RU2450300C1 - Self-adjusting electric drive - Google Patents

Self-adjusting electric drive Download PDF

Info

Publication number
RU2450300C1
RU2450300C1 RU2010154587/08A RU2010154587A RU2450300C1 RU 2450300 C1 RU2450300 C1 RU 2450300C1 RU 2010154587/08 A RU2010154587/08 A RU 2010154587/08A RU 2010154587 A RU2010154587 A RU 2010154587A RU 2450300 C1 RU2450300 C1 RU 2450300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
division
unit
Prior art date
Application number
RU2010154587/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Федорович Филаретов (RU)
Владимир Федорович Филаретов
Антон Сергеевич Губанков (RU)
Антон Сергеевич Губанков
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
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 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority to RU2010154587/08A priority Critical patent/RU2450300C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2450300C1 publication Critical patent/RU2450300C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: self-adjusting electric drive includes adders, corrector, amplifier, electric motor with gear, position resolver, square-wave generator, dividers, steady signal source, integrator, sine function generator, multipliers, amplitude setter, square-root extractor.
EFFECT: provision of maximum operating speed of electric drive within range of high operating frequencies at amplitude change for harmonic signal without reduction of set dynamic accuracy.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано присоздании их систем управления.The invention relates to electric drives and can be used with the creation of their control systems.

Известен самонастраивающийся электропривод (см. патент РФ №2345885, Бюл. №4, 2009 г.), содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу релейного элемента, второму входу второго сумматора и выходу первого датчика скорости, выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, а также второй датчик скорости, датчик массы, второй задатчик сигнала, квадратор, шестой сумматор и с второго по пятый блоки умножения, первый датчик ускорения, а также первый косинусный и второй синусный функциональные преобразователи, вход каждого из которых соединен с выходом первого датчика положения, выход датчика массы подключен к второму входу первого блока умножения, первому входу шестого сумматора и второму входу пятого сумматора, соединенного выходом с первыми входами второго и третьего блоков умножения, второй вход каждого из которых подключен, соответственно, к выходам первого и второго функциональных преобразователей, а их выходы, соответственно - ко второму входу шестого сумматора и первому входу четвертого блока умножения, соединенного вторым входом через квадратор с выходом второго датчика скорости, а выходом - с третьим входом четвертого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, соединенного первым входом с выходом первого датчика ускорения, а вторым входом - с выходом шестого сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход второго сумматора соединен с третьим входом третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, и седьмой блок умножения, выход которого подключен к пятому входу четвертого сумматора, второй датчик ускорения, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу седьмого сумматора, восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика ускорения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - ко второму входу седьмого блока умножения.Known self-adjusting electric drive (see RF patent No. 2345885, bull. No. 4, 2009), containing a series-connected first adder, second adder, first multiplication unit, third adder, amplifier and motor connected to the first speed sensor directly and through the gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, connected by a second input to the input of the device, a relay element and a fourth adder connected in series, the second input of which is connected to the input of the relay element, the second input of the second adder and the output of the first speed sensor, the output is to the second input of the third adder, the first signal pickup and the fifth adder are connected in series, as well as the second speed sensor, mass sensor, second signal pickup, quadrator, sixth adder and second to the fifth multiplication blocks, the first acceleration sensor, as well as the first cosine and second sine functional converters, the input of each of which is connected to the output of the first position sensor, the output of the mass sensor is connected to the second input at the first multiplication unit, the first input of the sixth adder and the second input of the fifth adder, connected by the output to the first inputs of the second and third multiplication units, the second input of each of which is connected, respectively, to the outputs of the first and second functional converters, and their outputs, respectively, to the second input of the sixth adder and the first input of the fourth multiplication unit, connected by the second input through a quadrator to the output of the second speed sensor, and the output with the third input of the fourth adder, the fourth input is connected to the output of the fifth multiplication unit, connected by the first input to the output of the first acceleration sensor, and by the second input to the output of the sixth adder, the third input of which is connected to the output of the second signal setter, and the output of the second adder is connected to the third input of the third adder, connected in series to the second a position sensor, a seventh adder, the second input of which is connected to the output of the first position sensor, a third sine functional converter, a sixth multiplication unit, the second input of which is connected n to the output of the fifth adder, and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the fifth input of the fourth adder, a second acceleration sensor connected in series to the fourth cosine functional converter connected to the input to the output of the seventh adder, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fifth adder , and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and its output - with the sixth input of the fourth adder, the third set in series a signal chip and an eighth adder, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output to the second input of the seventh multiplication block.

Недостатком данного устройства является то, что оно, обеспечивая инвариантность параметров электропривода к взаимовлиянию между всеми степенями подвижности манипулятора в процессе его движения, не позволяет корректировать параметры входных сигналов с целью повышения быстродействия (производительности) всей системы в целом при сохранении заданной динамической точности управления.The disadvantage of this device is that it, providing the invariance of the parameters of the electric drive to the mutual influence between all degrees of mobility of the manipulator in the process of its movement, does not allow you to adjust the parameters of the input signals in order to increase the speed (performance) of the entire system as a whole while maintaining a given dynamic control accuracy.

Известен также самонастраивающийся электропривод (см. патент РФ №2399080, Бюл. №25, 2010 г.), содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик амплитуды, квадратор, блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, второй сумматор, первый блок извлечения квадратного корня, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала и второму входу второго сумматора, второй блок извлечения квадратного корня, интегратор, синусный функциональный преобразователь и блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора.A self-adjusting electric drive is also known (see RF patent No. 2399080, Bull. No. 25, 2010), containing a first adder, a correcting device, an amplifier, an electric motor with a reducer connected in series, and a position sensor is installed on its output shaft, the output of which is connected to the first the input of the first adder, a series-connected amplitude adjuster, a quadrator, a division unit, the second input of which is connected to the output of the first constant signal source, the second adder, the first square root extraction unit, t this adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal source and the second input of the second adder, the second square root extraction unit, an integrator, a sine function converter and a multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster, and the output to the second input of the first adder.

Указанное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению и принято за прототип. Его недостатком является то, что в диапазоне повышенных рабочих частот ввиду приближенности описания используемой амплитудно-частотной характеристики оно не обеспечивает максимальную скорость работы электропривода.The specified device in its technical essence is the closest to the proposed invention and is taken as a prototype. Its disadvantage is that in the range of increased operating frequencies, due to the approximation of the description of the used amplitude-frequency characteristics, it does not provide the maximum speed of the electric drive.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение максимально возможной скорости работы электропривода в диапазоне повышенных рабочих частот при изменении амплитуды задающего гармонического сигнала без снижения заданной динамической точности.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the maximum possible speed of the electric drive in the range of increased operating frequencies when changing the amplitude of the setting harmonic signal without reducing the specified dynamic accuracy.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное (при заданной динамической ошибке и амплитуде входного гармонического сигнала) значение частоты задающего сигнала, а следовательно, и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional self-tuning circuit, in which the maximum possible (for a given dynamic error and amplitude of the input harmonic signal) frequency value of the driving signal is generated, and therefore the maximum possible speed of the electric drive without exceeding the permissible value of the dynamic control error.

Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные квадратор, первый блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, и второй сумматор, последовательно соединенные интегратор, синусный функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала и третий сумматор, дополнительно вводятся последовательно соединенные второй блок умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора и первыми входами четвертого, пятого и шестого сумматоров, третий блок умножения, второй блок деления, блок извлечения квадратного корня, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды и второму входу третьего сумматора, четвертый блок умножения и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и входу квадратора, а выход - ко входу интегратора, последовательно соединенные пятый блок умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам второго сумматора и блока извлечения квадратного корня, и третий блок деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока умножения, а второй вход - к выходу первого источника постоянного сигнала, ко вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров и первым входам четвертого, пятого и шестого блоков деления, причем второй вход четвертого блока деления подключен к выходу пятого сумматора и второму входу второго блока умножения, второй вход пятого блока деления - к выходу шестого сумматора и второму входу третьего блока умножения, второй вход шестого блока деления - к выходу четвертого сумматора и второму входу второго блока деления, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий и четвертый входы которого подключены, соответственно, к выходам четвертого и пятого блоков деления.The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive containing a first adder in series, a correction device, an amplifier, an electric motor with a gearbox, on the output shaft of which a position sensor is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder, a quadrator, a first division unit are connected in series, the second input of which is connected to the output of the first constant signal source, and the second adder, series-connected integrator, sine functional the first converter, the first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster, and the output - to the second input of the first adder, the second constant signal source and the third adder connected in series, the second multiplication unit connected in series, the first input of which is connected to the quad output and the first inputs of the fourth, fifth and sixth adders, the third multiplication unit, the second division unit, the square root extraction unit, the seventh adder, the second input of which I connect the fourth input of the third adder, the fourth multiplication unit and the eighth adder, the second input of which is connected to the output of the third adder and the input of the quadrator, and the output to the integrator input, the fifth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the second adder and the square root extraction unit, and the third division unit, the output of which is connected to the second input of the fourth multiplication unit, and the second input to the output of the first source is constant the second signal, to the second inputs of the fourth, fifth and sixth adders and the first inputs of the fourth, fifth and sixth division blocks, the second input of the fourth division block connected to the output of the fifth adder and the second input of the second multiplication block, the second input of the fifth division block to the output of the sixth the adder and the second input of the third block of multiplication, the second input of the sixth division unit to the output of the fourth adder and the second input of the second division unit, and the output to the second input of the second adder, the third and fourth inputs of which yucheny respectively to the outputs of the fourth and fifth division blocks.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна", явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. обладает критерием «изобретательский уровень». Данное техническое решение промышленно применимо.A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of the analogue and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty", does not explicitly follow from the prior art, i.e. possesses the criterion of "inventive step". This technical solution is industrially applicable.

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают максимально возможную скорость работы электропривода в диапазоне повышенных рабочих частот, сохраняя заданную динамическую точность при изменении амплитуды входного гармонического сигнала.In this case, the distinguishing features of the claims provide the highest possible speed of the electric drive in the range of increased operating frequencies, while maintaining a given dynamic accuracy when changing the amplitude of the input harmonic signal.

На фиг.1 дана структурная схема самонастраивающегося электропривода, а на фиг.2 - объекты, поясняющие особенности и принцип работы предложенного устройства. На этих фигурах введены следующие обозначения: α - угол поворота выходного вала редуктора; αвх - задающий (входной) гармонический сигнал, поступающий на вход электропривода; Ap, ωp - амплитуда и частота сигнала αвх, соответственно; U*, U - усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 4, соответственно; ε=αвх-α - ошибка электропривода; [ωmin, ωmax] - диапазон рабочих частот входного сигнала; ε1 - заданное допустимое значение динамической ошибки работы рассматриваемого электропривода. Цифрой 33 на фиг.2 обозначена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) рассматриваемого электропривода

Figure 00000001
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- значения АЧХ на частотах ωmin,
Figure 00000004
и ωmax, соответственно); цифрой 34 - секущая, соединяющая точки A и B на этой АЧХ; а цифрой 35 - касательная к АЧХ в точке C с абсциссой
Figure 00000005
. F (с абсциссой
Figure 00000006
), G, H - точки пересечения горизонтальной прямой, имеющей ординату Ap/ε1, с АЧХ 33, секущей 34 и касательной 35, соответственно.In Fig.1 is a structural diagram of a self-adjusting electric drive, and in Fig.2 - objects explaining the features and principle of operation of the proposed device. The following designations are introduced in these figures: α is the angle of rotation of the output shaft of the gearbox; α in - the setting (input) harmonic signal supplied to the input of the electric drive; A p , ω p - amplitude and frequency of the signal α I , respectively; U * , U is the amplified signal and the control signal of the motor 4, respectively; ε = α in -α - electric drive error; [ω min , ω max ] is the range of operating frequencies of the input signal; ε 1 - the specified permissible value of the dynamic error of the considered electric drive. The number 33 in figure 2 designates the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the drive in question
Figure 00000001
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- the frequency response at frequencies ω min ,
Figure 00000004
and ω max , respectively); the number 34 is the secant connecting the points A and B on this frequency response; and the number 35 is the tangent to the frequency response at point C with an abscissa
Figure 00000005
. F (with abscissa
Figure 00000006
), G, H are the intersection points of the horizontal line with the ordinate A p / ε 1 , with AFC 33, secant 34 and tangent 35, respectively.

Самонастраивающийся электропривод содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, корректирующее устройство 2, усилитель 3, электродвигатель 4 с редуктором 5, на выходном валу которого установлен датчик 6 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, последовательно соединенные квадратор 7, первый блок 8 деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника 9 постоянного сигнала, и второй сумматор 10, последовательно соединенные интегратор 11, синусный функциональный преобразователь 12, первый блок 13 умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика 14 амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные второй источник 15 постоянного сигнала и третий сумматор 16, последовательно соединение второй блок 17 умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора 7 и первыми входами четвертого 18, пятого 19 и шестого 20 сумматоров, третий блок 21 умножения, второй блок 22 деления, блок 23 извлечения квадратного корня, седьмой сумматор 24, второй вход которого подключен к выходу задатчика 14 амплитуды и второму входу третьего сумматора 16, четвертый блок 25 умножения и восьмой сумматор 26, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора 16 и входу квадратора 7, а выход - ко входу интегратора 11, последовательно соединенные пятый блок 27 умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам второго сумматора 10 и блока 23 извлечения квадратного корня, и третий блок 28 деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока 25 умножения, а второй вход - к выходу первого источника 9 постоянного сигнала, ко вторым входам четвертого 18, пятого 19 и шестого 20 сумматоров и первым входам четвертого 29, пятого 30 и шестого 31 блоков деления, причем второй вход четвертого блока 29 деления, подключен к выходу пятого сумматора 19 и второму входу второго блока 17 умножения, второй вход пятого блока 30 деления - к выходу шестого сумматора 20 и второму входу третьего блока 21 умножения, второй вход шестого блока 31 деления - к выходу четвертого сумматора 18 и второму входу второго блока 22 деления, а выход - ко второму входу второго сумматора 10, третий и четвертый входы которого подключены, соответственно, к выходам четвертого 29 и пятого 30 блоков деления. Объект управления 32.The self-adjusting electric drive contains a series-connected first adder 1, a correction device 2, an amplifier 3, an electric motor 4 with a gear 5, on the output shaft of which a position sensor 6 is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder 1, the quadrator 7 connected in series, the first division unit 8 , the second input of which is connected to the output of the first source 9 of a constant signal, and the second adder 10, connected in series with the integrator 11, the sine functional Converter 12, the first multiplication lock 13, the second input of which is connected to the output of the amplitude setter 14, and the output is connected to the second input of the first adder 1, the second constant signal source 15 and the third adder 16 are connected in series, the second multiplication block 17 is connected in series, the first input of which is connected to the quadrator output 7 and the first inputs of the fourth 18, fifth 19 and sixth 20 adders, the third multiplication unit 21, the second division unit 22, the square root extraction unit 23, the seventh adder 24, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster 14 there and the second input of the third adder 16, the fourth multiplication unit 25 and the eighth adder 26, the second input of which is connected to the output of the third adder 16 and the input of the quadrator 7, and the output to the input of the integrator 11, the fifth multiplication unit 27 connected in series, the first and second inputs which are connected, respectively, to the outputs of the second adder 10 and the square root extraction unit 23, and the third division unit 28, the output of which is connected to the second input of the fourth multiplication unit 25, and the second input to the output of the first constant signal source 9 la, to the second inputs of the fourth 18, fifth 19 and sixth 20 adders and the first inputs of the fourth 29, fifth 30 and sixth 31 division blocks, and the second input of the fourth division block 29 is connected to the output of the fifth adder 19 and the second input of the second multiplication block 17, the second input of the fifth division unit 30 to the output of the sixth adder 20 and the second input of the third multiplication unit 21, the second input of the sixth division unit 31 to the output of the fourth adder 18 and the second input of the second division unit 22, and the output to the second input of the second adder 10, third and fourth inputs which are connected, respectively, to the outputs of the fourth 29 and fifth 30 division blocks. Management Object 32.

Самонастраивающийся электропривод работает следующим образом. Сигнал ошибки ε на выходе сумматора 1, первый отрицательный (со стороны датчика 6) и второй положительный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, после коррекции в блоке 2, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 4, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от поступающего сигнала U. Как известно, величина ошибки ε при установленном корректирующем устройстве 2 с постоянной структурой и постоянными параметрами будет увеличиваться при увеличении и амплитуды Ap, и частоты ωp входного сигнала αвх=Apsinωpt и, наоборот, их уменьшение приведет к уменьшению значения ε. Таким образом, если Ap имеет такое значение, при котором ε становится меньше допустимой, то можно увеличить ωp, а следовательно, и скорость (производительность) работы электропривода, не превышая заданную динамическую точность.Self-adjusting electric drive operates as follows. The error signal ε at the output of the adder 1, the first negative (from the side of sensor 6) and the second positive inputs of which have unit gains, after correction in block 2, amplifying, enters the input of electric motor 4, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration) depending on the input signal U. As is known, the magnitude of error ε during a corrective device 2 with a constant structure and constant parameters will increase with increasing amplitude, and a p, and frequency α p of the input signal Rin = A p sinω p t, and conversely, their reduction will reduce the values of ε. Thus, if A p has a value at which ε becomes less than permissible, then it is possible to increase ω p and, consequently, the speed (productivity) of the electric drive without exceeding the specified dynamic accuracy.

На выходе задатчика 14 формируется сигнал Ap, а на выходе источника 15 - сигнал ωmin-kнA(ωmin). Первый (со стороны источника 15) и второй положительные входы сумматора 16, соответственно, имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный kн/ε1. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000007
, а на выходе квадратора 7 - сигнал
Figure 00000008
(где kн=(ωmax-ωmin)/(A(ωmax)-A(ωmin))).At the output of setter 14, a signal A p is generated, and at the output of source 15, a signal ω min -k n A (ω min ) is generated. The first (from the source 15) and second positive inputs of the adder 16, respectively, have a unity gain and gain equal to k n / ε 1 . As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000007
, and at the output of quadrator 7 is a signal
Figure 00000008
(where k n = (ω max- ω min ) / (A (ω max ) -A (ω min ))).

На выходе источника 9 установлен единичный сигнал. Первые положительные входы сумматоров 18, 19, 20, соответственно, имеют коэффициенты усиления

Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, а их вторые входы - единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 22 деления сформируется сигнал
Figure 00000012
, а на выходе блока 23 - сигнал
Figure 00000013
.At the output of source 9, a single signal is installed. The first positive inputs of the adders 18, 19, 20, respectively, have gains
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, and their second inputs are unity gain. As a result, a signal is generated at the output of division block 22
Figure 00000012
, and at the output of block 23, a signal
Figure 00000013
.

Первый (со стороны блока 23) отрицательный вход сумматора 24 имеет коэффициент усиления, равный K, а второй положительный - коэффициент усиления

Figure 00000014
. В результате на его выходе формируется сигнал
Figure 00000015
.The first (from the side of block 23) negative input of the adder 24 has a gain equal to K, and the second positive - gain
Figure 00000014
. As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000015
.

На выходах блоков 8, 29, 30, 31, соответственно, формируются сигналы

Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
. Первый (со стороны блока 8), третий (со стороны блока 29) и четвертый (со стороны блока 30) отрицательные входы сумматора 10 имеют коэффициенты усиления, равные 1,
Figure 00000020
и
Figure 00000021
, соответственно, а второй (со стороны блока 31) положительный вход имеет коэффициент усиления -
Figure 00000022
. В результате на выходе сумматора 10 формируется сигнал
Figure 00000023
а на выходе блока 28 - сигнал
Figure 00000024
At the outputs of blocks 8, 29, 30, 31, respectively, signals are generated
Figure 00000016
,
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
. The first (from the side of block 8), the third (from the side of block 29) and the fourth (from the side of block 30) the negative inputs of the adder 10 have gains equal to 1,
Figure 00000020
and
Figure 00000021
, respectively, and the second (from the side of block 31) positive input has a gain of -
Figure 00000022
. As a result, a signal is generated at the output of the adder 10
Figure 00000023
and at the output of block 28, a signal
Figure 00000024

Первый (со стороны блока 25) и второй положительные входы сумматора 26 имеют коэффициенты усиления

Figure 00000025
и 1, соответственно. В результате, на его выходе сформируется сигналThe first (from the side of block 25) and the second positive inputs of the adder 26 have gains
Figure 00000025
and 1, respectively. As a result, a signal is generated at its output.

Figure 00000026
Figure 00000026

определяющий частоту ωp, обеспечивающую максимально возможную скорость гармонического движения электропривода с ошибкой, не превышающей ε1.determining the frequency ω p , providing the maximum possible speed of harmonic motion of the electric drive with an error not exceeding ε 1 .

На выходе интегратора 11, имеющего единичный коэффициент усиления, формируется сигнал ωpt, а на выходе функционального преобразователя 12 - сигнал sinωpt. В результате на выходе блока 13 формируется искомый гармонический сигнал αвх с задаваемой амплитудой Ap и автоматически формируемой частотой ωp, который и обеспечивает максимально возможную скорость работы электропривода (для заданных величин ε1 и Ap).At the output of the integrator 11 having a unity gain, a signal ω p t is formed, and at the output of the functional converter 12, a signal sinω p t is generated. As a result, at the output of block 13, the desired harmonic signal α in is generated with a given amplitude A p and an automatically generated frequency ω p , which ensures the maximum possible speed of the electric drive (for given values of ε 1 and A p ).

Для пояснения этого факта отметим, что корректирующее устройство 2, обеспечивающее устойчивость работы рассматриваемого электропривода, имеет вид:To clarify this fact, we note that the corrective device 2, ensuring the stability of the considered electric drive, has the form:

Figure 00000027
,
Figure 00000027
,

где T1>T2=const, T1=1/ωср=const, ωср - частота среза амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) электропривода. В результате передаточная функция прямой цепи электропривода с учетом этого корректирующего устройства примет вид:where T 1 > T 2 = const, T 1 = 1 / ω cf = const, ω cf is the cutoff frequency of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the electric drive. As a result, the transfer function of the direct circuit of the electric drive, taking into account this corrective device, will take the form:

Figure 00000028
,
Figure 00000028
,

а его АЧХ - вид:and its frequency response is:

Figure 00000029
Figure 00000029

где

Figure 00000030
Figure 00000031
R - активное сопротивление якорной цепи электродвигателя; Kм, Kω - соответственно, коэффициенты крутящего момента и противоЭДС; Kу - коэффициент усиления усилителя мощности; J - суммарный момент инерции, приведенный к валу электродвигателя; ip - передаточное отношение редуктора.Where
Figure 00000030
Figure 00000031
R is the active resistance of the anchor circuit of the electric motor; K m , K ω - respectively, the coefficients of torque and counter-emf; K y - gain of the power amplifier; J is the total moment of inertia reduced to the motor shaft; i p - gear ratio.

Известно (см. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1978. - 256 с.), что при гармоническом управлении электроприводом с рабочей амплитудой Ap, частотой ωp и динамической ошибкой, не превышающей величины ε1, должно выполняться неравенствоIt is known (see Popov EP Theory of linear systems of automatic regulation and control. M .: Nauka, 1978. - 256 pp.) That with harmonic control of an electric drive with a working amplitude A p , frequency ω p and dynamic error not exceeding quantities ε 1 , the inequality

Figure 00000032
Figure 00000032

в результате с учетом выражений (2) и (3) можно записать равенствоas a result, taking into account expressions (2) and (3), we can write the equality

Figure 00000033
Figure 00000033

Однако в диапазоне повышенных частот получить аналитическое выражение, описывающее зависимость ωp=f(Ap, ε1), весьма сложно (см. выражение (4)). Поэтому вначале целесообразно линейно аппроксимировать текущую АЧХ, а затем с помощью полученной линейной зависимости по известной ординате Ap/ε1 уже находить частоту ωp.However, in the increased frequency range, it is very difficult to obtain an analytical expression describing the dependence ω p = f (A p , ε 1 ) (see expression (4)). Therefore, at first it is advisable to linearly approximate the current frequency response, and then using the obtained linear dependence from the known ordinate A p / ε 1 already find the frequency ω p .

Из фиг.2 видно, что аппроксимация участка падающей АЧХ в диапазоне рабочих частот [ωmin, ωmax] отрезком прямой 34 (секущей), расположенной между точками с ординатами A(ωmin) и A(ωmax), приведет к тому, что при использовании этого отрезка для известной ординаты Ap/ε1, будет найдена частота

Figure 00000034
(см. абсциссу точки G на фиг.2), большая искомой частоты
Figure 00000035
(см. абсциссу точки F). Но использование
Figure 00000036
при формировании входного сигнала неизбежно приведет к тому, что динамическая точность системы ухудшится, превысив ε1. Для устранения указанной негативной ситуации при поиске текущего значения частоты ωp в предлагаемом устройстве используется касательная 35 к АЧХ в точке C, которая имеет абсциссу
Figure 00000034
. Используя уравнение этой касательной
Figure 00000037
, где
Figure 00000038
производная A(ω) в точке
Figure 00000039
, можно определить абсциссу ωp точки H, имеющей ординату - Ap/ε1 (см. фиг.2). Эта абсцисса в данном устройстве формируется на входе блока 26 (см. выражение 1) и является искомой частотой задающего гармонического сигнала.From figure 2 it is seen that the approximation of the plot of the incident frequency response in the range of operating frequencies [ω min , ω max ] by a straight line segment 34 (secant) located between the points with ordinates A (ω min ) and A (ω max ), will lead to that when using this segment for the known ordinate A p / ε 1 , the frequency will be found
Figure 00000034
(see the abscissa of the point G in figure 2), a large desired frequency
Figure 00000035
(see abscissa of point F). But use
Figure 00000036
in the formation of the input signal will inevitably lead to the fact that the dynamic accuracy of the system will deteriorate, exceeding ε 1 . To eliminate this negative situation, when searching for the current value of the frequency ω p , the proposed device uses a tangent 35 to the frequency response at point C, which has an abscissa
Figure 00000034
. Using the equation of this tangent
Figure 00000037
where
Figure 00000038
derivative A (ω) at the point
Figure 00000039
, it is possible to determine the abscissa ω p of the point H having the ordinate - A p / ε 1 (see figure 2). This abscissa in this device is formed at the input of block 26 (see expression 1) and is the desired frequency of the setting harmonic signal.

Очевидно, что указанный выбор ωp приводит к незначительному снижению быстродействия системы, поскольку

Figure 00000040
(см. фиг.2), но при этом всегда будет выполняться главное неравенство ε≤ε1 для обеспечения которого и создавалось предлагаемое устройство. При этом ωp и
Figure 00000041
всегда будут достаточно близки.It is obvious that the indicated choice of ω p leads to a slight decrease in the system speed, since
Figure 00000040
(see figure 2), but the main inequality ε≤ε 1 will always be fulfilled to ensure which the proposed device was created. Moreover, ω p and
Figure 00000041
will always be close enough.

Claims (1)

Самонастраивающийся электропривод, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные квадратор, первый блок деления, второй вход которого подключен к выходу первого источника постоянного сигнала, и второй сумматор, последовательно соединенные интегратор, синусный функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала и третий сумматор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные второй блок умножения, первый вход которого соединен с выходом квадратора и первыми входами четвертого, пятого и шестого сумматоров, третий блок умножения, второй блок деления, блок извлечения квадратного корня, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика амплитуды и второму входу третьего сумматора, четвертый блок умножения и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и входу квадратора, а выход - ко входу интегратора, последовательно соединенные пятый блок умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго сумматора и блока извлечения квадратного корня, и третий блок деления, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока умножения, а второй вход - к выходу первого источника постоянного сигнала, ко вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров и первым входам четвертого, пятого и шестого блоков деления, причем второй вход четвертого блока деления подключен к выходу пятого сумматора и второму входу второго блока умножения, второй вход пятого блока деления - к выходу шестого сумматора и второму входу третьего блока умножения, второй вход шестого блока деления - к выходу четвертого сумматора и второму входу второго блока деления, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам четвертого и пятого блоков деления. A self-adjusting electric drive containing a first adder in series, a correction device, an amplifier, an electric motor with a gearbox, on the output shaft of which a position sensor is installed, the output of which is connected to the first input of the first adder, a quadrator is connected in series, the first division unit, the second input of which is connected to the output of the first a constant signal source, and a second adder, an integrator connected in series, a sine function converter, a first multiplication unit I, the second input of which is connected to the output of the amplitude adjuster, and the output - to the second input of the first adder, a second constant signal source and a third adder connected in series, characterized in that a second multiplication unit, the first input of which is connected to the output, is additionally introduced into it the quadrator and the first inputs of the fourth, fifth and sixth adders, the third multiplication unit, the second division unit, the square root extraction unit, the seventh adder, the second input of which is connected to the output the amplitude adjuster and the second input of the third adder, the fourth multiplication unit and the eighth adder, the second input of which is connected to the output of the third adder and the quadrator input, and the output to the integrator input, the fifth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second the adder and the square root extraction unit, and a third division unit, the output of which is connected to the second input of the fourth multiplication unit, and the second input to the output of the first constant signal source, the second inputs of the fourth, fifth and sixth adders and the first inputs of the fourth, fifth and sixth division blocks, the second input of the fourth division block connected to the output of the fifth adder and the second input of the second multiplication block, the second input of the fifth division block to the output of the sixth adder and the second the input of the third multiplication block, the second input of the sixth division block is to the output of the fourth adder and the second input of the second division block, and the output is to the second input of the second adder, the third and fourth inputs of which are connected respectively GOVERNMENTAL to the outputs of the fourth and fifth division blocks.
RU2010154587/08A 2010-12-30 2010-12-30 Self-adjusting electric drive RU2450300C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154587/08A RU2450300C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-adjusting electric drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154587/08A RU2450300C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-adjusting electric drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2450300C1 true RU2450300C1 (en) 2012-05-10

Family

ID=46312366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154587/08A RU2450300C1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Self-adjusting electric drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2450300C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522858C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2522857C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2542904C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2578630C2 (en) * 2014-04-23 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" Method of self-setting of electric drive control system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2223197C1 (en) * 2003-03-31 2004-02-10 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Ship motion automatic control equipment
RU2002122450A (en) * 2002-08-19 2004-03-20 Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН ADAPTIVE SYSTEM WITH VARIABLE STRUCTURE FOR CONTROL OF SPEED OF ROBOT MOTION SPEED
US6725129B2 (en) * 2001-09-06 2004-04-20 Sony Corporation Positioning device and method
RU2312007C1 (en) * 2006-03-28 2007-12-10 Дальневосточный государственный технический университет Robot drive control apparatus
EP2055446A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-06 Abb As A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6725129B2 (en) * 2001-09-06 2004-04-20 Sony Corporation Positioning device and method
RU2002122450A (en) * 2002-08-19 2004-03-20 Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН ADAPTIVE SYSTEM WITH VARIABLE STRUCTURE FOR CONTROL OF SPEED OF ROBOT MOTION SPEED
RU2223197C1 (en) * 2003-03-31 2004-02-10 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Ship motion automatic control equipment
RU2312007C1 (en) * 2006-03-28 2007-12-10 Дальневосточный государственный технический университет Robot drive control apparatus
EP2055446A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-06 Abb As A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522858C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2522857C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2542904C2 (en) * 2013-06-07 2015-02-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Self-tuning electric drive
RU2578630C2 (en) * 2014-04-23 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" Method of self-setting of electric drive control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450300C1 (en) Self-adjusting electric drive
RU2460110C1 (en) Self-tuning electric drive
RU2399080C1 (en) Self-tuning electric drive
RU2394674C2 (en) Self-adaptive electric drive of robot
CN112304336B (en) Control method for high-frequency angular vibration rotary table
CN111835251B (en) Permanent magnet synchronous motor high-performance control method based on speed-free sensing
CN111525853B (en) Motor rotation control method and terminal
RU2453891C1 (en) Apparatus for generating programmed control signals
RU2542904C2 (en) Self-tuning electric drive
RU2522857C1 (en) Self-tuning electric drive
CN104467818B (en) A kind of piezoelectric ceramic drive signal source circuit
RU2325268C1 (en) Control of robotic machine drive
RU2312007C1 (en) Robot drive control apparatus
RU2736411C1 (en) Control method of dynamical moment of control engine-flywheel
RU2522858C1 (en) Self-tuning electric drive
RU2399079C2 (en) Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency
RU2366069C1 (en) Rectifier drive
RU2446552C2 (en) Device for automatic control of electromechanical system with viscoelastic kinematic link
RU2397529C2 (en) Self-adjusting electric drive
RU2725449C1 (en) Self-tuning electric drive of manipulator
RU2345885C1 (en) Robot drive control device
RU2522856C1 (en) Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects
RU2592036C1 (en) Self-tuning electric drive
RU131508U1 (en) SELF-ADJUSTING SPEED CONTROL SYSTEM
CN107154749B (en) The piezoelectric motor dead zone control method of feedback Reverse Step Control is exported based on power function

Legal Events

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

Effective date: 20181231