Шир; А.Н. Ширяев; А.А. Киселев
Original assignee: Ивановский государственный энергетический университет
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1999-03-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: principle of regulation of drive angular velocity is based on phase locking using synchro or multipole synchro resolver as feedback sensor. Newly introduced in device are flip-flop, frequency synthesizer built around standard binary frequency multipliers, and multiplexer, as well as new connections between known components. EFFECT: enlarged functional capabilities of electric drive. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования угловой скорости, в частности в электроприводах с широким диапазоном стабилизации угловой скорости, в которых в качестве датчика обратной связи используется сельсин или аналогичное ему устройство, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор. The invention relates to electrical engineering and can be used in angular velocity control systems, in particular in electric drives with a wide range of angular velocity stabilization, in which selsyn or a similar device, for example, a sine-cosine rotary transformer, is used as a feedback sensor.

Известен электропривод [1], включающий в себя замкнутый контур регулирования, состоящий из последовательно включенных формирователя, устройства коррекции, фазового дискриминатора, силового ключа, электродвигателя и сельсина, обмотки возбуждения которого через согласующее устройство и первый делитель частоты подключены к выходу генератора задающей частоты, который также соединен через второй делитель со вторым входом фазового дискриминатора. Такое устройство обеспечивает малую погрешность стабилизации угловой скорости, для изменения уровня которой используется согласованное управление первым и вторым делителем частоты. Плавность и диапазон регулирования угловой скорости в таком устройстве относительно невысоки, а регулировочная характеристика существенно нелинейна. Known electric drive [1], which includes a closed loop control, consisting of serially connected driver, correction device, phase discriminator, power switch, electric motor and selsyn, the field winding of which through the matching device and the first frequency divider are connected to the output of the oscillating frequency generator, which also connected through a second divider to the second input of the phase discriminator. Such a device provides a small error in the stabilization of the angular velocity, for changing the level of which the coordinated control of the first and second frequency divider is used. The smoothness and range of control of angular velocity in such a device are relatively low, and the adjustment characteristic is substantially non-linear.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электропривод постоянного тока [2], функциональная схема которого приведена на фиг. 1. Closest to the proposed device is a DC drive [2], a functional diagram of which is shown in FIG. 1.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с установленным на валу сельсином 2. Генератор 3 задающей частоты через последовательно соединенные первый делитель 4 частоты и согласующий элемент 5 подключен к входу сельсина, выход которого через последовательно соединенные формирователь 6 прямоугольных импульсов и блок 7 коррекции подключен к первому входу фазового дискриминатора 8. Второй вход фазового дискриминатора 8 подключен к выходу второго делителя 9 частоты, первый вход которого соединен с выходом блока 10 задания. Кроме того, электропривод содержит третий делитель 11 частоты, два триггера 12, 13 и логический элемент И 14, выход которого соединен со вторым входом второго делителя 9 частоты. Выход фазового дискриминатора 8 через силовой ключ 15 соединен с якорной обмоткой электродвигателя 1. Первый вход логического элемента И 14 подключен к выходу генератора 3 задающей частоты, первому входу третьего делителя 11 частоты и счетному входу триггера 12, вход сброса которого объединен с его выходом и входом сброса второго триггера 13, прямым выходом соединенным с информационным входом первого триггера 12, а инверсным - со вторым входом логического элемента И 14. Выход третьего делителя 11 частоты подключен к входу установки второго триггера 13, а второй вход - ко второму выходу блока 10 задания. The electric drive comprises an electric motor 1 with a selsyn 2 mounted on the shaft 2. The driving frequency generator 3 is connected through a first frequency divider 4 and a matching element 5 connected to a selsyn input, the output of which is connected through a rectangular pulse shaper 6 and a correction unit 7 to the first input of the phase discriminator 8. The second input of the phase discriminator 8 is connected to the output of the second frequency divider 9, the first input of which is connected to the output of the task unit 10. In addition, the electric drive contains a third frequency divider 11, two triggers 12, 13 and a logic element And 14, the output of which is connected to the second input of the second frequency divider 9. The output of the phase discriminator 8 through the power switch 15 is connected to the armature winding of the electric motor 1. The first input of the logic element And 14 is connected to the output of the generator 3 of the driving frequency, the first input of the third frequency divider 11 and the counting input of the trigger 12, the reset input of which is combined with its output and input reset the second trigger 13, a direct output connected to the information input of the first trigger 12, and inverse with the second input of the logical element And 14. The output of the third frequency divider 11 is connected to the installation input of the second trigger and 13, and the second input to the second output of block 10 of the job.

Такие электроприводы обеспечивают малую погрешность стабилизации угловой скорости при широком диапазоне ее изменения и высокой плавности ее регулирования. Однако, как следует из [2], регулировочная характеристика устройства не является линейной, то есть одинаковое изменение кода задания с блока 10 задания не приводит к пропорциональным им изменениям угловой скорости при разных ее значениях. Это усложняет процесс управления электроприводом особенно при отработке непрерывных траекторий. Кроме того, регулировочная характеристика несимметрична при разных направлениях вращения вала электродвигателя 1. Such electric drives provide a small error in the stabilization of angular velocity with a wide range of its changes and high smoothness of its regulation. However, as follows from [2], the adjustment characteristic of the device is not linear, that is, the same change in the task code from block 10 of the task does not lead to proportional changes in the angular velocity at different values. This complicates the process of controlling the electric drive, especially when working out continuous trajectories. In addition, the control characteristic is asymmetrical for different directions of rotation of the shaft of the motor 1.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении, функциональных возможностей электропривода. Для этого в известное устройство введен синтезатор частоты, построенный на базе двоичного нормированного умножителя, мультиплексор, третий триггер и новые взаимосвязи известных элементов, причем вход введенного в известное устройство третьего триггера, а также первый вход синтезатора частоты и вход разрешения мультиплексора подключены к выходу генератора задающей частоты, а третий делитель частоты включен между выходом синтезатора и вторым входом первого триггера. Выход нового триггера соединен со вторым входом второго триггера и с первым и третьим информационными входами мультиплексора, на второй его информационный вход подан сигнал высокого уровня, а на четвертый - низкого. Выход второго триггера подключен к первому управляющему входу мультиплексора, второй управляющий вход которого соединен с блоком задания, который также связан с входами управления синтезатора частоты и третьего делителя. Выход мультиплексора подключен к входу второго делителя частоты. The technical result of the invention is to expand the functionality of the electric drive. To do this, a frequency synthesizer based on a normalized binary multiplier, a multiplexer, a third trigger and new interconnections of known elements are introduced into the known device, the input of the third trigger introduced into the known device, as well as the first input of the frequency synthesizer and the multiplexer resolution input connected to the output of the master oscillator frequency, and a third frequency divider is connected between the output of the synthesizer and the second input of the first trigger. The output of the new trigger is connected to the second input of the second trigger and to the first and third information inputs of the multiplexer, a high level signal is supplied to its second information input, and a low signal to the fourth. The output of the second trigger is connected to the first control input of the multiplexer, the second control input of which is connected to the reference unit, which is also connected to the control inputs of the frequency synthesizer and the third divider. The multiplexer output is connected to the input of the second frequency divider.

На фиг. 2 приведена функциональная схема электропривода. In FIG. 2 shows a functional diagram of an electric drive.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с установленным на валу сельсином 2 или многополюсным синусно-косинусным вращающимся трансформатором. Генератор 3 задающей частоты через последовательно соединенные первый делитель 4 частоты и согласующий элемент 5, подключен к входу сельсина 2, выход которого через последовательно соединенные формирователь 6 прямоугольных импульсов и блок 7 коррекции подключен к первому входу фазового дискриминатора 8. Второй вход фазового дискриминатора 8 подключен к выходу второго делителя 9 частоты, вход которого соединен с выходом мультиплексора 10. Кроме того, электропривод содержит третий делитель 11 частоты, три триггера 12, 13, 14 и синтезатор частоты 17, выполненный на базе двоичного нормированного умножителя частоты, выход которого соединен с первым входом третьего делителя 11 частоты. Выход фазового дискриминатора 8 через силовой ключ 15 соединен с якорной обмоткой электродвигателя 1. К выходу генератора 3 задающей частоты подключены первый вход синтезатора частоты 17, вход третьего триггера 14 и вход разрешения работы мультиплексора 10, первый вход управления которого соединен с прямым выходом второго триггера 13, инверсный выход которого подключен к первому входу первого триггера 12, выход которого подключен к первому входу второго триггера 13. Второй вход второго триггера 13 соединен с выходом третьего триггера 14. Второй вход триггера 12 соединен с выходом третьего делителя 11, вход управления которого подключен ко второму выходу блока задания 16. Первый выход блока задания 16 связан со вторым входом синтезатора 17 частоты, а третий выход блока задания 16 связан со вторым управляющем входом мультиплексора 10, первый и третий информационные входы которого подключены к выходу третьего триггера 14. На второй информационный вход мультиплексора 10 подан сигнал высокого уровня, а на четвертый - низкого уровня. The electric drive comprises an electric motor 1 with a selsyn 2 mounted on a shaft or a multipolar sine-cosine rotating transformer. The generator 3 of the driving frequency through a series-connected first frequency divider 4 and matching element 5, is connected to the input selsyn 2, the output of which through a series-connected shaper 6 of a rectangular pulse and block 7 correction is connected to the first input of the phase discriminator 8. The second input of the phase discriminator 8 is connected to the output of the second frequency divider 9, the input of which is connected to the output of the multiplexer 10. In addition, the electric drive contains a third frequency divider 11, three triggers 12, 13, 14 and a frequency synthesizer 17, made on the basis of a normalized binary frequency multiplier, the output of which is connected to the first input of the third frequency divider 11. The output of the phase discriminator 8 through the power switch 15 is connected to the armature winding of the electric motor 1. The output of the frequency generator 3 is connected to the first input of the frequency synthesizer 17, the input of the third trigger 14 and the enable input of the multiplexer 10, the first control input of which is connected to the direct output of the second trigger 13 whose inverse output is connected to the first input of the first trigger 12, the output of which is connected to the first input of the second trigger 13. The second input of the second trigger 13 is connected to the output of the third trigger 14. The second input One trigger 12 is connected to the output of the third divider 11, the control input of which is connected to the second output of the reference unit 16. The first output of the reference block 16 is connected to the second input of the frequency synthesizer 17, and the third output of the reference block 16 is connected to the second control input of the multiplexer 10, the first and the third information inputs of which are connected to the output of the third trigger 14. The second information input of the multiplexer 10 is fed a high level signal, and the fourth - low level.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие его работу, где цифрами указываются сигналы на выходах соответствующих элементов устройства, при этом сигналы на прямом выходе триггера 13 и втором управляющем входе мультиплексора 10, связанном с блоком задания 16, обозначены цифрами, соответствующими номерам этих элементов. In FIG. 3 is a timing diagram explaining its operation, where the numbers indicate the signals at the outputs of the corresponding elements of the device, while the signals at the direct output of the trigger 13 and the second control input of the multiplexer 10 associated with the task unit 16 are indicated by numbers corresponding to the numbers of these elements.

Электропривод работает следующим образом. The electric drive operates as follows.

Вращение вала исполнительного электродвигателя 1 и механически связанного с ним ротора сельсина 2, обмотки возбуждения которого подключены к выходу согласующего элемента 5, приводит к появлению на измерительной обмотке сельсина сигнала с частотой f_z, определяемой как

где f₀ - частота питающего сигнала сельсина 2, получаемая после деления частоты генератора 3 первым делителем 4;
Ω - частота вращения вала электродвигателя 1;
p - число пар полюсов сельсина 3.The rotation of the shaft of the actuator motor 1 and the rotor of the selsyn 2 mechanically connected with it, the excitation winding of which is connected to the output of the matching element 5, leads to the appearance on the measuring winding of the selsyn signal with a frequency f _z defined as

where f ₀ is the frequency of the supply signal selsyn 2 obtained after dividing the frequency of the generator 3 by the first divider 4;
Ω is the frequency of rotation of the shaft of the electric motor 1;
p is the number of pairs of poles selsyn 3.

При этом в случае Ω > 0 f_z>f₀, а при Ω < 0 - f_z<f₀. Прямоугольные импульсы с частотой f_z с выхода формирователя 6 через блок 7 коррекции поступают на первый вход фазового дискриминатора 8. Блок 7 коррекции изменяет фазу выходного сигнала формирователя 6 таким образом, что обеспечивается устойчивая работа электропривода. В квазиустановившемся режиме фазовый сдвиг импульсов на выходе блока 7 коррекции относительно выходного сигнала формирователя 6 равен нулю или некоторой постоянной величине [3], а частоты этих сигналов равны.Moreover, in the case Ω> 0, f _z > f ₀ , and for Ω <0, f _z <f ₀ . Rectangular pulses with a frequency f _z from the output of the driver 6 through the correction unit 7 are fed to the first input of the phase discriminator 8. The correction unit 7 changes the phase of the output signal of the driver 6 in such a way that stable operation of the electric drive is ensured. In quasi-steady mode, the phase shift of the pulses at the output of the correction unit 7 relative to the output signal of the shaper 6 is zero or some constant value [3], and the frequencies of these signals are equal.

На второй вход фазового дискриминатора 8 поступает сигнал частоты задания f₉, получаемый из частоты f₃ генератора 3 задающей частоты путем ее преобразования с помощью делителей 9 и 11, а также синтезатора частоты 17 и мультиплексора 10. Фазовый дискриминатор 8 выявляет разность фаз частоты f₉ задания и обратной связи f₂, причем величина фазового сдвига этих частот пропорциональна интегралу от их разности, а следовательно, и интегралу от ошибки стабилизации угловой скорости Ω[3]. Отсюда следует, что в квазиустановившемся режиме работы имеет место следующее равенство:
f₂ = f₉. (2)
Широтно-импульсный сигнал с выхода фазового дискриминатора 8 с частотой следования импульсов f₂, длительность которого определяется разностью фаз частот f₉ и f₇, усиливается силовым ключом 15 и поступает на якорную обмотку электродвигателя 1.The second input of the phase discriminator 8 receives the signal of the frequency of the reference f ₉ obtained from the frequency f _{3 of the} generator 3 of the setting frequency by converting it using dividers 9 and 11, as well as a frequency synthesizer 17 and multiplexer 10. The phase discriminator 8 detects the phase difference of the frequency f ₉ assignment and feedback f ₂ , and the magnitude of the phase shift of these frequencies is proportional to the integral of their difference, and therefore to the integral of the error of stabilization of the angular velocity Ω [3]. It follows that in the quasi-steady-state operation mode the following equality holds:
f ₂ = f ₉ . (2)
The pulse-width signal from the output of the phase discriminator 8 with a pulse repetition rate f ₂ , the duration of which is determined by the phase difference of the frequencies f ₉ and f ₇ , is amplified by a power switch 15 and fed to the anchor winding of the electric motor 1.

Для задания уровня угловой скорости используется блок 16, который управляет работой синтезатора 17 частоты, мультиплексора 10 и третьего делителя частоты 11. При этом значение частоты f₁₇ на выходе синтезатора 17 частоты, построенного на базе двоичного нормированного умножителя частоты [4], определяется как:

где f₃ - частота сигнала генератора 3 задающей частоты;
K₁₇ - код управления синтезатором 17 частоты, поступающий с первого выхода блока 16 задания;
N - число разрядов двоичного нормированного умножителя частоты, которое может изменяться от 6 до 12.To set the level of angular velocity, a block 16 is used that controls the operation of the frequency synthesizer 17, the multiplexer 10, and the third frequency divider 11. In this case, the frequency value f ₁₇ at the output of the frequency synthesizer 17, constructed on the basis of a normalized binary frequency multiplier [4], is defined as:

where f ₃ is the frequency of the signal of the generator 3 of the driving frequency;
K ₁₇ - control code of the frequency synthesizer 17, coming from the first output of the task unit 16;
N is the number of bits of the normalized binary frequency multiplier, which can vary from 6 to 12.

Частота f₁₁ на выходе делителя 11 определяется выражением

где K₁₁ - коэффициент пересчета делителя 11, значение которого задается блоком 16.The frequency f ₁₁ at the output of the divider 11 is determined by the expression

where K ₁₁ is the conversion factor of the divider 11, the value of which is set by block 16.

Мультиплексор 10 осуществляет передачу сигнала с одного из его информационных входов на выход блока в зависимости от значения сигналов на его входах управления при низком значении напряжения на входе разрешения мультиплексора 10. The multiplexer 10 transmits a signal from one of its information inputs to the output of the block depending on the value of the signals at its control inputs with a low voltage value at the resolution input of multiplexer 10.

Изменение направления вращения электродвигателя 1 осуществляется при изменении уровня сигнала на втором управляющем входе мультиплексора 10. Changing the direction of rotation of the motor 1 is carried out when the signal level changes at the second control input of the multiplexer 10.

В исходном состоянии на прямом выходе триггера 13 присутствует сигнал низкого уровня. Частота на выходе триггера 14 - f₁₄ в два раза меньше частоты генератора 3 задающей частоты f₃.In the initial state, a direct signal of a low level is present at the direct output of the trigger 13. The frequency at the output of the trigger 14 - f ₁₄ is two times less than the frequency of the generator 3 of the reference frequency f ₃ .

В режиме 0 (фиг. 3) электропривод работает в режиме силового удержания при нулевом значении угловой скорости вала электродвигателя 1. При этом код управления синтезатором 17 частоты равен нулю, а следовательно
f₁₇ = 0,
то есть сигнал на выходе делителя 11 частоты остается неизменным, а следовательно, триггеры 12 и 13 не переключаются. В зависимости от значения сигнала на втором управляющем входе мультиплексора 10 (рассмотрен случай, когда этот сигнал низкого уровня) при низком потенциале на входе разрешения к его выходу оказываются подключенными первый или третий информационный входы мультиплексора 10, то есть выходы триггера 14. При высоком уровне этого сигнала на выходе мультиплексора 10 появляется напряжение высокого уровня на время, равное длительности низкого уровня сигнала генератора 3 задающей частоты. Частота следования этих импульсов равна f₁₄. Частота сигнала на выходе делителя 9 частоты f₉, определяемая как

где f₁₀ - частота на выходе мультиплексора 10;
K₉ - коэффициент пересчета делителя 9, равна частоте питания сельсина 2 - f₅.In mode 0 (Fig. 3), the drive operates in power hold mode at zero value of the angular velocity of the motor shaft 1. In this case, the control code of the frequency synthesizer 17 is zero, and therefore
f ₁₇ = 0,
that is, the signal at the output of the frequency divider 11 remains unchanged, and therefore, the triggers 12 and 13 do not switch. Depending on the value of the signal at the second control input of the multiplexer 10 (the case when this signal is of a low level is considered), at a low potential at the resolution input, the first or third information inputs of the multiplexer 10 are connected to its output, that is, the outputs of trigger 14. At a high level of this the signal at the output of the multiplexer 10 appears a high level voltage for a time equal to the duration of the low level signal of the generator 3 of the driving frequency. The repetition rate of these pulses is equal to f ₁₄ . The frequency of the signal at the output of the divider 9 frequency f ₉ , defined as

where f ₁₀ is the frequency at the output of multiplexer 10;
K ₉ - conversion factor divider 9, equal to the frequency of food selsyn 2 - f ₅ .

Как следует из (1), это соответствует нулевому значению угловой скорости Ω вала электродвигателя 1. As follows from (1), this corresponds to the zero value of the angular velocity Ω of the motor shaft 1.

Режим 1 фиг. 3 соответствуют случаю, когда частота вращения вала электродвигателя 1Ω > 0. В этом случае сигнал на втором управляющем входе мультиплексора 10 имеет низкий уровень, а код управления синтезатором 17 частоты отличен от нуля, а на выходе делителя 11 частоты присутствуют импульсы, частота следования которых определяется выражением:

До момента появления фронта сигнала на выходе делителя 11 работа устройства аналогична режиму 0. Фронт выходного сигнала делителя 11 устанавливает на выходе триггера 12, а следовательно и на первом входе триггера 13, высокий уровень сигнала. Поэтому появление фронта на выходе триггера 14 приводит к появлению сигнала низкого уровня на инверсном выходе триггера 13, который переводит триггер 12 в исходное состояние. При высоком уровне сигнала на прямом выходе триггера 13 и соответственно на первом управляющем входе мультиплексора 10 разрешается прохождение сигнала со второго его информационного входа на выход при низком уровне сигнала на входе разрешения работы. Так как на втором информационном входе присутствует сигнал высокого уровня, то на выходе мультиплексора 10 возникает сигнал такого же уровня независимо от состояния триггера 14. Сброс триггера 13 осуществляется следующим фронтом выходного сигнала триггера 14, а за это время на выходе мультиплексора 10 возникают два положительных импульса. Поэтому в течение периода выходного сигнала делителя 11 с частотой f₁₁, равного

на выходе мультиплексора появляется (К+1) импульс, где К - число импульсов с частотой f₁₄, определяемое как

Среднее значение частоты f₁₀ сигнала на выходе мультиплексора 10 с учетом (7) и (8) определяется как:

Частота вращения вала двигателя Ω исходя из (1), (5) и (9) вычисляется как

Минимальная частота вращения Ω_MIN при постоянной величине коэффициента пересчета делителя 11 частоты - К₁₁ обеспечивается, когда K₁₇ = 1. Значение этой угловой скорости исходя из (10) определяется как

Диапазон регулирования угловой скорости вала электродвигателя 1 при использовании 8-разрядного синтезатора 17 частоты и делителя 11 частоты с максимальным значением коэффициента пересчета, равным 2¹⁶, составляет 2²³.Mode 1 of FIG. 3 correspond to the case where the rotational speed of the motor shaft 1Ω> 0. In this case, the signal at the second control input of the multiplexer 10 is low, and the control code of the frequency synthesizer 17 is non-zero, and pulses are present at the output of the frequency divider 11 expression:

Until the appearance of the signal front at the output of the divider 11, the operation of the device is similar to mode 0. The front of the output signal of the divider 11 sets the output of the trigger 12, and therefore at the first input of the trigger 13, a high signal level. Therefore, the appearance of a front at the output of the trigger 14 leads to the appearance of a low level signal at the inverse output of the trigger 13, which brings the trigger 12 to its original state. With a high signal level at the direct output of the trigger 13 and, accordingly, at the first control input of the multiplexer 10, the signal is allowed to pass from its second information input to the output when the signal level at the work enable input is low. Since a high level signal is present at the second information input, a signal of the same level appears at the output of multiplexer 10 regardless of the state of trigger 14. Trigger 13 is reset by the next edge of the output of trigger 14, and during this time two positive pulses occur at the output of multiplexer 10 . Therefore, during the period of the output signal of the divider 11 with a frequency f ₁₁ equal to

at the output of the multiplexer appears (K + 1) pulse, where K is the number of pulses with a frequency f ₁₄ , defined as

The average value of the frequency f _{10 of the} signal at the output of the multiplexer 10, taking into account (7) and (8), is defined as:

The motor shaft rotation frequency Ω based on (1), (5) and (9) is calculated as

The minimum rotation frequency Ω _MIN at a constant value of the conversion factor of the frequency divider 11 - K _{11 is} provided when K ₁₇ = 1. The value of this angular velocity based on (10) is defined as

The range of control of the angular velocity of the shaft of the electric motor 1 when using an 8-bit frequency synthesizer 17 and a frequency divider 11 with a maximum conversion factor of 2 ¹⁶ is 2 ²³ .

Плавность регулирования частоты ΔΩ обеспечивается синтезатором 17 частоты вращения и может определена как:

Из (10) и (12) следует, что регулировочная характеристика электропривода относительно задающего сигнала синтезатора 17 частоты является линейной, что облегчает процесс управления электроприводом. Посредством делителя 11 частоты обеспечивается выбор необходимого значения плавности регулирования частоты вращения электродвигателя 1.The smoothness of the frequency regulation ΔΩ is provided by the speed synthesizer 17 and can be defined as:

From (10) and (12) it follows that the adjustment characteristic of the electric drive relative to the driving signal of the frequency synthesizer 17 is linear, which facilitates the process of controlling the electric drive. By means of a frequency divider 11, it is possible to select the required smoothness value for controlling the frequency of rotation of the motor 1.

Режим 2 фиг. 3 соответствуют случаю, когда частота вращения вала электродвигателя 1Ω < 0. В этом случае сигнал на втором управляющем входе мультиплексора 10 имеет высокий уровень, код управления синтезатором 17 частоты отличен от нуля, а на выходе делителя 11 частоты присутствуют импульсы, частота следования которых определяется (6). Mode 2 of FIG. 3 correspond to the case where the rotational speed of the motor shaft 1Ω <0. In this case, the signal at the second control input of the multiplexer 10 is high, the control code of the frequency synthesizer 17 is non-zero, and there are pulses at the output of the frequency divider 11, the repetition rate of which is determined ( 6).

До момента появления фронта сигнала на выходе делителя 11 работа устройства аналогична режиму 0. Фронт выходного сигнала делителя 11 устанавливает высокий уровень сигнала на выходе триггера 12 и на первом входе триггера 13. Фронт выходного сигнала триггера 14 приводит к появлению сигнала низкого уровня на инверсном выходе триггера 13, что переводит триггер 12 в исходное состояние. При высоком уровне сигнала на первом управляющем входе мультиплексора 10 запрещается прохождение импульсов с выхода триггера 14 на выход мультиплексора 10, так как на его четвертом информационном входе присутствует сигнал низкого уровня. Сброс триггера 13 осуществляется следующим фронтом выходного сигнала триггера 14. Поэтому в течение периода частоты f₁₁, определяемого по (7), на выходе мультиплексора возникает (К-1) импульс.Until the edge of the signal appears at the output of the divider 11, the operation of the device is similar to mode 0. The front of the output signal of the divider 11 sets a high signal level at the output of the trigger 12 and at the first input of the trigger 13. The front of the output signal of the trigger 14 leads to the appearance of a low level signal at the inverse output of the trigger 13, which brings the trigger 12 to its original state. With a high signal level at the first control input of the multiplexer 10, the passage of pulses from the output of the trigger 14 to the output of the multiplexer 10 is prohibited, since a low level signal is present at its fourth information input. The reset of the trigger 13 is carried out by the next front of the output signal of the trigger 14. Therefore, during the period of the frequency f ₁₁ determined by (7), a pulse (K-1) arises at the output of the multiplexer.

Среднее значение частоты f₁₀ на выходе мультиплексора 10 с учетом (7) и (8) определяется как:

Плавность регулирования и диапазон изменения угловой скорости вала электродвигателя 1 в этом случае определяется выражениями (12) и (11), и регулировочная характеристика электропривода относительно нулевого значения угловой скорости является симметричной.The average value of the frequency f ₁₀ at the output of the multiplexer 10 taking into account (7) and (8) is defined as:

The smoothness of regulation and the range of variation of the angular velocity of the motor shaft 1 in this case is determined by expressions (12) and (11), and the adjustment characteristic of the electric drive relative to the zero value of the angular velocity is symmetric.

Уровень угловой скорости не зависит от напряжения питающей сети и колебаний температуры, а определяется только нестабильностью генератора 3 задающей частоты. При стабилизации частоты генераторa 3 кварцевым резонатором погрешность задания частоты вращения вала электродвигателя 1 составляет 10^-4 - 10^-5%.The level of angular velocity does not depend on the voltage of the supply network and temperature fluctuations, but is determined only by the instability of the generator 3 of the driving frequency. When stabilizing the frequency of the generator 3 with a quartz resonator, the error in setting the frequency of rotation of the shaft of the electric motor 1 is 10 ^-4 - 10 ^-5 %.

Реализация устройства на базе микро-ЭВМ или однокристального микроконтроллера обеспечивает реализацию необходимого закона управления частотой вращения с помощью программных средств. The implementation of the device on the basis of a microcomputer or a single-chip microcontroller provides the implementation of the necessary law of speed control using software.

Claims

The electric drive contains a speed control loop, consisting of a serially connected selsyn, a rectangular pulse shaper and a correction unit, the output of the latter being connected to the first input of a phase discriminator, the output of which is connected through a power key and a motor connected to a selsyn mounted on its shaft, the excitation winding of which through the matching element and the first divider are connected to the generator of the driving frequency, the second frequency divider connected to the second input the basic discriminator, the first and second triggers, the inverse output of the latter being connected to the first input of the first trigger, the output of which is connected to the first input of the second trigger, as well as the third divider and the reference unit, the second output of which is connected to the second input of the third divider, characterized in that a third trigger, a frequency synthesizer based on a binary normalized frequency multiplier, as well as a multiplexer, the output of which is connected to the input of the second divider, and the first and third information inputs are introduced into it are connected to the second input of the second trigger and the output of the third trigger, the input of which is connected to the output of the master frequency generator, the resolution input of the multiplexer and the first input of the synthesizer, the output of which is connected to the first input of the third frequency divider, and the output of the latter is connected to the second input of the first trigger, in while the first output of the reference block is connected to the second input of the frequency synthesizer, and the third output of the reference block is connected to the second control input of the multiplexer, the first control input of which is connected n to the direct output of the second trigger, while a high level signal is supplied to the second information input of the multiplexer, and a low level signal to the fourth.