RU2404449C1 - Digital electric drive - Google Patents

Digital electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2404449C1
RU2404449C1 RU2009133504/07A RU2009133504A RU2404449C1 RU 2404449 C1 RU2404449 C1 RU 2404449C1 RU 2009133504/07 A RU2009133504/07 A RU 2009133504/07A RU 2009133504 A RU2009133504 A RU 2009133504A RU 2404449 C1 RU2404449 C1 RU 2404449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
controller
speed
electric drive
Prior art date
Application number
RU2009133504/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Михайлович Денисов (RU)
Константин Михайлович Денисов
Вячеслав Алексеевич Синицын (RU)
Вячеслав Алексеевич Синицын
Иван Николаевич Жданов (RU)
Иван Николаевич Жданов
Алексей Валерьевич Гурьянов (RU)
Алексей Валерьевич Гурьянов
Павел Александрович Борисов (RU)
Павел Александрович Борисов
Валентин Сергеевич Томасов (RU)
Валентин Сергеевич Томасов
Аглая Геннадьевна Ильина (RU)
Аглая Геннадьевна Ильина
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики"
Priority to RU2009133504/07A priority Critical patent/RU2404449C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2404449C1 publication Critical patent/RU2404449C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: digital electric drive, comprising setting device, serially connected position controller, speed controller, current controller, the second inlet of which is connected to metering outlet of actuating motor, shaft of which via reducer is mechanically connected to control object, pulse width modulator (PWM), outlet of which is connected to power amplifier, additionally includes generator of reference voltage, sensors of rough and accurate count positions, angle-code converter, speed sensor, besides speed and position sensors are rigidly fixed on actuating axis of electric drive downstream reducer, control inlets of position sensors are connected to outlet of reference voltage generator, and outlets of position sensors are connected to angle-code converter, outlet of which is connected to the second inlet of position controller, outlet of speed sensor is connected to the second inlet of speed controller.
EFFECT: expanded speed range of electric drive towards subsonic speeds as a result of increased accuracy of angular position measurement in actuating axis of drive.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для высокоточного автоматического регулирования движения осей оптических телескопов и лидарных станций обнаружения и сопровождения космических объектов.The invention relates to automation and can be used for high-precision automatic regulation of the motion of the axes of optical telescopes and lidar stations for the detection and tracking of space objects.

Известны цифровые электроприводы (патент США №4235072, МПК G04C 3/00, опубл. 25 ноября 1980; авт. св. СССР №1830598, МПК H02K 29/06, опубл. 25 июля 1990; патент (полезная модель) РФ № 2071164, МПК Н02Р 05/06, G05B 11/16, опубл. 27 декабря 1996), содержащие задающее устройство, цифровой регулятор, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект регулирования. Известные устройства характеризуются низкой динамической точностью в связи с низким порядком астатизма систем управления и низкой точностью измерения положения.Digital electric drives are known (US patent No. 4235072, IPC G04C 3/00, publ. November 25, 1980; ed. St. USSR No. 1830598, IPC H02K 29/06, publ. July 25, 1990; patent (utility model) of the Russian Federation No. 2071164, IPC Н02Р 05/06, G05B 11/16, published December 27, 1996) containing a master device, a digital controller, a power amplifier, an executive motor, and an object of regulation. Known devices are characterized by low dynamic accuracy due to the low order of astatism of control systems and low accuracy of position measurement.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является цифровой электропривод, выбранный авторами за прототип (авт. св. СССР №1308982, МПК G05B 11/26, опубл. 07 мая 1987), содержащий задающее устройство, регулятор положения, подчиненный ему регулятор скорости, которому подчинен регулятор тока, совмещенный с усилителем мощности, исполнительный двигатель, объект регулирования, механически связанный с ним цифровой датчик положения, формирователь кода положения, кроме того, в состав известного устройства входят блоки формирования и переключения поддиапазонов и сравнения частот, анализатор знака скорости, формирователи импульсов и периода измерения, ключ и счетное устройство, образующие формирователь кода скорости. Известное устройство обладает следующим недостатком: невысокая точность измерения углового положения исполнительной оси привода, обусловленная низкой разрядностью датчика положения, не позволяет приводу работать в диапазоне инфранизких скоростей.Closest to the claimed invention is a digital electric drive, selected by the authors for the prototype (ed. St. USSR No. 1308982, IPC G05B 11/26, published May 07, 1987), containing a master device, a position controller, a speed controller subordinate to it, to which the controller is subordinated a current combined with a power amplifier, an executive motor, an object of regulation, a digital position sensor mechanically associated with it, a position code generator, in addition, the known device includes subdiap forming and switching units ones and comparison frequencies, the sign of the velocity analyzer, pulse shapers, and the measurement period, the key and the counting device forming the code generator speed. The known device has the following disadvantage: the low accuracy of measuring the angular position of the actuator's drive axis, due to the low bit depth of the position sensor, does not allow the drive to operate in the range of infralow speeds.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в расширении скоростного диапазона электропривода в сторону инфранизких скоростей за счет повышении точности измерения углового положения исполнительной оси привода с целью управления движением оси телескопа в режимах слежения за естественными космическими объектами.The problem solved by the claimed invention is to expand the speed range of the electric drive in the direction of infralow speeds by increasing the accuracy of measuring the angular position of the actuator's drive axis in order to control the movement of the telescope axis in tracking modes of natural space objects.

Поставленная задача решается за счет того, что в цифровой привод, содержащий задающее устройство, последовательно соединенные регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, второй вход которого соединен с измерительным выходом исполнительного двигателя, вал которого через редуктор механически связан с объектом управления, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), выход которого соединен с усилителем мощности, дополнительно введены генератор опорного напряжения, датчики положения грубого и точного отсчетов, преобразователь угол-код, датчик скорости, причем датчики скорости и положения жестко укреплены на исполнительной оси электропривода за редуктором, управляющие входы датчиков положения соединены с выходом генератора опорного напряжения, а выходы датчиков положения соединены с преобразователем угол-код, выход которого соединен со вторым входом регулятора положения, выход датчика скорости соединен со вторым входом регулятора скорости.The problem is solved due to the fact that the pulse-width pulse is connected to a digital drive containing a master device, a position controller, a speed controller, a current controller, the second input of which is connected to the measuring output of the actuator, whose shaft is mechanically connected to the control object via a gearbox a modulator (PWM), the output of which is connected to a power amplifier, an additional reference voltage generator, position sensors for coarse and accurate readings, an angle-to converter od, a speed sensor, and the speed and position sensors are rigidly mounted on the actuator's axis of the electric drive behind the gearbox, the control inputs of the position sensors are connected to the output of the reference voltage generator, and the outputs of the position sensors are connected to the angle-code converter, the output of which is connected to the second input of the position controller, the output of the speed sensor is connected to the second input of the speed controller.

Кроме того, преобразователь угол-код может быть выполнен из аналого-цифровых преобразователей (АЦП) грубого и точного отсчетов, трех логических элементов, двух сумматоров, трех регистров, микроконтроллера и CAN интерфейса, при этом преобразователь грубого отсчета первым выходом соединен с первым входом первого сумматора, а вторым выходом - с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом первого сумматора, преобразователь точного отсчета, первым выходом через упомянутые последовательно соединенные логические элементы соединен со вторым входом первого сумматора, а вторым и третьим выходом соединен через второй и третий регистры соответственно со вторым и третьим входами микроконтроллера, первый вход которого соединен с выходом первого регистра, первый вход которого соединен с первым выходом сумматора, а второй вход - с выходом второго сумматора, выход микроконтроллера через CAN интерфейс соединен со вторым входом регулятора положения.In addition, the angle-code converter can be made of analog-to-digital converters (ADCs) of coarse and accurate samples, three logic elements, two adders, three registers, a microcontroller and a CAN interface, while the coarse-converter is connected to the first input of the first output the adder, and the second output - with the first input of the second adder, the second input of which is connected to the second output of the first adder, an exact reference transducer, the first output through the aforementioned series-connected logic elements are connected to the second input of the first adder, and the second and third output are connected through the second and third registers respectively to the second and third inputs of the microcontroller, the first input of which is connected to the output of the first register, the first input of which is connected to the first output of the adder, and the second input with the output of the second adder, the output of the microcontroller via the CAN interface is connected to the second input of the position controller.

В основе предлагаемого технического решения лежит применение преобразования следящего типа для сигналов датчика углового положения, реализованное с применением микроконтроллера и цифровых микросборок, не используемых в прототипе.The basis of the proposed technical solution is the use of servo-type conversion for the signals of the angular position sensor, implemented using a microcontroller and digital microassemblies not used in the prototype.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами. The claimed invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого электропривода. Figure 1 presents the structural diagram of the inventive electric drive.

На схеме изображены задающее устройство 1, последовательно соединенные регулятор положения 2, регулятор скорости 3, регулятор тока 4, широтно-импульсный модулятор 5, выход которого соединен с усилителем мощности 6, исполнительный двигатель 7, измерительный выход которого через датчик тока 8 соединен с регулятором тока, редуктор 9, жестко укрепленный на исполнительной оси датчик скорости 10, генератор опорного напряжения 11, выход которого соединен с управляющими входами датчиков положения 12 грубого и точного отсчетов, а выходы через преобразователь угол-код 13 соединены с регулятором положения, объект управления - исполнительная ось электропривода 14.The diagram shows a master device 1, a series-connected position controller 2, a speed controller 3, a current controller 4, a pulse-width modulator 5, the output of which is connected to a power amplifier 6, an actuator 7, the measuring output of which is connected to a current controller through a current sensor 8 , a reducer 9, a speed sensor 10 rigidly fixed on the actuating axis, a reference voltage generator 11, the output of which is connected to the control inputs of the coarse and accurate readings of the position sensors 12, and the outputs through a transform atel angle code 13 connected to a position regulator, the control object - the executive drive axle 14.

На фиг.2 представлена структурная схема преобразователя угол-код. На схеме изображены АЦП грубого отсчета 15, АЦП точного отсчета 16, первый выход которого через последовательно соединенные логические элементы 17-19 соединен со вторым входом первого сумматора 20, первый вход которого соединен с первым выходом АЦП грубого отсчета 15, второй сумматор 21, входы которого соединены со вторым выходом АЦП грубого отсчета 15 и вторым выходом первого сумматора 20, первый регистр 22, входы которого соединены с выходами первого 20 и второго 21 сумматоров, второй 23 и третий 24 регистры, входы которых соединены со вторым и третьим выходами АЦП точного отсчета 16, и микроконтроллер 25, входы которого соединены с выходами регистров 22, 23, 24, а выход - с входом блока CAN интерфейса 26.Figure 2 presents the structural diagram of the Converter angle-code. The diagram shows an ADC of coarse reference 15, ADC of an exact reference 16, whose first output is connected through a series-connected logic elements 17-19 to the second input of the first adder 20, the first input of which is connected to the first output of the ADC of coarse 15, the second adder 21, whose inputs connected to the second output of the ADC coarse reference 15 and the second output of the first adder 20, the first register 22, the inputs of which are connected to the outputs of the first 20 and second 21 adders, the second 23 and third 24 registers, the inputs of which are connected to the second and third the ADC outputs of the exact reference 16, and the microcontroller 25, the inputs of which are connected to the outputs of the registers 22, 23, 24, and the output - with the input of the CAN unit of the interface 26.

В качестве задающего устройства 1 в электроприводе используется управляющий компьютер, в функции которого входят задание требуемого положения исполнительной оси, задание различных режимов работы, визуализация текущего состояния электропривода. В режиме программного наведения координатная траектория движения хранится в памяти управляющего компьютера и формируется в виде цифрового сигнала задания на входе контура регулирования положения с частотой не менее 1000 Гц.As the driving device 1, the control computer is used in the electric drive, the functions of which include setting the required position of the actuating axis, setting various operating modes, and visualizing the current state of the electric drive. In the program guidance mode, the coordinate motion path is stored in the memory of the control computer and is formed as a digital reference signal at the input of the position control loop with a frequency of at least 1000 Hz.

В качестве регуляторов тока 4, угловой скорости 3 и углового положения 2 используются цифровые пропорционально интегрально дифференциальные (ПИД) регуляторы, реализованные на базе цифрового сигнального процессора TMS320F2808 со встроенным формирователем широтно-модулированных сигналов (ШИМ) 5 управления транзисторными ключами усилителя мощности 6.As proportional current 4, angular velocity 3, and angular position 2 regulators, digital proportionally integrated differential (PID) regulators are used, implemented on the basis of a digital signal processor TMS320F2808 with an integrated pulse-width modulated signal (PWM) driver 5 for controlling transistor keys of a power amplifier 6.

Усилитель мощности 6 реализован по мостовой схеме широтно-импульсного преобразователя (ШИП) на транзисторах VT1-VT4 (HEXFET IRFP260N). В диагональ моста подсоединяется якорь исполнительного двигателя постоянного тока 7 типа ДВИ, на который подается ШИМ - напряжение частотой 20 кГц. В качестве драйверов транзисторов (на фиг.1 не показаны) взяты микросхемы IR2127. Сигналы управления транзисторами моста подаются с ШИМ выходов сигнального процессора на драйверы ключей через оптронные развязки (на фиг.1 не показаны) AOD-130.Power amplifier 6 is implemented according to the bridge circuit of a pulse-width converter (SHIP) on transistors VT1-VT4 (HEXFET IRFP260N). An anchor of a direct current executive motor 7 of the DVI type is connected to the diagonal of the bridge, to which PWM is supplied - a voltage frequency of 20 kHz. As transistor drivers (not shown in FIG. 1), IR2127 microcircuits were taken. The control signals of the bridge transistors are fed from the PWM outputs of the signal processor to the key drivers via optocouplers (not shown in Fig. 1) of the AOD-130.

Датчик тока 8 реализован на основе НХ 05-Р и установлен последовательно с якорной обмоткой двигателя 7. На выходе датчика тока 8 установлен фильтр низкой частоты Салена-Ки и масштабирующий усилитель (на фиг.1 не показаны), реализованные на микросхеме LM258.The current sensor 8 is implemented on the basis of HX 05-P and is installed in series with the armature winding of the motor 7. At the output of the current sensor 8, a Salen-Ki low-pass filter and a scaling amplifier (not shown in Fig. 1) are implemented on the LM258 chip.

В качестве датчика скорости 10 используется тахогенератор постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов ТГП-5, сопряженный с валом двигателя, установленный на выходе понижающего редуктора 9. Сигнал тахогенератора двигателя фильтруется с помощью входных фильтрующих цепей микросхемы AD622 (на фиг.1 не показаны), представляющей собой инструментальный усилитель, используемый для устранения синфазной помехи.As the speed sensor 10, a direct current tachogenerator with excitation from permanent magnets TGP-5, coupled to the motor shaft, mounted at the output of the reduction gear 9 is used. The signal of the engine tachogenerator is filtered using the input filter circuits of the AD622 chip (not shown in Fig. 1), which is an instrumentation amplifier used to eliminate common mode interference.

Преобразователь угол-код 13 осуществляет преобразование выходных сигналов 2-фазных датчиков положения 12 грубого (ДУ ГО) и точного отсчетов (ДУ ТО), статоры и роторы которых установлены в согласованные угловые положения, в 22-разрядный параллельный двоичный код. В качестве ДУ ГО используется серийный датчик типа 5БВТ-Д, а в качестве ДУ ТО - специализированный датчик индукционный БК2.329.110. Генератор опорного напряжения 11 реализован на двух трансформаторах ТПП-253-220-400, преобразующих предварительно усиленный гармонический сигнал, поступающий с микроконтроллера 25 ADUC7026BST в напряжения питающие обмотки возбуждения датчиков положения.The angle-code converter 13 converts the output signals of the 2-phase coarse position sensors 12 (ДУ GO) and accurate readings (ДУ ТО), the stators and rotors of which are installed in the agreed angular positions, into a 22-bit parallel binary code. As the DU GO, a serial sensor of the 5BVT-D type is used, and as the DU TO - a specialized induction sensor BK2.329.110. The reference voltage generator 11 is implemented on two transformers TPP-253-220-400, converting a pre-amplified harmonic signal from the ADUC7026BST microcontroller 25 to the voltage supplying the field windings of the position sensors.

АЦП сигналов ДУ ГО 15, осуществляемое входящей гибридной микросборкой 2602ПВ1ВП, обеспечивает формирование 7-разрядного кода грубого отсчета. АЦП сигналов ДУ ТО 16, осуществляемое микросборкой 2602ПВ1АП, обеспечивает формирование 16-разрядного кода точного отсчета. Предварительно выходные напряжения ДУ ТО синхронно уменьшаются по амплитуде с помощью резисторной матрицы типа 301 НР7 гр. 1В и двух операционных усилителей типа 153УД6С (на фиг.2 не показаны).The ADC of the signals of the remote control GO 15, carried out by the incoming hybrid micro-assembly 2602PV1VP, provides the formation of a 7-bit coarse code. The ADC of the signals of the remote control TO 16, carried out by the microassembly 2602PV1AP, provides the formation of a 16-bit code of the exact reference. Pre-output voltage of the remote control TO synchronously decreases in amplitude using a resistor matrix of type 301 HP7 gr. 1B and two operational amplifiers of the type 153UD6C (not shown in FIG. 2).

С помощью логических элементов 17, 18, 19 типа 1526ЛН2 и 1526ЛА7, а также двух сумматоров 20, 21 типа 1526 осуществляется стыковка указанных кодов грубого и точного отсчетов, обеспечивающая формирование 22 логических уровней напряжения. Эти уровни в следящем режиме представляют текущее значение преобразуемого углового положения оси. Сигналы с указанными уровнями поступают на соответствующие входы трех 8-разрядных выходных регистров 22, 23, 24 типа 1533ИР22, на выходах которых образуется требуемый 22-разрядный код.Using logic elements 17, 18, 19 of type 1526LN2 and 1526LA7, as well as two adders 20, 21 of type 1526, the indicated codes of coarse and accurate samples are docked, which ensures the formation of 22 logical voltage levels. These levels in the tracking mode represent the current value of the converted angular position of the axis. Signals with the indicated levels arrive at the corresponding inputs of three 8-bit output registers 22, 23, 24 of type 1533IR22, at the outputs of which the required 22-bit code is generated.

С помощью логических элементов 1526ЛН2, 1526ЛА7 (на фиг.2 не показаны) и электронного ключа типа 590КН4 (на фиг.2 не показан) реализуется управляемый с внешней стороны алгоритм передачи 22-разрядного выходного кода в микроконтроллер.Using the logic elements 1526LN2, 1526LA7 (not shown in FIG. 2) and an electronic key of the type 590KN4 (not shown in FIG. 2), an algorithm for transmitting a 22-bit output code to the microcontroller is controlled from the outside.

Микроконтроллер 25 преобразователя угла ADUC7026BST предназначен для перевода цифрового сигнала положения оси из параллельного кода в последовательный с последующей передачей его по CAN-интерфейсу 26 в цифровой сигнальный процессор.The microcontroller 25 of the angle converter ADUC7026BST is designed to convert the digital signal of the axis position from parallel to serial code with subsequent transmission via CAN-interface 26 to a digital signal processor.

Заявляемое устройство работает следующим образом: сигнал задания, сформированный задающим устройством 1, поступает на вход трехконтурной подчиненной системы управления, в состав которой в соответствии с фиг.1 входят контур регулирования тока якоря исполнительного двигателя 7, включающий в себя ПИД регулятор тока 4 и датчик тока 8, контур регулирования угловой скорости вращения исполнительной оси электропривода 14, включающий в себя датчик скорости 10 и ПИД регулятор скорости 3 и контур регулирования углового положения исполнительной оси 14, включающий соответственно датчик положения 12, преобразователь угол-код 13 и ПИД регулятор положения 2. Сигнал управления, поступающий с задающего устройства 1 на вход контура регулирования углового положения, сравнивается в контуре регулирования с сигналом, поступающим с аналогового датчика углового положения 12, преобразованного в преобразователе угол-код 13 в 22 разрядный цифровой код. Полученный сигнал ошибки, преобразованный регулятором углового положения 2, является входным по отношению к контуру регулирования скорости, в котором сигнал ошибки по скорости, полученный сравнением входного сигнала контура с сигналом, поступающим с датчика скорости 10, после преобразования его ПИД регулятором скорости 3 поступает на вход контура регулирования тока якоря двигателя 7, осуществляющего аналогичную контурам положения и скорости процедуру. Трехконтурная подчиненная система управления, обеспечивающая регулирование углового положения исполнительной оси привода с астатизмом второго порядка, синтезирует сигнал управления, поступающий через широтно-импульсный модулятор 5 на усилитель мощности 6, формирующий питание исполнительного двигателя 7, который через понижающий редуктор 9 передает указанное задающим устройством движение на исполнительную ось привода 14, соединенную с исполнительным механизмом - осью телескопа. Измерение углового положения исполнительной оси электропривода, проиллюстрированное на фиг.2, состоит в следующем: на исполнительной оси электропривода 14 установлены два абсолютных аналоговых датчика 12 для грубого и точного измерения типа вращающийся трансформатор, на обмотки возбуждения которых подаются сигналы опорного напряжения с генератора 11. После аналого-цифрового преобразования 15, 16 сигналов обоих датчиков в зависимости от величин рассогласования заданного и реального углового положения оси посредством логических элементов 17-19 и сумматоров 20 и 21 на вход первого регистра 22 поступает информация о положении исполнительной оси с соответствующей точностью измерения ГО и ТО. На второй и третий регистры 23, 24 поступает информация с датчика точного отсчета. Полученная с трех регистров последовательность 22 бит, отражающая текущее положение исполнительной оси электропривода, переводится в последовательный код микроконтроллером 25 и передается по CAN интерфейсу 26 для дальнейшего использования в трехконтурной системе управления в качестве сигнала обратной связи по угловому положению исполнительной оси электропривода.The inventive device operates as follows: the reference signal generated by the master 1 is fed to the input of a three-loop slave control system, which, in accordance with FIG. 1, includes an armature current control loop of the actuator 7, including a PID current controller 4 and a current sensor 8, a control loop for controlling the angular speed of rotation of the actuator drive axle 14, including a speed sensor 10 and a PID speed controller 3 and a control loop for adjusting the angular position of the actuator axis 14, including a position sensor 12, an angle-code converter 13, and a PID position controller 2, respectively. The control signal from the master 1 to the input of the angle control loop is compared in the control loop with the signal from the analog angle sensor 12 converted to the converter angle code 13 to 22 bit digital code. The received error signal, converted by the angular position controller 2, is input with respect to the speed control loop, in which the speed error signal obtained by comparing the loop input signal with the signal from speed sensor 10, after its PID conversion by speed controller 3 is input the current control loop of the armature of the motor 7, performing a procedure similar to the position and speed loops. A three-circuit subordinate control system, which provides control of the angular position of the actuator’s actuating axis with second-order astatism, synthesizes a control signal coming through a pulse-width modulator 5 to a power amplifier 6, which forms the power of the actuator 7, which transfers the motion specified by the setting device through the reduction gear 9 to the Executive axis of the actuator 14 connected to the actuator - the axis of the telescope. The measurement of the angular position of the actuator’s actuating axis, illustrated in FIG. 2, consists of the following: two absolute analog sensors 12 are installed on the actuator’s actuating axis 14 for a coarse and accurate measurement of a rotating transformer type, the excitation windings of which are supplied with voltage reference signals from the generator 11. After analog-to-digital conversion of 15, 16 signals of both sensors depending on the values of the mismatch between the set and the real angular position of the axis by means of logic elements 17-19 and adders 20 and 21 to the input of the first register 22 receives information about the position of the Executive axis with the corresponding measurement accuracy of GO and TO. The second and third registers 23, 24 receive information from an accurate readout sensor. A sequence of 22 bits received from three registers, which reflects the current position of the actuator's actuating axis, is converted into a serial code by a microcontroller 25 and transmitted via CAN interface 26 for further use in a three-loop control system as a feedback signal along the angular position of the actuator's actuating axis.

По сравнению с известным устройством предлагаемое устройство обладает расширенным диапазоном регулирования скорости в область инфранизких скоростей, как следствие увеличения точности измерения положения исполнительной оси привода, которое в цифровой системе управления достигается за счет увеличения разрядности измерения положения путем сшивания кодов датчиков положения точного и грубого отсчетов в преобразователе угол-код, а также увеличением производительности цифровой системы управления электропривода за счет реализации ее с применением микроконтроллера. Таким образом, разрешающая способность измерения положения повышена до 22 разрядов и обеспечивает погрешность измерения угла поворота на уровне I".Compared with the known device, the proposed device has an extended range of speed control in the region of infralow speeds, as a result of increasing the accuracy of measuring the position of the actuator axis of the drive, which in a digital control system is achieved by increasing the bit depth of position measurement by stitching the encoder codes of the exact and coarse readouts in the converter angle code, as well as an increase in the performance of the digital control system of the electric drive due to its implementation with using a microcontroller. Thus, the resolution of the position measurement is increased to 22 bits and provides an error in the measurement of the angle of rotation at level I ".

Предлагаемое устройство обеспечивает позиционирование с точностью ±1 дискрета измерения положения и слежение, сопровождающееся вращением следящей оси с инфранизкими скоростями до 10 угловых секунд за секунду при значительных величинах моментов статического сопротивления и маховых масс на валу двигателя, что делает возможным применение цифрового электропривода для управления движением осей телескопов в режимах слежения за естественными космическими объектами.The proposed device provides positioning with an accuracy of ± 1 of the position measurement discrete and tracking, accompanied by rotation of the tracking axis with inflow speeds of up to 10 angular seconds per second with significant values of the moments of static resistance and flywheel masses on the motor shaft, which makes it possible to use a digital electric drive to control the movement of the axes telescopes in tracking modes for natural space objects.

Claims (2)

1. Цифровой электропривод, содержащий задающее устройство, последовательно соединенные регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, второй вход которого через датчик тока соединен с измерительным выходом исполнительного двигателя, вал которого через редуктор механически связан с объектом управления, широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с усилителем мощности, отличающийся тем, что в него введены генератор опорного напряжения, датчики положения грубого и точного отсчетов, преобразователь угол-код, датчик скорости, причем датчики скорости и положения жестко укреплены на исполнительной оси электропривода за редуктором, управляющие входы датчиков положения соединены с выходом генератора опорного напряжения, а выходы датчиков положения соединены с преобразователем угол-код, выход которого соединен со вторым входом регулятора положения, выход датчика скорости соединен со вторым входом регулятора скорости.1. A digital electric drive containing a master device, a position controller, a speed controller, a current controller, the second input of which is connected via a current sensor to the measuring output of the actuator, whose shaft is mechanically connected through the gearbox to the control object, a pulse-width modulator, the output of which connected to a power amplifier, characterized in that a reference voltage generator, position sensors for coarse and accurate readings, an angle-code converter, a sensor speed, and the speed and position sensors are rigidly mounted on the actuating axis of the electric drive behind the gearbox, the control inputs of the position sensors are connected to the output of the reference voltage generator, and the outputs of the position sensors are connected to the angle-code converter, the output of which is connected to the second input of the position controller, the output of the speed sensor connected to the second input of the speed controller. 2. Цифровой электропривод по п.1, отличающийся тем, что преобразователь угол-код выполнен из аналого-цифровых преобразователей грубого и точного отсчетов, трех логических элементов, двух сумматоров, трех регистров, микроконтроллера и CAN интерфейса, при этом преобразователь грубого отсчета первым выходом соединен с первым входом первого сумматора, а вторым выходом - с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом первого сумматора, преобразователь точного отсчета первым выходом через упомянутые последовательно соединенные логические элементы соединен со вторым входом первого сумматора, а вторым и третьим выходом соединен через второй и третий регистры соответственно со вторым и третьим входами микроконтроллера, первый вход которого соединен с выходом первого регистра, первый вход которого соединен с первым выходом сумматора, а второй вход - с выходом второго сумматора, выход микроконтроллера через CAN интерфейс соединен со вторым входом регулятора положения. 2. The digital electric drive according to claim 1, characterized in that the angle-code converter is made of analog-to-digital converters of coarse and accurate readings, three logic elements, two adders, three registers, a microcontroller and a CAN interface, with the coarse readout being the first output connected to the first input of the first adder, and the second output to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the second output of the first adder, the exact readout transformer is the first output through the aforementioned fully connected logic elements are connected to the second input of the first adder, and the second and third output are connected through the second and third registers respectively to the second and third inputs of the microcontroller, the first input of which is connected to the output of the first register, the first input of which is connected to the first output of the adder, and the second input - with the output of the second adder, the output of the microcontroller via the CAN interface is connected to the second input of the position controller.
RU2009133504/07A 2009-09-07 2009-09-07 Digital electric drive RU2404449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133504/07A RU2404449C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Digital electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133504/07A RU2404449C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Digital electric drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2404449C1 true RU2404449C1 (en) 2010-11-20

Family

ID=44058524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009133504/07A RU2404449C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Digital electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2404449C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520351C1 (en) * 2012-12-14 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Digital electric drive
RU2707578C1 (en) * 2018-10-11 2019-11-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Electric drive with increased sensitivity to development of small angular rotation speeds
RU2772727C1 (en) * 2021-04-19 2022-05-25 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Low-speed precision electric drive with compensation for the influence of misalignment of the mechanical transmission

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520351C1 (en) * 2012-12-14 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Digital electric drive
RU2707578C1 (en) * 2018-10-11 2019-11-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Electric drive with increased sensitivity to development of small angular rotation speeds
RU2772727C1 (en) * 2021-04-19 2022-05-25 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Low-speed precision electric drive with compensation for the influence of misalignment of the mechanical transmission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101226066B (en) Multiple-loop absolute type rotary encoder based on rotating transformer
CN111750903B (en) Winding integrated magnetoelectric encoder and independent calibration method thereof
CN101729013B (en) Motor control system based on IP core of position sensor-free brushless direct-current motor
CN112117872B (en) Special motor, electrical equipment and vehicle
CN103414425B (en) A kind of torque direction of brshless DC motor and the detection method of amplitude
CN101729002A (en) SOPC-based remote monitoring system of no-position sensor brushless DC motor
CN102946222A (en) High-precision positioning method for permanent magnet synchronous motor servo system
CN109450330A (en) A kind of method for controlling torque for electric excitation biconvex electrode electric machine
CN101729005A (en) Method for controlling brushless DC motor based on FPGA
CN101799337B (en) Automatic detection method of torque of tooth sockets of permanent magnet synchronous motor
Butcher et al. Hybrid stepper motor electrical model extensions for use in intelligent drives
CN101478279A (en) DC motor driver and driving method
RU2404449C1 (en) Digital electric drive
CN103984327A (en) Small digital actuator system based on fuzzy control
CN111162705B (en) Permanent magnet synchronous motor control system, method, controller and application thereof
CN102497149A (en) Direct decoupling control method of permanent magnet linear synchronous motor-driven suspension platform
Kuwahara et al. A precision direct-drive robot arm
CN115563467A (en) Position calculation method of rotary transformer
RU2520351C1 (en) Digital electric drive
CN114136195A (en) High-precision rotor position measuring system and measuring method
Alidoust Aghdam et al. Implementation of high performance microstepping driver using FPGA with the aim of realizing accurate control on a linear motion system
RU2656999C1 (en) Swivel platform multi-motor drive
CN113452351B (en) Filtering method of magnetic speed sensor suitable for single-tooth flywheel
SU1003261A1 (en) Device for determining angular position of thyratron motor rotor
Yifei et al. Design of dual-PMSM synchronous control drive

Legal Events

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

Effective date: 20190908