RU2148293C1 - Oscillating movement electric drive - Google Patents
Oscillating movement electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148293C1 RU2148293C1 RU98120650A RU98120650A RU2148293C1 RU 2148293 C1 RU2148293 C1 RU 2148293C1 RU 98120650 A RU98120650 A RU 98120650A RU 98120650 A RU98120650 A RU 98120650A RU 2148293 C1 RU2148293 C1 RU 2148293C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- frequency
- input
- amplitude
- pulse counter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к специальным электроприводам, где исполнительный орган совершает колебательные и возвратно-поступательные движения, и может быть использовано для механических испытаний кабельных изделий на многократный перегиб, в устройствах укладки длинномерных изделий при намотке их на катушки, бобины и т.п. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to special electric drives, where the executive body performs oscillatory and reciprocating movements, and can be used for mechanical testing of cable products for repeated bending, in devices for laying long products when winding them on coils, reels, etc. .P.
Известен электропривод колебательного движения /1/, содержащий двухфазный электродвигатель, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока, преобразователь частоты, выходы которого предназначены для подключения к фазам источника переменного тока соответственно, инвертор, выход которого соединен с выводами обмотки управления электродвигателя, функциональный цифроаналоговый преобразователь, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, преобразователь разности частот в код, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя частоты, выходы которого соединены соответственно с оставшимися входами преобразователя разности частот в код и первым и вторым входами усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Known electric oscillatory motion drive / 1 /, containing a two-phase electric motor, the field winding of which is connected to an alternating current source, a frequency converter, the outputs of which are designed to connect to the phases of an alternating current source, respectively, an inverter, the output of which is connected to the terminals of the motor control winding, a functional digital-to-analog converter , an amplifier with an adjustable gain, a frequency difference converter into a code, the first and second inputs of which unified respectively with said first and second inputs of the frequency converter, the outputs of which are connected respectively to the remaining inputs of the frequency difference to the code converter and the first and second inputs of the amplifier with adjustable amplification factor.
Однако в данном устройстве отсутствует обратная связь по положению ротора, что не позволяет поддерживать амплитуду колебаний в случае непостоянной нагрузки на валу двигателя при вращении в разных направлениях. However, in this device there is no feedback on the position of the rotor, which does not allow maintaining the amplitude of oscillations in case of unstable load on the motor shaft during rotation in different directions.
Известно устройство для испытания гибких кабельных изделий на многократные перемотки /2/, содержащее блок управления, привод, два съемных барабана для сматывания и наматывания кабельного изделия, формирователь сигналов, реверсивный счетчик импульсов, одновибратор, цифровое устройство выборки - хранения, цифроаналоговый преобразователь, регулятор положения, устройство сравнения, выпрямитель, компаратор, амплитудный регулятор, задающий генератор и коммутатор. A device for testing flexible cable products for multiple rewindings / 2 /, comprising a control unit, a drive, two removable reels for winding and winding a cable product, a signal conditioner, a reversible pulse counter, a single vibrator, a digital storage and sampling device, a digital-to-analog converter, a position controller , comparison device, rectifier, comparator, amplitude regulator, master oscillator and switch.
Однако, хотя в данном устройстве и введена обратная связь по положению, это не позволяет стабилизировать амплитуду колебаний, т.к. при стабилизации нейтрали стабилизируется лишь разность положительной (в прямом направлении) и отрицательной (в обратном направлении) амплитуд, но не сама амплитуда колебаний. However, although position feedback has been introduced in this device, this does not allow stabilizing the amplitude of the oscillations, since during neutral stabilization, only the difference between the positive (in the forward direction) and negative (in the opposite direction) amplitudes is stabilized, but not the oscillation amplitude itself.
Наиболее близким аналогом является устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения /3/, содержащее преобразователь частоты, подключенный входом к источнику переменного тока (сеть) и обмотке возбуждения, а выходом к обмотке управления. Преобразователь частоты содержит фазовый детектор, первый и второй делители частоты и преобразователь напряжение - частота, соединенный с входами делителей частоты, входом - с выходом фазового детектора, входы которого соединены с источником переменного тока и выходом первого делителя частоты, а выход второго делителя частоты соединен с управляющим входом инвертора. The closest analogue is a device for controlling a two-phase asynchronous motor in the mode of oscillatory motion / 3 /, containing a frequency converter connected by an input to an alternating current source (mains) and an excitation winding, and an output to a control winding. The frequency converter contains a phase detector, the first and second frequency dividers and a voltage-frequency converter connected to the inputs of the frequency dividers, an input to the output of a phase detector, the inputs of which are connected to an AC source and the output of the first frequency divider, and the output of the second frequency divider is connected to control input of the inverter.
Недостатками данного устройства являются невозможность поддержания амплитуды колебаний ротора, отсутствие регулирования амплитуды колебаний. The disadvantages of this device are the inability to maintain the amplitude of the oscillations of the rotor, the lack of regulation of the amplitude of the oscillations.
Предлагаемое изобретение направлено на расширение эксплуатационных возможностей и повышение точности в работе электропривода периодического движения путем поддержания заданной амплитуды колебаний. The present invention is aimed at expanding operational capabilities and improving the accuracy in the operation of the electric drive of periodic motion by maintaining a given amplitude of oscillation.
Это достигается тем, что в преобразователь частоты дополнительно введены датчик положения, формирователь сигналов, реверсивный счетчик импульсов (РСИ), задатчик амплитуды, арифметико-логическое устройство (АЛУ). This is achieved by the fact that a position sensor, a signal shaper, a reversible pulse counter (RSI), an amplitude adjuster, an arithmetic logic unit (ALU) are additionally introduced into the frequency converter.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - график зависимости значения амплитуды колебаний вала χm от частоты колебаний Ωo.
Устройство содержит асинхронный двигатель 1 с обмоткой возбуждения 2, подключенной к источнику переменного тока 10, и обмоткой управления 3, подключенной к преобразователю частоты 4, содержащему фазовый детектор 5, первый вход которого соединен с обмоткой возбуждения 2, второй вход - с выходом первого делителя частоты 6, соединенного входом с входом второго делителя частоты 7 и выходом преобразователя 8 напряжение - частота, подключенного входом к выходу фазового детектора 5. Инвертор 9 подключен входом к выходу второго делителя частоты 7, а выходом к обмотке управления 3. На роторе двигателя дополнительно установлен датчик положения 11, а в преобразователь частоты введены формирователь сигналов 12, подключенный входом к выходу датчика положения 11, выходом к счетному входу РСИ 13, управляющим выходом к управляющему входу РСИ 13 и АЛУ 15. АЛУ 15 подключен входами к выходу РСИ 13 и задатчику амплитуды 14, а выходом к входу делителя частоты 6 с регулируемым коэффициентом деления.In FIG. 1 presents a block diagram of the proposed device, in FIG. 2 is a graph of the dependence of the value of the amplitude of the oscillations of the shaft χ m on the oscillation frequency Ω o .
The device comprises an induction motor 1 with an excitation winding 2 connected to an AC source 10, and a control winding 3 connected to a frequency converter 4 containing a phase detector 5, the first input of which is connected to the excitation winding 2, the second input to the output of the first frequency divider 6, connected by the input to the input of the second frequency divider 7 and the output of the voltage converter 8 — the frequency connected by the input to the output of the phase detector 5. The inverter 9 is connected by the input to the output of the second frequency divider 7, and the output the house to the control winding 3. An additional position sensor 11 is installed on the motor rotor, and a signal conditioner 12 is connected to the frequency converter, connected by an input to the output of the position sensor 11, an output to the counting input of the RSI 13, and the control output to the control input of the RSI 13 and ALU 15. ALU 15 is connected by inputs to the output of the RSI 13 and the setpoint amplitude 14, and the output to the input of the frequency divider 6 with an adjustable division ratio.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Разночастотное запитывание обмоток 2 и 3 от сети и преобразователя частоты вызывает колебательный режим работы электродвигателя 1. Частота колебаний вала двигателя Ωo равна разности частот напряжений, питающих обмотки двигателя
Ωo= 2π(fc-fy) (1)
где fс - частота напряжения питающей сети;
fу - частота напряжения обмотки управления определяется по формуле
fу = fcn1/n2, (2)
где n1 - регулируемый коэффициент деления;
n2 - постоянный коэффициент деления.Different-frequency powering of windings 2 and 3 from the network and the frequency converter causes the oscillatory mode of operation of the electric motor 1. The frequency of the motor shaft oscillations Ω o is equal to the difference in the frequencies of the voltages supplying the motor windings
Ω o = 2π (f c -f y ) (1)
where f with - the frequency of the supply voltage;
f y - the frequency of the voltage of the control winding is determined by the formula
f y = f c n 1 / n 2 , (2)
where n 1 is an adjustable division ratio;
n 2 is a constant division coefficient.
Управление производится за счет изменения коэффициента n1
n1= (1-Ωo/2πfc)•n2 (3)
В процессе колебаний, с датчика положения 11, расположенного на валу исполнительного двигателя, импульсные сигналы поступают в формирователь сигналов 12, вырабатывающий сигналы для счетчика 13, а также импульсы в моменты изменения направления вращения вала двигателя , где величина ξ - частота вращения двигателя, а
Эти импульсы поступают в АЛУ 15 и являются сигналом к вычислению значения поправки частоты колебаний. Реверсивный счетчик импульсов 13 ведет непрерывный счет импульсов и формирует на выходе параллельный двоичный код, соответствующий амплитуде колебаний.Management is carried out by changing the coefficient n 1
n 1 = (1-Ω o / 2πf c ) • n 2 (3)
In the process of oscillations, from the position sensor 11 located on the shaft of the actuating engine, the pulse signals are supplied to the signal shaper 12, generating signals for the counter 13, as well as pulses at the moments of changing the direction of rotation of the motor shaft where ξ is the engine speed, and
These pulses arrive at ALU 15 and are a signal for calculating the correction value of the oscillation frequency. The reversible pulse counter 13 maintains a continuous pulse count and generates a parallel binary code corresponding to the amplitude of the oscillations at the output.
Амплитуда установившихся колебаний вала электродвигателя зависит от частоты колебаний согласно закону /4/
, (5)
где χ - амплитуда колебаний;
Fm - амплитуда электромагнитного усилия;
ε - внешнее демпфирование;
ρo - позиционное нагрузочное усилие;
To - относительная постоянная времени.The amplitude of the steady-state oscillations of the motor shaft depends on the oscillation frequency according to the law / 4 /
, (5)
where χ is the amplitude of the oscillations;
F m - the amplitude of the electromagnetic force;
ε is the external damping;
ρ o - positional load force;
T o is the relative time constant.
При отсутствии внешнего демпфирования и позиционного нагрузочного усилия ε = ρo= 0 закон принимает вид /4/
χ = Fm/Ω
Таким образом, амплитуда колебаний обратно пропорциональна второй степени частоты колебаний. Эта характеристика имеет вид, приведенный на фиг 2. Исходя из значений заданной χз и текущей χд амплитуды колебаний, АЛУ 15 регулирует замкнутый электропривод периодического движения, за счет введения корректировки частоты колебаний ΔΩ = Ωд-Ωз, дважды за период. Для этого определяется величина коэффициента деления n1 по формуле
где Δχ = χз-χд - сигнал рассогласования амплитуды колебаний.In the absence of external damping and positional loading force ε = ρ o = 0, the law takes the form / 4 /
χ = F m / Ω
Thus, the amplitude of the oscillations is inversely proportional to the second power of the oscillation frequency. This characteristic has the form shown in Fig. 2. Based on the values of the given χ s and current χ d vibration amplitude, ALU 15 regulates the closed-loop electric drive of periodic movement, by introducing an adjustment of the oscillation frequency ΔΩ = Ω d -Ω s , twice per period. For this, the value of the division coefficient n 1 is determined by the formula
where Δχ = χ s -χ d is the signal of the mismatch of the oscillation amplitude.
В результате АД передает исполнительному механизму вращательно-колебательное движение в заданных пределах перемещения, поддерживая постоянную амплитуду колебаний. As a result, the blood pressure transmits the rotational-vibrational movement to the actuator within the specified range of movement, maintaining a constant amplitude of the oscillations.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить стабилизацию амплитуды колебаний за счет введения обратной связи по положению ротора путем регулирования частоты колебаний вала исполнительного двигателя. Отрицательный характер обратной связи по положению определяет стремление системы уменьшить рассогласование между заданной и текущей амплитудой, тем самым стабилизировать амплитуду при ее изменениях, вызванных, например, изменением нагрузки или иными возмущениями. Это позволяет с большой точностью регулировать и обеспечивать заданный угол поворота АД, а значит и угол изгиба кабельного изделия в установках испытаний на изгиб, а также обеспечить заданную ширину укладки длинномерных изделий при намотке их на катушки, бобины и т.п. Thus, the proposed device allows stabilization of the amplitude of the oscillations due to the introduction of feedback on the position of the rotor by adjusting the frequency of oscillations of the shaft of the Executive motor. The negative nature of position feedback determines the desire of the system to reduce the mismatch between the given and the current amplitude, thereby stabilizing the amplitude when it changes, caused, for example, by a change in load or other disturbances. This allows you to fine-tune and ensure the specified angle of rotation of the ABP, and hence the bending angle of the cable product in bending test installations, as well as providing the specified width for laying long products when winding them on coils, reels, etc.
Кроме того, заявляемое устройство позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства, с большой точностью и в широком диапазоне регулировать угол перегиба кабельного изделия, что позволит приблизить условия испытаний к эксплуатационным условиям, тем самым повысить достоверность испытания, и, кроме того, делает универсальным укладчик длинномерных изделий, поскольку появляется возможность формирования любых типоразмеров технологических бобин скрепляющих нитей кабеля. Существует возможность реализации электропривода на базе микроконтроллеров, что позволяет организовать программное управление в промышленных сетях. In addition, the inventive device allows you to expand the operational capabilities of the device, with great accuracy and in a wide range to adjust the angle of bending of the cable product, which will bring the test conditions closer to the operating conditions, thereby increasing the reliability of the test, and, in addition, makes the stacker of long products universal, since it becomes possible to form any standard sizes of technological bobbins of fastening cable threads. There is the possibility of implementing an electric drive based on microcontrollers, which allows you to organize software control in industrial networks.
Список источников информации. List of sources of information.
1. AC N 2028026. Электропривод колебательного движения. / Аристов А.В., Тимофеев А.А., Шумар С.В. 1. AC N 2028026. Electric drive oscillatory motion. / Aristov A.V., Timofeev A.A., Shumar S.V.
2. AC N 1779949. Электропривод колебательного движения. / С.А. Ткалич, В.Д. Шиянов, Л.А. Бахмутова. 2. AC N 1779949. Electric drive of oscillatory motion. / S.A. Tkalich, V.D. Shiyanov, L.A. Bakhmutova.
3. AC N 1453577. Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения. / А.В. Аристов, С.А. Ткалич, В.Д. Шиянов. 3. AC N 1453577. A device for controlling a two-phase asynchronous motor in the mode of oscillatory motion. / A.V. Aristov, S.A. Tkalich, V.D. Shiyanov.
4. Луковников В.И. Электропривод колебательного движения. М.: Энергоатомиздат, 1984 г. 4. Lukovnikov V.I. Electric oscillatory motion. M .: Energoatomizdat, 1984
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98120650A RU2148293C1 (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Oscillating movement electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98120650A RU2148293C1 (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Oscillating movement electric drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2148293C1 true RU2148293C1 (en) | 2000-04-27 |
Family
ID=20212322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98120650A RU2148293C1 (en) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | Oscillating movement electric drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148293C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592080C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Oscillating rotary motion electric drive |
RU2629946C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ventile electric drive with vibrating motion |
-
1998
- 1998-11-16 RU RU98120650A patent/RU2148293C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛУКОВНИКОВ В.И. Электропривод колебательного движения. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.12. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592080C1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Oscillating rotary motion electric drive |
RU2629946C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ventile electric drive with vibrating motion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5359154A (en) | Conveyor apparatus having plural conveyors with equalized conveying speeds controlled by an inverter means | |
US5074403A (en) | Apparatus and method for two loop control of vibratory material feeders | |
US6693407B2 (en) | Controller and associated system and method for pulse-width-modulation switching noise reduction by voltage control | |
DK210180A (en) | LOAD CONDITION REGULATION OF AN EXCHANGE-FOUND ASYNCHRONIC MACHINE | |
RU2141719C1 (en) | Method and electric drive for vector control of permanent-magnet synchronous motor | |
KR20060101523A (en) | Control for brushless dc motor | |
RU2148293C1 (en) | Oscillating movement electric drive | |
US3648138A (en) | Arrangement for frequency-analogous speed control of an induction machine fed through an inverter | |
DK1484835T3 (en) | Method and system for controlling instantaneous electromagnetic torque, and data carrier for application of the method | |
RU2587545C1 (en) | Control device of two-phase asynchronous motor in oscillating flow mode | |
CN115398793A (en) | Stepping motor control device | |
CN116686209A (en) | Method and device for controlling an inverter | |
US4906912A (en) | Apparatus for controlling the load angle of a converter | |
RU2725897C1 (en) | Excitation method of mechanical self-oscillations | |
RU144840U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A TWO-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR IN THE INTERMEDIATE MOTION MODE | |
RU2028026C1 (en) | Electric motor drive of oscillatory motion | |
Senol et al. | Design and application of a new sensorless induction motor drive implemented by using field oriented vector control method | |
Yadav et al. | PID-Based Nonlinear Sliding Mode Control For Speed Regulation in Induction Motors: A Comprehensive Survey and Analysis | |
RU2164053C1 (en) | Method for regulating ac motor speed of rotation (alternatives) | |
JP3551205B2 (en) | Vibrator control device | |
RU2398349C1 (en) | Method for phase control of induction motor | |
RU2512873C1 (en) | Alternating current electric drive | |
RU2821417C1 (en) | Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant | |
RU2336624C2 (en) | Device of direct control over ac motor rpm | |
RU2025890C1 (en) | Method of control over synchronous motor under oscillation condition |