RU2656999C1 - Swivel platform multi-motor drive - Google Patents
Swivel platform multi-motor drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656999C1 RU2656999C1 RU2017124618A RU2017124618A RU2656999C1 RU 2656999 C1 RU2656999 C1 RU 2656999C1 RU 2017124618 A RU2017124618 A RU 2017124618A RU 2017124618 A RU2017124618 A RU 2017124618A RU 2656999 C1 RU2656999 C1 RU 2656999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motors
- platform
- sensors
- motor drive
- drive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах регулирования.The invention relates to electrical engineering and can be used in servo control systems.
Известны приводы поворотных устройств, содержащие блоки управления и электродвигатели [1], недостатком которых является сложность и громоздкость конструкции двигателей при использовании их в приводах поворотных платформ [2].Known drives of rotary devices containing control units and electric motors [1], the disadvantage of which is the complexity and cumbersome design of the engines when used in drives of rotary platforms [2].
Наиболее близким к предлагаемому решению является многодвигательный привод поворотной платформы, содержащий n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, снабженных m-фазными датчиками положения ротора и скорости вращения, а также блок управления [3].Closest to the proposed solution is a multi-motor drive of a rotary platform, containing n identical motors equally spaced along the platform perimeter, equipped with m-phase sensors of rotor position and speed of rotation, as well as a control unit [3].
Недостатком такого привода является ограниченная плавность вращения (в основном вызванная несинусоидальностью токов статора), особенно при использовании дискретных (или аналоговых, но с дискретным выходом [3]) датчиков положения ротора, а также большая постоянная времени сглаживающего фильтра на выходе датчика скорости, ограничивающая полосу пропускания привода.The disadvantage of this drive is the limited smoothness of rotation (mainly caused by the non-sinusoidality of the stator currents), especially when using discrete (or analog, but with a discrete output [3]) rotor position sensors, as well as a large time constant of the smoothing filter at the output of the speed sensor, limiting the band drive transmission.
Технический результат данного предложения заключается в повышении плавности вращения платформы и расширении полосы пропускания. Указанный технический результат достигается путем уменьшения пульсации тока в обмотках двигателей и уменьшения пульсации на выходе датчика скорости. Для этого в известном многодвигательном приводе поворотной платформы, содержащем n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, снабженных m-фазными датчиками положения ротора и скорости его вращения, согласно изобретению роторы или статоры смежно расположенных двигателей развернуты в пространстве одинаково на угол , обеспечивающий сдвиг фаз указанных датчиков на электрический угол радиан, где n - число двигателей, Z - число зубцов магнитопроводов двигателей, m - число фаз датчиков положения ротора.The technical result of this proposal is to increase the smooth rotation of the platform and expand the bandwidth. The specified technical result is achieved by reducing current ripple in the motor windings and reducing ripple at the output of the speed sensor. For this, in the well-known multi-motor drive of a rotary platform, containing n uniformly uniformly distributed motors along the platform perimeter, equipped with m-phase sensors for rotor position and rotational speed, according to the invention, the rotors or stators of adjacent motors are equally rotated in space providing a phase shift of these sensors by an electric angle radian, where n is the number of motors, Z is the number of teeth of the magnetic circuits of the engines, m is the number of phases of the rotor position sensors.
На фиг. 1 показано (условно) размещение двигателей многодвигательного привода на платформе. На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого привода. На фиг. 3 приведена электрическая схема одной фазы трехфазного усилителя мощности с формирователем управляющих сигналов на входе. На фиг. 4 показана схема датчика скорости с фильтром на входе.In FIG. 1 shows (conditionally) the placement of multi-motor drive motors on a platform. In FIG. 2 presents a structural diagram of the proposed drive. In FIG. 3 shows the electrical circuit of one phase of a three-phase power amplifier with a shaper of control signals at the input. In FIG. 4 shows a diagram of a speed sensor with an inlet filter.
Привод содержит четыре (в общем случае) n идентичных исполнительных двигателя 1-4 (фиг. 1), размещенных равномерно по периметру платформы, в центре которой по оси ее вращения расположена нагрузка 5 (например, теодолит [2]). Обмотки двигателей соединены последовательно с целью равномерного распределения нагрузки по всем двигателям.The drive contains four (in the general case) n identical actuating engines 1-4 (Fig. 1), placed evenly around the perimeter of the platform, in the center of which the
Собственно привод выполнен с моментным способом управления [3], при котором входному сигналу соответствует момент двигателя, в данном случае суммарный момент четырех двигателей. В качестве двигателей обычно используют асинхронные двигатели с зубцовым шагом обмотки, а в качестве датчика положения ротора - набор датчиков Холла (ДХ), размещенных на зубцах двигателя [3]. В данном случае каждый двигатель снабжен тремя (по числу фаз m) ДХ, которые размещаются, как правило, на трех соседних зубцах магнитопровода. Статоры (или роторы) двигателей развернуты в пространстве на некоторый угол Δβ, например, по часовой стрелке. Поэтому по отношению к первому второй двигатель развернут на угол Δβ, третий - на угол 2Δβ, а четвертый - на угол 3Δβ. В том случае, когда ДХ расположены на трех соседних зубцах (что бывает не всегда), то угол , где Z - число зубцов статора двигателя, например, с зубцовым шагом обмотки, при этом электрический угол радиан. В качестве измерителя скорости вращения двигателя используют тахометрические обмотки, размещенные на зубцах с ДХ.Actually, the drive is made with a torque control method [3], in which the engine moment corresponds to the input signal, in this case, the total moment of four engines. As motors, asynchronous motors with a tooth pitch of the winding are usually used, and as a rotor position sensor, a set of Hall sensors (DC) located on the teeth of the motor [3]. In this case, each motor is equipped with three (by the number of phases m) DCs, which are usually located on three adjacent teeth of the magnetic circuit. The stators (or rotors) of the motors are rotated in space at a certain angle Δβ, for example, clockwise. Therefore, with respect to the first, the second engine is rotated at an angle Δβ, the third at an angle of 2Δβ, and the fourth at an angle of 3Δβ. In the case when the DC are located on three adjacent teeth (which is not always the case), then the angle where Z is the number of teeth of the stator of the engine, for example, with a tooth pitch of the winding, while the electric angle radian. As a measure of engine speed, tachometric windings are used, which are located on the teeth with DC.
Управление двигателями осуществляется от блока управления, содержащего кроме электронных устройств еще и блок питания. Структурная схема привода показана на фиг. 2.The engines are controlled from the control unit, which, in addition to electronic devices, also contains a power supply. The block diagram of the drive is shown in FIG. 2.
Она содержит исполнительный двигатель 1 (равный по мощности четырем двигателям реального привода), датчик положения ротора 6 на N=n⋅m=12 ДХ, измеритель скорости вращения 7 на двенадцати секциях тахометрических обмоток, усилитель мощности 8 с формирователем управляющих сигналов 9 на входе, преобразователь напряжения 10 измерителя скорости 7 в реверсивный сигнал постоянного тока с фильтром 11 на выходе, а также входное устройство 12. Кроме того, в схему входят силовой редуктор 13, нагрузка 5, приборный редуктор 14 и датчик угла 15, являющийся датчиком главной обратной связи.It contains an executive motor 1 (equal in power to four engines of a real drive), a rotor 6 position sensor at N = n⋅m = 12 DX, a rotation speed meter 7 on twelve sections of tachometric windings, a
Усилитель мощности 8 (фиг. 3) в моментных приводах выполняется как регулятор тока, для чего охватывается отрицательной обратной связью по току с помощью трансформатора тока 16. Управление усилителем мощности осуществляется от формирователя управляющих сигналов 9, задающего величину и форму кривой статорного тока двигателей. Формирователь 9 построен на n⋅m резистивно-ключевых схемах [3], ключи которых управляются сигналами ДХ фиг. 3, где величина n⋅m выбрана равной 4⋅3=12. Суммарный сигнал указанных схем и являются сигналом управления iy усилителя мощности. Поскольку выходные сигналы ДХ сдвинуты по фазе на угол , то форма сигнала iy и статорного тока двигателя будет иметь вид квазисинусоидальной ступенчатой кривой с n⋅m ступенями в полупериоде (см. фиг. 3).The power amplifier 8 (Fig. 3) in torque drives is performed as a current regulator, for which it is covered by negative current feedback using a
При такой форме тока и синусоидальной форме потока выражение для момента имеет вид [3]:With this form of current and a sinusoidal form of flow, the expression for the moment has the form [3]:
При этом размах пульсации момента определяется формулой:In this case, the amplitude of the pulsation of the moment is determined by the formula:
Для рассматриваемого случая, когда n=4, m=3, величина ΔM`=0,85%.For the case under consideration, when n = 4, m = 3, the value ΔM` = 0.85%.
Аналогичным способом построен и преобразователь напряжения 10 измерителя скорости вращения 7, совокупность которых и образуют датчик скорости ДС.A
На фиг. 4 показана схема ДС с фильтром 11 на выходе. Преобразователь 10 построен как синхронный детектор (выпрямитель) выходных напряжений n⋅m секции тахометрических обмоток двигателей и содержит n⋅m (12) резисторно-ключевых схем, управляемых сигналами ДХ. Выходным сигналом ДС является суммарный ток iДС n⋅m резисторно-ключевых схем, выражение для которого имеет вид [3]:In FIG. 4 shows a diagram of a DS with a
а размах пульсации скорости будет определяться формулой:and the range of velocity pulsation will be determined by the formula:
На фиг. 4 приведена форма выходного сигнала, где iДС значения n⋅m=12. При необходимости уменьшить величину ΔiДС на выходе преобразователя 10 можно включить фильтр 11 на операционном усилителе, как показано на фиг. 4.In FIG. 4 shows the shape of the output signal, where i ДС values n⋅m = 12. If it is necessary to reduce the value Δi DS at the output of the
Входное устройство 12 (фиг. 2) содержит два узла сравнения, на которые подаются: сигнал задания Uα1, сигнал Uα2 с выхода датчика угла 15 и сигнал датчика скорости UΩ с выхода фильтра 11. Кроме того, входное устройство содержит усилители, формирующие напряжения ±Uy (фиг. 3) для формирователей управляющих сигналов 9.The input device 12 (Fig. 2) contains two comparison nodes to which are supplied: a reference signal U α1 , a signal U α2 from the output of the
Привод работает следующим образом. При подаче на вход привода сигнала задания Uα1 входное устройство вырабатывает на выходе напряжения ± Uс для подачи на вход формирователя управляющих сигналов. Последний вырабатывает ток управления iy, обеспечивая необходимую величину выходного тока усилителя мощности. Следствием этого является образование момента на валу двигателя (или двигателей). Если величина ΔUΩ=Uα1-Uα1-UαΩ оказывается положительной, привод начинает набирать обороты, а если отрицательной, то привод начинает тормозиться с последующим реверсом при отрицательном значении величины Uα1.The drive operates as follows. When a reference signal U α1 is supplied to the drive input, the input device generates a voltage ± U s at the output to supply control signals to the driver input. The latter generates a control current i y , providing the required output current of the power amplifier. The consequence of this is the formation of torque on the shaft of the engine (or engines). If the value ΔU Ω = U α1 -U α1 -U αΩ turns out to be positive, the drive starts to gain speed, and if it is negative, then the drive starts to slow down with a subsequent reverse when the value of U α1 is negative.
Таким образом, предложенный многодвигательный (четырехдвигательный в данном случае) привод обеспечивает более высокую плавность вращения (пульсация момента и выходного напряжения датчика скорости уменьшена в 16 раз по сравнению с многодвигательным приводом без разворота статоров ИД при увеличении частоты пульсации в 4 раза). Последнее, в частности, дает возможность уменьшить постоянную времени фильтра, расширив тем самым полосу пропускания привода.Thus, the proposed multi-motor (four-motor in this case) drive provides higher smoothness of rotation (the ripple of the moment and the output voltage of the speed sensor is reduced by 16 times compared with a multi-motor drive without reversing the ID stators with an increase in the ripple frequency by 4 times). The latter, in particular, makes it possible to reduce the filter time constant, thereby expanding the drive bandwidth.
Источники информацииInformation sources
1. A.c. СССР №978242. Привод опорно-поворотного устройства. Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, Ю.П. Рыбкин и др. Б 1982 г. №44.1. A.c. USSR No. 978242. Drive slewing device. B.N. Karzhavov, V.N. Brodovsky, Yu.P. Rybkin et al. 1982, No. 44.
2. Высокоточные системы управления и приводы для вооружения и военной техники / Под редакцией В.Л. Солупина. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1999 г.2. High-precision control systems and drives for weapons and military equipment / Edited by V.L. Solupina. M.: Publishing House of MSTU. Bauman, 1999
3. Баранов М.В., Бродовский В.Н., Зимин А.В., Каржавов Б.Н. Электрические следящие приводы с моментным управлением исполнительными двигателями. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006 г.3. Baranov M.V., Brodsky V.N., Zimin A.V., Karzhavov B.N. Electric servo drives with torque control of executive motors. M.: Publishing House of MSTU. Bauman, 2006
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124618A RU2656999C1 (en) | 2017-07-11 | 2017-07-11 | Swivel platform multi-motor drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124618A RU2656999C1 (en) | 2017-07-11 | 2017-07-11 | Swivel platform multi-motor drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2656999C1 true RU2656999C1 (en) | 2018-06-08 |
Family
ID=62560608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017124618A RU2656999C1 (en) | 2017-07-11 | 2017-07-11 | Swivel platform multi-motor drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656999C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116222786A (en) * | 2023-05-08 | 2023-06-06 | 合肥工业大学 | Camera array computing imaging system and method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB255748A (en) * | 1926-02-12 | 1926-07-29 | Raoul Mage | Improvements in ferro-cerium lighters |
US4554989A (en) * | 1983-01-20 | 1985-11-26 | Peter Gruich | Multimotor modular electric drive powertrain system for turbine powered vehicles |
DE3804634A1 (en) * | 1988-02-15 | 1989-08-24 | Bosch Gmbh Robert | Highly dynamic electrical servo drive with a plurality of asynchronous machines |
WO1993005567A1 (en) * | 1991-08-29 | 1993-03-18 | Strohm Bryan W | Computer controlled vehicle drive system |
RU2185019C1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling multimotor drive |
EP1455438A2 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-08 | Fanuc Ltd | Synchronous control device |
RU2326488C1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Multimotor frequency regulated electric drive |
-
2017
- 2017-07-11 RU RU2017124618A patent/RU2656999C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB255748A (en) * | 1926-02-12 | 1926-07-29 | Raoul Mage | Improvements in ferro-cerium lighters |
US4554989A (en) * | 1983-01-20 | 1985-11-26 | Peter Gruich | Multimotor modular electric drive powertrain system for turbine powered vehicles |
DE3804634A1 (en) * | 1988-02-15 | 1989-08-24 | Bosch Gmbh Robert | Highly dynamic electrical servo drive with a plurality of asynchronous machines |
WO1993005567A1 (en) * | 1991-08-29 | 1993-03-18 | Strohm Bryan W | Computer controlled vehicle drive system |
RU2185019C1 (en) * | 2001-04-06 | 2002-07-10 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling multimotor drive |
EP1455438A2 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-08 | Fanuc Ltd | Synchronous control device |
RU2326488C1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Multimotor frequency regulated electric drive |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116222786A (en) * | 2023-05-08 | 2023-06-06 | 合肥工业大学 | Camera array computing imaging system and method |
CN116222786B (en) * | 2023-05-08 | 2023-08-11 | 合肥工业大学 | Camera array computing imaging system and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4125796A (en) | Control apparatus for use in a synchronous machine | |
US4862343A (en) | Induction motor control apparatus | |
EP0065245A1 (en) | Variable speed induction motor drive | |
US4484126A (en) | Induction motor controller | |
US5619114A (en) | Signal averager for use with motor controller | |
RU2656999C1 (en) | Swivel platform multi-motor drive | |
JPS5924635B2 (en) | Method and apparatus for generating motor drive current | |
US4266176A (en) | Induction motor slip frequency controller | |
EP0121792B1 (en) | Vector control method and system for an induction motor | |
US4322672A (en) | Electric motor control apparatus | |
JPS61247299A (en) | Operation controlling method for variable speed generator system | |
JPH0683585B2 (en) | Induction Motor Servo Control System Improves Transient Response by Excitation Angle Control | |
RU2724926C1 (en) | Electric servo drive | |
RU2724603C1 (en) | Synchronous motor control method | |
RU2101845C1 (en) | Electric drive with current-frequency control | |
RU2380821C2 (en) | Ac electric drive | |
SU1378000A1 (en) | A.c. electric drive | |
SU647793A1 (en) | Arrangement for connecting two power systems | |
SU518851A1 (en) | Electric motor with synchronous motor | |
SU1111243A1 (en) | Electric drive with frequency-current control | |
SU288125A1 (en) | PUSH-CONTROLLED ELECTRIC DRIVE | |
JPS62141993A (en) | Driving method for brushless motor | |
RU2584142C1 (en) | Alternating current drive | |
SU636764A1 (en) | Device for power supply of phase-wound rotor induction motor | |
SU1390764A1 (en) | Rectifier drive |