RU2771458C1 - Method for controlling a digital electromechanical tracking system - Google Patents

Method for controlling a digital electromechanical tracking system Download PDF

Info

Publication number
RU2771458C1
RU2771458C1 RU2021111059A RU2021111059A RU2771458C1 RU 2771458 C1 RU2771458 C1 RU 2771458C1 RU 2021111059 A RU2021111059 A RU 2021111059A RU 2021111059 A RU2021111059 A RU 2021111059A RU 2771458 C1 RU2771458 C1 RU 2771458C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
code
shaft
electromechanical drive
mismatch
binary
Prior art date
Application number
RU2021111059A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Борисович Белоногов
Михаил Николаевич Жарков
Юрий Алексеевич Зорин
Сергей Алексеевич Аммосов
Иван Владимирович Ронжин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва"
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 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" filed Critical Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва"
Priority to RU2021111059A priority Critical patent/RU2771458C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2771458C1 publication Critical patent/RU2771458C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to control the position of various inertial objects, for example, to control the position of combustion chambers of liquid rocket engines (LRE). According to the method for digital control of the electromechanical tracking system the binary Gray code δGof discrete angle sensor electromechanical actuator is converted in binary code feedback δu, binary command code the command code generator δxis compared with binary feedback δu, generating a binary mismatch code δr, comparing mismatch code δrwith given code values of the mode switching for the motor control δP2, …, δPn-1, δPn, where n=2, 3, …, and with a given amount of code accuracy of maintaining the desired position δP1. At |δp|>δpn, the mismatch code δpis converted into a voltage corresponding to the polarity mismatch code δp, amplified to its maximum value and fed to the electric motor of the electromechanical drive, which rotates the gearbox shaft and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive in the desired direction. As the value of the mismatch δpcode decreases the supply voltage applied to the electric motor of the electromechanical drive is sequentially reduced and the motor shaft, the gearbox shaft and the shaft of the discrete sensor of the angle of the electromechanical drive are rotated in the required at reduced supply voltage values. When the codes δXand δycoincide with a given accuracy ±δp1, that is, /δp/|≤δp1, the supply voltage to the electromechanical drive motor is stopped and a braking current is formed in it, thereby its dynamic braking is carried out, thereby stopping the rotation of the motor shaft, the gearbox shaft and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive. This makes it possible to increase the smoothness of the process of regulating the system, with self-oscillating modes of its operation caused by the action of significant positional or permanent loads on the output shaft of the electromechanical drive, as well as when working under conditions of vibration and shock due to the functioning of only one of the electric motors before stopping.EFFECT: reducing the current consumption of the electromechanical drive of the digital tracking electromechanical system in proportion to the decrease in the supply voltage of the electric motor.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для управления положением различных инерционных объектов, например, для управления положением камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used to control the position of various inertial objects, for example, to control the position of the combustion chambers of liquid rocket engines (LRE).

Известен способ управления цифровой электромеханической следящей системой - аналог (Батоврин А.А., Дашевский П.Г., Лебедев В.Д. и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л., «Энергия», 1977. 256 с.) [1], заключающийся в том, что сравнивают командный двоичный код от формирователя командного кода с двоичным кодом преобразователя угла поворота, формируют двоичный код ошибки, преобразуют двоичный код ошибки в напряжение определенной полярности, усиливают его и подают на исполнительный двигатель, которым вращают исполнительный механизм и преобразователь угла поворота, а при совпадении командного двоичного кода от формирователя командного кода и двоичного кода преобразователя угла поворота прекращают подачу напряжения на исполнительный двигатель.A known method for controlling a digital electromechanical servo system is an analogue (Batovrin A.A., Dashevskiy P.G., Lebedev V.D. and others. Digital control systems for electric drives. L., Energia, 1977. 256 p.) [1 ], which consists in comparing the command binary code from the command code generator with the binary code of the rotation angle converter, forming a binary error code, converting the binary error code into a voltage of a certain polarity, amplifying it and feeding it to the actuator, which rotates the actuator and the converter rotation angle, and if the command binary code from the command code generator and the binary code of the rotation angle converter coincide, the voltage supply to the actuator motor is stopped.

Недостатком такого способа управления цифровой электромеханической следящей системой является невозможность обеспечения требования по точности слежения при больших скоростях привода и длительных тактах квантования цифровой вычислительной машины. Это связано с тем, что при таком способе все сигналы внутри контура передаются с тактом квантования, присущим данному формирователю командного кода, и дискретностью по уровню, определяемой разрядностью аналого-цифрового преобразователя датчика обратной связи. При этом логика управления системой построена таким образом, что останов выходного вала может произойти только при совпадении кода от формирователя командного кода с кодом от аналого-цифрового преобразователя датчика обратной связи. А так, как с повышением скорости вращения выходного вала привода уменьшается вероятность того, что из-за большой величины такта квантования коды совпадут именно в момент достижения валом требуемого положения, то имеют место "выбеги" или перерегулирование с забросом вала за уровень, определяемый дискретностью команды, т.е. не обеспечиваются требования по качеству переходного процесса.The disadvantage of this method of controlling a digital electromechanical servo system is the impossibility of meeting the requirements for tracking accuracy at high drive speeds and long quantization cycles of a digital computer. This is due to the fact that with this method, all signals within the loop are transmitted with the quantization cycle inherent in this command code generator, and the discreteness in level, determined by the bit depth of the analog-to-digital converter of the feedback sensor. At the same time, the system control logic is designed in such a way that the output shaft can stop only if the code from the command code generator matches the code from the analog-to-digital converter of the feedback sensor. And since with an increase in the speed of rotation of the output shaft of the drive, the probability decreases that, due to the large value of the quantization cycle, the codes will coincide exactly at the moment the shaft reaches the required position, then there are "runouts" or overshoot with the shaft overshooting the level determined by the discreteness of the command , i.e. requirements for the quality of the transient process are not met.

Известен способ управления цифровой электромеханической следящей системой - прототип (см. Белицкий Д.С., Жарков М.Н., Стоялов В.В., Шутенко В.И. Электромеханический привод в системе управления режимами жидкостных ракетных двигателей. Известия академии наук. Теория и системы управления. 1996, №1, С 118-124) [2], заключающийся в том, что преобразуют двоичный код Грея δГ дискретного датчика угла электромеханического привода в двоичный код обратной связи δу, сравнивают командный двоичный код от формирователя командного кода δХ с двоичным кодом обратной связи δу, формируют двоичный код рассогласования δр, сравнивают код рассогласования δ с заданной величиной кода переключения режима управления электродвигателем δ2 и с заданной величиной кода точности поддержания требуемого положения δ1 при |δр|>δ2 преобразуют двоичный код рассогласования δр в напряжение соответствующее коду рассогласования δр полярности, усиливают его и подают на электродвигатели электромеханического привода, которыми приводят во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, при δ1<|δp|≤δ2 подают на электродвигатели электромеханического привода досылающие импульсы напряжений определенной полярности, которыми приводят во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, а при |δр|≤δп1, прекращают подачу напряжений на электродвигатели электромеханического привода, чем останавливают вращение вала электродвигателя, останавливают вращение выходного вала редуктора и вала дискретного датчика угла электромеханического привода.A known method of controlling a digital electromechanical tracking system is a prototype (see Belitsky D.S., Zharkov M.N., Stoyalov V.V., Shutenko V.I. Electromechanical drive in the control system of liquid rocket engines. Proceedings of the Academy of Sciences. Theory and control systems. 1996, No. 1, C 118-124) [2], which consists in converting the binary Gray code δ G of the discrete angle sensor of the electromechanical drive into a binary feedback code δ y , comparing the command binary code from the command code generator δ X with a binary feedback code δ y , generate a binary error code δ p , compare the error code δ with the given value of the switching code of the motor control mode δ 2 and with the given value of the accuracy code of maintaining the required position δ 1 at |δ p |> δ 2 the binary mismatch code δ p is converted into a voltage corresponding to the polarity mismatch code δ p , it is amplified and fed to the electric motors of the electromechanical drive, which drive the shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive in the required direction, when δ 1 <|δ p |≤δ 2 is fed to the electric motors of the electromechanical drive sending voltage pulses of a certain polarity, which cause the shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor to rotate of the electromechanical drive in the required direction, and when |δ p | ≤δ p1, stop supplying voltage to the electric motors of the electromechanical drive, which stops the rotation of the motor shaft, stops the rotation of the output shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive.

При таком способе управления цифровой электромеханической следящей системой для получения высокой точности позиционирования при больших скоростях вращения вала электромеханического привода под нагрузкой управление и цифровую коррекцию электромеханического привода осуществлют через автономное вычислительное устройство, работающее с собственным тактом квантования, который может быть во много раз выше частоты выдачи управляющих сигналов от формирователя командного кода, служащего лишь источником входной информации.With this method of controlling a digital electromechanical tracking system, in order to obtain high positioning accuracy at high speeds of rotation of the electromechanical drive shaft under load, the control and digital correction of the electromechanical drive is carried out through an autonomous computing device operating with its own quantization cycle, which can be many times higher than the frequency of issuing control signals. signals from the command code generator, which serves only as a source of input information.

Недостатком такого способа управления цифровой электромеханической следящей системой является ограниченная возможность работы системы при наличии на выходном вале электромеханического привода значительных позиционной и постоянно действующей нагрузкок, а также при его работе в условиях действия вибраций и ударов, при которых в системе наблюдаются автоколебания с большим забросом выходного вала электромеханического привода за уровень, определяемый дискретностью команды, что снижает плавность процесса регулирования. При этом электродвигатель электромеханического привода системы постоянно работает в режиме больших токов, требуемых для возврата вала электромеханического привода в требуемое положение с заданной точностью, что значительно увеличивает электропотребление системой.The disadvantage of this method of controlling a digital electromechanical servo system is the limited ability of the system to operate in the presence of significant positional and permanent loads on the output shaft of the electromechanical drive, as well as when it operates under vibration and shock conditions, in which self-oscillations are observed in the system with a large cast of the output shaft. electromechanical drive beyond the level determined by the discreteness of the command, which reduces the smoothness of the regulation process. At the same time, the electric motor of the electromechanical drive of the system constantly operates in the mode of high currents required to return the shaft of the electromechanical drive to the required position with a given accuracy, which significantly increases the power consumption of the system.

Задачей изобретения является повышение плавности процесса регулирования цифровой электромеханической следящей системой.The objective of the invention is to improve the smoothness of the process of regulation of the digital electromechanical servo system.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение затрат электроэнергии на управление электромеханической следящей системой.The technical result of the present invention is to reduce the cost of electricity to control the electromechanical servo system.

Технический результат достигается тем, что в способе управления цифровой электромеханической следящей системой, содержащем преобразование двоичного кода Грея δГ дискретного датчика угла электромеханического привода в двоичный код обратной связи δу, сравнение командного двоичного кода от формирователя командного кода δХ с двоичным кодом обратной связи δу, формирование двоичного кода рассогласования δр, сравнение его с заданной величиной кода переключения режима управления электродвигателем δп2 и с заданной величиной кода точности поддержания требуемого положения δП1, при выполнении условия |δр|>δп2 преобразование кода рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности, усиление его до значения напряжения питания и подачу на электродвигатель электромеханического привода, а при |δр|≤δп1 прекращение подачи напряжения питания на электродвигатель электромеханического привода, при этом в отличие от известного способа сравнивают двоичный код рассогласования δр с n-2 дополнительными заданными величинами кода переключения режима управления электродвигателями δп3, δп3, …, δпn-1, причем n=2, 3, …, а n-1 заданным величинам кода переключения режима управления электродвигателем δп2, … δпn-1, δпn, соответствуют n-1 пороговых значений напряжения питания электродвигателя U1, … Un-1, Un, причем Un является максимальным напряжением питания электродвигателя, U2 является минимальным напряжением питания электродвигателя, при котором возможно вращение его вала под нагрузкой, a U1=0, при этом значения кодов и напряжений питания необходимо выполнение следующих условий:The technical result is achieved by the fact that in the method of controlling a digital electromechanical servo system, comprising converting the binary Gray code δ G of the discrete angle sensor of the electromechanical drive into a binary feedback code δ y , comparing the command binary code from the command code generator δ X with the binary feedback code δ y , the formation of a binary error code δ p , comparing it with the given value of the switching code of the motor control mode δ p2 and with the specified value of the code of accuracy of maintaining the required position δ P1 , when the condition |δ p |> δ p2 is fulfilled, the conversion of the mismatch code δ p into voltage the polarity corresponding to the mismatch code δ p , amplifying it to the value of the supply voltage and supplying the electric motor of the electromechanical drive, and when |δ p | ≤δ p1, stopping the supply voltage to the electric motor of the electromechanical drive, while, unlike the known method, the binary code p mismatch δ p with n-2 additional given values of the switching code of the motor control mode δ p3 , δ p3 , ..., δ pn-1 , and n=2, 3, ..., and n-1 to the given values of the switching code of the motor control mode δ p2 , ... δ pn-1 , δ pn , correspond to n-1 threshold values of the motor supply voltage U 1 , ... U n-1 , U n , and U n is the maximum supply voltage of the electric motor, U 2 is the minimum supply voltage of the electric motor, at which it is possible to rotate its shaft under load, a U 1 \u003d 0, while the values of codes and supply voltages must meet the following conditions:

|δп1|<|δп2|, |δп2|<|δп3|, … <|δпn-1|<|δпn|; |U1|<|U2|, |U2|<|U3|, …<|Un-1|<|Un|;|δ p1 |<|δ p2 |, |δ p2 |<|δ p3 |, … <|δ pn-1 |<|δ pn |; |U 1 |<|U 2 |, |U 2 |<|U 3 |, …<|U n-1 |<|U n |;

преобразуют код рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности и усиливают, при |δр|>δпn подают на электродвигатель электромеханического привода усиленное напряжение Un соответствующей коду рассогласования δр полярности, чем приводят во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, при достижении кодом рассогласования значения, при котором δпn-1<|δp|≤δпn, подают на электродвигатель электромеханического привода усиленное напряжение Un-1 соответствующей коду рассогласования δр полярности, чем приводят во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, и так далее до достижения кодом рассогласования δр значения δп1<|δp|≤ δп2, при котором подают на электродвигатель электромеханического привода усиленное напряжение U2 соответствующей коду рассогласования δр полярности, чем приводят во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, а при совпадении кодов δХ и δу с заданной точностью ± δп1, то есть |δр|≤δп1, формируют в электродвигателе электромеханического привода ток торможения, чем осуществляют его динамическое торможение, за счет чего останавливают вращение вала электродвигателя, останавливают вращение выходного вала редуктора и вала дискретного датчика угла электромеханического привода, при этом ток торможения определяется дифференциальным уравнениемthe mismatch code δ p is converted into a voltage of the polarity corresponding to the mismatch code δ p and amplified, when |δ p |> δ pn , the amplified voltage U n of the polarity corresponding to the mismatch code δ p is applied to the electric motor of the electromechanical drive, which causes the gear shaft and the discrete sensor shaft to rotate the angle of the electromechanical drive in the required direction, when the mismatch code reaches the value at which δ pn-1 <|δ p | ≤δ pn , the amplified voltage U n-1 of the polarity corresponding to the mismatch code δ p is applied to the electric motor of the electromechanical drive, which results in rotation the gear shaft and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive in the required direction, and so on until the mismatch code δ p reaches the value δ p1 <|δ p |≤ δ p2 , at which the amplified voltage U 2 corresponding to the mismatch code δ p is applied to the electric motor of the electromechanical drive polarity than drive the gearbox shaft and va l a discrete angle sensor of the electromechanical drive in the required direction, and if the codes δ X and δ y coincide with a given accuracy ± δ p1 , that is, |δ p | ≤δ p1, a braking current is formed in the electric motor of the electromechanical drive, which performs its dynamic braking, due to which the rotation of the motor shaft is stopped, the rotation of the output shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive is stopped, while the braking current is determined by the differential equation

Figure 00000001
Figure 00000001

где I - ток торможения; t - время; R - активное сопротивление обмоток электродвигателя; L - индуктивность обмоток электродвигателя; Kэ - коэффициент электромагнитной скоростной связи; Ω - угловая скорость вращения вала электродвигателя.where I - braking current; t - time; R - active resistance of the motor windings; L is the inductance of the motor windings; K e - coefficient of electromagnetic high-speed communication; Ω - angular speed of rotation of the motor shaft.

При таком способе управления цифровой электромеханической следящей системой автоколебания выходного вала электромеханического привода при значительных позиционной или постоянно действующей нагрузках, а также при работе в условиях действия вибраций и ударов, осуществляются за счет функционирования электродвигателя при минимальном напряжении питания, в результате чего скорость движения выходного вала электромеханического привода перед остановом снижается. Это приводит к уменьшению забросов выходного вала электромеханического привода за уровень, определяемый дискретностью команды, и к повышению плавности процесса регулирования цифровой электромеханической следящей системой. Как следствие, потребляемые токи электромеханического привода снижаются пропорционально снижению напряжения питания электродвигателя.With this method of controlling a digital electromechanical servo system, self-oscillations of the output shaft of an electromechanical drive under significant positional or permanent loads, as well as when operating under conditions of vibration and shock, are carried out due to the operation of the electric motor at a minimum supply voltage, as a result of which the speed of movement of the output shaft of the electromechanical drive is reduced before stopping. This leads to a decrease in the overshoot of the output shaft of the electromechanical drive beyond the level determined by the discreteness of the command, and to an increase in the smoothness of the process of regulation by the digital electromechanical servo system. As a result, the consumed currents of the electromechanical drive are reduced in proportion to the decrease in the supply voltage of the electric motor.

Так как заявленная совокупность существенных признаков способа позволяет обеспечить технический результат, то заявленный способ соответствует критерию "изобретательский уровень".Since the claimed set of essential features of the method allows to provide a technical result, the claimed method meets the criterion of "inventive step".

Суть способа поясняется с помощью фигуры, на которой изображена блок-схема цифровой электромеханической следящей системы с электромеханическим приводом, на которой изображены:The essence of the method is explained using the figure, which shows a block diagram of a digital electromechanical servo system with an electromechanical drive, which shows:

1 - формирователь командного кода (ФКК);1 - command code generator (FCC);

2 - автономное вычислительное устройство (АВУ);2 - autonomous computing device (AVU);

3 - блок определения сигнала рассогласования (БОСР);3 - block for determining the mismatch signal (BOSR);

4 - релейное пороговое устройство (РПУ);4 - relay threshold device (RPU);

5 - преобразователь кода Грея в двоичный код (ПКГ);5 - Gray-to-binary code converter (PCG);

6 - усилительно-преобразовательное устройство (УПУ);6 - amplifying-converting device (UPD);

7 - электромеханический привод (ЭМП);7 - electromechanical drive (EMP);

8 - электродвигатель (ЭД);8 - electric motor (EM);

9 - редуктор (Р);9 - gearbox (P);

10 - дискретный датчик угла ДДУ;10 - discrete angle sensor DDU;

δГ - двоичный семиразрядный код Грея;δ G - binary seven-bit Gray code;

δХ - двоичный семиразрядный код, соответствующий требуемому положению выходного вала электромеханического привода в соответствии с циклограммой работы цифровой электромеханической следящей системы;δ X - binary seven-digit code corresponding to the required position of the output shaft of the electromechanical drive in accordance with the sequence diagram of the digital electromechanical servo system;

δУ - двоичный семиразрядный код сигнала обратной связи;δ Y - binary seven-bit code of the feedback signal;

δр - двоичный код рассогласования;δ p - binary mismatch code;

δп2 и δп3 _ двоичные коды переключения режима управления электродвигателем;δ p2 and δ p3 _ binary codes for switching the motor control mode;

δп1 - двоичный код точности поддержания требуемого положения.δ p1 - binary code of the accuracy of maintaining the required position.

В такой цифровой электромеханической системе БОСР 3 может быть выполнен на базе известных микросхем полусумматоров или полных сумматоров [3], при этом функции сравнения можно обеспечить за счет применения известных схем, реализующих функции равенства, строгого и нестрогого неравенства [4]. ПКГ 5 может быть выполнен на базе известных микросхем арифметико-логических элементов [3]. РПУ 4 может быть выполнено на базе мультиплексора [3], электромагнитных реле и делителей напряжения. УПУ 6 может быть выполнен на базе известных усилителей постоянного тока, например, на основе операционных усилителей [5].In such a digital electromechanical system, BOSR 3 can be made on the basis of known microcircuits of half-adders or full adders [3], while the comparison functions can be provided through the use of known circuits that implement the functions of equality, strict and non-strict inequality [4]. PKG 5 can be made on the basis of well-known microcircuits of arithmetic logic elements [3]. RPU 4 can be made on the basis of a multiplexer [3], electromagnetic relays and voltage dividers. UPA 6 can be made on the basis of known DC amplifiers, for example, on the basis of operational amplifiers [5].

При включении цифровой электромеханической следящей системы преобразуют двоичный код Грея δГ ДДУ 10 ЭМП 7 с помощью ПКГ 5 в двоичный код обратной связи δу. Сравнивают командный двоичный код от ФКК 1 δХ, соответствующий требуемому положению выходного вала ЭМП 7 в соответствии с циклограммой работы цифровой электромеханической следящей системы, с двоичным кодом обратной связи δу в БОСР 3 АВУ 2 и формируют в нем двоичный код рассогласования δр. Сравнивают код рассогласования δр с заданной величиной кода точности поддержания требуемого положения δп1 и с заданными величинами кодов переключения режима управления электродвигателями δп2 и δп3 в РПУ 4 АВУ 2. При |δp|>δп3 преобразуют двоичный код рассогласования δр в напряжение, соответствующее коду рассогласования δр полярности в РПУ 4 АВУ 2, усиливают его в УПУ 6 до значения U3, и подают на ЭД 8, которым приводят во вращение вал Р 9 и вал ДДУ 10 ЭМП 7 в требуемом направлении.When you turn on the digital electromechanical servo system convert binary Gray code δ G DDU 10 EMF 7 using PKG 5 in a binary feedback code δ y . The command binary code from the FCC 1 δ X is compared, corresponding to the required position of the output shaft of the EMF 7 in accordance with the cyclogram of the operation of the digital electromechanical servo system, with the binary feedback code δ y in the BOSR 3 AVU 2 and a binary mismatch code δ p is formed in it. The error code δ p is compared with the given value of the accuracy code of maintaining the required position δ p1 and with the given values of the switching codes of the motor control mode δ p2 and δ p3 in the RPU 4 AVU 2. When |δ p |> δ p3 , the binary error code δ p is converted into the voltage corresponding to the mismatch code δ p of the polarity in the RPU 4 AVU 2 is amplified in the UPU 6 to the value of U 3 and is fed to the ED 8, which drives the shaft R 9 and the shaft DDU 10 EMF 7 in the required direction.

При δп2<|δр|≤δп3 преобразуют двоичный код рассогласования δр в напряжение, соответствующее коду рассогласования δр полярности в РПУ 4 АВУ 2, усиливают его в УПУ 6 до значения U2, и подают на ЭД 8, которым приводят во вращение вал Р 9 и вал ДДУ 10 ЭМП 7 в требуемом направлении.When δ p2 <|δ p | ≤δ p3, the binary mismatch code δ p is converted into a voltage corresponding to the mismatch code δ p of the polarity in the RPU 4 AVU 2, it is amplified in the UPA 6 to the value U 2 , and fed to the ED 8, which lead into rotation of the shaft R 9 and the shaft DDU 10 EMP 7 in the desired direction.

При δп1<|δр|≤δп2 преобразуют двоичный код рассогласования δр в напряжение, соответствующее коду рассогласования δр полярности в РПУ 4 АВУ 2, усиливают его в УПУ 6 до значения U1, и подают его на ЭД 8, которым приводят во вращение вал Р 9 и вал ДДУ 10 ЭМП 7 в требуемом направлении.When δ p1 <|δ p | ≤δ p2, convert the binary mismatch code δ p into a voltage corresponding to the mismatch code δ p polarity in the RPU 4 AVU 2, amplify it in the UPA 6 to the value U 1 , and apply it to the ED 8, which lead to rotation of the shaft R 9 and the shaft DDU 10 EMP 7 in the desired direction.

При совпадении кодов δХ и δу с заданной точностью ±δп1, то есть |δp|≤δп1, прекращают подачу на ЭД 8 ЭМП 7 напряжения и в нем формируют ток торможения, чем осуществляют его динамическое торможение, за счет чего останавливают вращение вала ЭД 8, останавливают вращение выходного вала Р 9 и вала ДДУ 10 ЭМП 7, при этом ток торможения определяется дифференциальным уравнениемIf the codes δ X and δ y match with a given accuracy ±δ p1 , that is, |δ p | ≤δ p1, stop supplying voltage to the ED 8 EMF 7 and form a braking current in it, which results in its dynamic braking, due to which it stops rotation of the shaft ED 8, stop the rotation of the output shaft R 9 and the shaft DDU 10 EMP 7, while the braking current is determined by the differential equation

Figure 00000001
Figure 00000001

где I - ток торможения; t - время; R - активное сопротивление обмоток электродвигателя; L - индуктивность обмоток электродвигателя; Kэ - коэффициент электромагнитной скоростной связи; Ω - угловая скорость вращения вала электродвигателя.where I - braking current; t - time; R - active resistance of the motor windings; L is the inductance of the motor windings; K e - coefficient of electromagnetic high-speed communication; Ω - angular speed of rotation of the motor shaft.

Таким образом, заявленный способ управления цифровой электромеханической следящей системой позволяет при значительных позиционной или постоянно действующей нагрузках, а также при работе ЭМП 9 в условиях действия вибраций и ударов, уменьшить за счет функционирования при минимальном напряжении питания ЭД 8, скорость движения выходного вала ЭМП 7, что приводит к уменьшению забросов выходного вала ЭМП 7 за уровень, определяемый дискретностью команды, а, значит, и к повышению плавности процесса регулирования цифровой электромеханической следящей системой.Thus, the claimed method of controlling a digital electromechanical servo system allows, under significant positional or permanent loads, as well as during the operation of the EMF 9 under the action of vibrations and shocks, to reduce the speed of movement of the output shaft of the EMF 7, due to the operation at a minimum supply voltage of the ED 8, which leads to a decrease in the overshoot of the EMF 7 output shaft beyond the level determined by the discreteness of the command, and, therefore, to an increase in the smoothness of the process of regulation by a digital electromechanical servo system.

Как следствие потребляемые токи ЭМП 7 снижаются пропорционально снижению напряжения питания ЭД 8 ЭМП 7.As a result, the consumed currents of the EMF 7 decrease in proportion to the decrease in the supply voltage of the ED 8 of the EMF 7.

С одной стороны, чем больше в такой цифровой электромеханической следящей системе пороговых значений напряжения питания ЭД 8, тем выше плавность процесса регулирования, однако с другой стороны при этом увеличивается суммарная масса РПУ 4 АВУ 2 и снижается его надежность, что приводит к увеличению массы и снижению надежности всей системы. Поэтому выбор количества пороговых значений напряжения питания электродвигателя электромеханического привода U1, U2, …, Un-1, Un, и значений соответствующих им кодов переключения режима управления электродвигателем δп1, δп2, …, δпn-1, δпn является предметом оптимизации под конкретное техническое задание.On the one hand, the more threshold values of the supply voltage ED 8 in such a digital electromechanical servo system, the higher the smoothness of the control process, however, on the other hand, this increases the total mass of the RPU 4 AVU 2 and reduces its reliability, which leads to an increase in weight and a decrease in reliability of the entire system. Therefore, the choice of the number of threshold values of the supply voltage of the electric motor of the electromechanical drive U 1 , U 2 , ..., U n-1 , U n , and the values of the corresponding codes for switching the motor control mode δ p1 , δ p2 , ..., δ pn-1 , δ pn is the subject of optimization for a specific technical task.

ЛитератураLiterature

1. Батоврин А.А., Дашевский П.Г., Лебедев В.Д. и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л., «Энергия», 1977. 256 с. - аналог.1. Batovrin A.A., Dashevsky P.G., Lebedev V.D. and other Digital control systems for electric drives. L., "Energy", 1977. 256 p. - analogue.

2. Белицкий Д.С, Жарков М.Н., Стоялов В.В., Шутенко В.И. / Электромеханический привод в системе управления режимами жидкостных ракетных двигателей. // Известия Академии наук. Теория и системы управления, 1996, №1, с. 118-124 - прототип.2. Belitsky D.S., Zharkov M.N., Stoyalov V.V., Shutenko V.I. / Electromechanical drive in the control system of liquid rocket engines. // Proceedings of the Academy of Sciences. Theory and Control Systems, 1996, No. 1, p. 118-124 - prototype.

3. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В. Тарабрин, С. В. Якубовский, Н.А. Барканов и др. под ред. Б.В. Тарабрина. -2-е изд. Перераб. и доп.М.: Энергия, 1981.3. Handbook of integrated circuits / B.V. Tarabrin, S.V. Yakubovsky, N.A. Barkanov and others, ed. B.V. Tarabrin. -2nd ed. Revised and add. M .: Energy, 1981.

4. Токхейм Р. / Основы цифровой электроники. Пер. с англ. М.: Мир, 1988.4. Tokheim R. / Fundamentals of digital electronics. Per. from English. M.: Mir, 1988.

5. Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломберт, Г.И. Стародуб. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983.5. Alekseenko A.G. Application of precision analog microcircuits / A.G. Alekseenko, E.A. Colombert, G.I. Starodub. 2nd ed. revised and additional Moscow: Radio and communication, 1983.

Claims (6)

Способ управления цифровой электромеханической следящей системой, содержащий преобразование двоичного кода Грея δГ дискретного датчика угла электромеханического привода в двоичный код обратной связи δу, сравнение командного двоичного кода от формирователя командного кода δХ с двоичным кодом обратной связи δу, формирование двоичного кода рассогласования δр, сравнение его с заданной величиной кода переключения режима управления электродвигателем δП2 и с заданной величиной кода точности поддержания требуемого положения δп1, при выполнении условия |δp|>δп2 преобразование кода рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности, усиление его до значения напряжения питания и подачу на электродвигатель электромеханического привода, а при |δр|≤δп1 прекращение подачи напряжения питания на электродвигатель электромеханического привода, отличающийся тем, что сравнивают двоичный код рассогласования δр с n-2 дополнительными заданными величинами кода переключения режима управления электродвигателями δп3, …, δпn-1, δпn, причем n=2, 3, …, при |δр|>δпn преобразуют код рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности, усиливают его до значения Un и подают на электродвигатель электромеханического привода, приводящий во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, при достижении кодом рассогласования значения, при котором δпn-1<|δp|≤δпn, преобразуют код рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности, усиливают его до значения Un-1 и подают на электродвигатель электромеханического привода, приводящий во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, и так далее до достижения кодом рассогласования δр значения δп1<|δр|≤δп2, при котором преобразуют код рассогласования δр в напряжение соответствующей коду рассогласования δр полярности, усиливают его до значения U1 и подают на электродвигатель электромеханического привода, приводящий во вращение вал редуктора и вал дискретного датчика угла электромеханического привода в требуемом направлении, а при совпадении кодов δХ и δу с заданной точностью ±δп1, то есть |δр|≤δп1, формируют в электродвигателе электромеханического привода ток торможения, чем осуществляют его динамическое торможение, за счет чего останавливают вращение вала электродвигателя, останавливают вращение выходного вала редуктора и вала дискретного датчика угла электромеханического привода, при этом ток торможения определяется дифференциальным уравнениемA method for controlling a digital electromechanical servo system, comprising converting a binary Gray code δ G of a discrete angle sensor of an electromechanical drive into a binary feedback code δ y , comparing the command binary code from the command code generator δ X with a binary feedback code δ y , generating a binary error code δ p , comparing it with the given value of the switching code of the motor control mode δ P2 and with the given value of the code for the accuracy of maintaining the required position δ p1 , when the condition |δ p |> δ p2 is met, converting the mismatch code δ p into a voltage corresponding to the mismatch code δ p polarity, amplifying it to the value of the supply voltage and supplying the electric motor of the electromechanical drive, and when |δ p | ≤δ p1, stopping the supply voltage to the electric motor of the electromechanical drive, characterized in that the binary mismatch code δ p is compared with n-2 additional specified code values and switching the mode of control of electric motors δ p3 , ..., δ pn-1 , δ pn , and n=2, 3, ..., at |δ p |> δ pn convert the mismatch code δ p into a voltage corresponding to the mismatch code δ p polarity, amplify it to the value of U n and is fed to the electric motor of the electromechanical drive, which rotates the gear shaft and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive in the required direction, when the mismatch code reaches the value at which δ pn-1 <|δ p | ≤δ pn , convert the mismatch code δ p into the voltage of the polarity corresponding to the mismatch code δ p , amplify it to the value U n-1 and feed it to the electric motor of the electromechanical drive, which rotates the gearbox shaft and the shaft of the discrete sensor of the angle of the electromechanical drive in the required direction, and so on until the code reaches mismatch δ p values δ p1 <| δp | ≤δ p2 , at which the mismatch code δ p is converted into a voltage corresponding to the mismatch code δ p polarity, amplify it to the value U 1 and serve to the electric motor of the electromechanical drive, which rotates the shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive in the required direction, and if the codes δ X and δ y match with a given accuracy of ± δ p1 , that is |δ p | ≤δ p1 , form a braking current in the electric motor of the electromechanical drive, which results in its dynamic braking, due to which the rotation of the motor shaft is stopped, the rotation of the output shaft of the gearbox and the shaft of the discrete angle sensor of the electromechanical drive is stopped, while the braking current is determined by the differential equation
Figure 00000002
Figure 00000002
 где I - ток торможения; t - время; R - активное сопротивление обмоток электродвигателя; L - индуктивность обмоток электродвигателя; Kэ - коэффициент электромагнитной скоростной связи; Ω - угловая скорость вращения вала электродвигателя,where I - braking current; t - time; R - active resistance of the motor windings; L is the inductance of the motor windings; K e - coefficient of electromagnetic high-speed communication; Ω - angular speed of rotation of the motor shaft, причем Un является максимальным напряжением питания электродвигателя, U1 является минимальным напряжением питания электродвигателя, при котором возможно вращение его вала под нагрузкой, а для значений кодов и напряжений питания необходимо выполнение следующих условий:moreover, U n is the maximum supply voltage of the electric motor, U 1 is the minimum supply voltage of the electric motor, at which rotation of its shaft under load is possible, and for the values of codes and supply voltages, the following conditions must be met: |δп1|<|δп2|, |δп2|<|δп3|, …, |δпn-1|<|δпn|;|δ p1 |<|δ p2 |, |δ p2 |<|δ p3 |, …, |δ pn-1 |<|δ pn |; |U1|<U2|, |U2|<|U3|, …, |Un-1|<|Un|.|U 1 |<U 2 |, |U 2 |<|U 3 |, …, |U n-1 |<|U n |.
RU2021111059A 2021-04-16 2021-04-16 Method for controlling a digital electromechanical tracking system RU2771458C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111059A RU2771458C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for controlling a digital electromechanical tracking system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111059A RU2771458C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for controlling a digital electromechanical tracking system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771458C1 true RU2771458C1 (en) 2022-05-04

Family

ID=81459040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111059A RU2771458C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for controlling a digital electromechanical tracking system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2771458C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823123C1 (en) * 2023-08-08 2024-07-18 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Method of controlling digital electromechanical servo system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU969109A1 (en) * 1979-01-29 1986-06-30 Минский Филиал Московского Конструкторско-Технологического Бюро Digital control servo system
RU2037869C1 (en) * 1990-08-01 1995-06-19 Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.С.П.Королева Digital servosystem
RU2119186C1 (en) * 1997-01-15 1998-09-20 Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева System controlling performance of liquid-propellant rocket engine
RU2253889C2 (en) * 2003-07-16 2005-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" Electromechanical tracking drive of antenna device
US7696712B2 (en) * 2007-08-28 2010-04-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor controller providing position feedback correction

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU969109A1 (en) * 1979-01-29 1986-06-30 Минский Филиал Московского Конструкторско-Технологического Бюро Digital control servo system
RU2037869C1 (en) * 1990-08-01 1995-06-19 Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.С.П.Королева Digital servosystem
RU2119186C1 (en) * 1997-01-15 1998-09-20 Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева System controlling performance of liquid-propellant rocket engine
RU2253889C2 (en) * 2003-07-16 2005-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" Electromechanical tracking drive of antenna device
US7696712B2 (en) * 2007-08-28 2010-04-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor controller providing position feedback correction

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Белицкий Д.С., Жарков М.Н., Стоялов В.В., Шутенко В.И. Электромеханический привод в системе управления режимами жидкостных ракетных двигателей. Известия академии наук. Теория и системы управления. 1996, ном.1, С 118-124. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823123C1 (en) * 2023-08-08 2024-07-18 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" Method of controlling digital electromechanical servo system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fujimoto et al. Robust servo-system based on two-degree-of-freedom control with sliding mode
CN110277915B (en) Adaptive transient response optimization circuit suitable for peak current mode DC-DC converter
Ha A fuzzy sliding mode controller for power system load-frequency control
Liu et al. Compensation of hysteresis in piezoelectric actuator with iterative learning control
RU2771458C1 (en) Method for controlling a digital electromechanical tracking system
CN108336935A (en) A kind of linear motor control method of Reverse Step Control collaboration ESO
Karasawa et al. A 92.8% efficiency adaptive-on/off-time control 3-level buck converter for wide conversion ratio with shared charge pump intermediate voltage regulator
CN112701975A (en) Self-adaptive backlash oscillation suppression method for double-inertia servo system
RU2771459C1 (en) Method for controlling a digital electromechanical tracking system
CN101931341A (en) Ultrasonic motor system for efficiency optimization control
CN102384119A (en) Electro-hydraulic proportional valve speed regulation control method, device and system and engineering mechanical equipment
CN102811009A (en) Control device, actuator system, and control method
He et al. Suspending control scheme of 8/10 bearingless SRM based on adaptive fuzzy PID controller
Huang et al. An overview of digital low drop-out regulator design
US9899922B1 (en) Digital sub-regulators
CN112953321B (en) Heavy load starting control method and system
CN113184732B (en) Floating type drilling energy-saving winch type heave compensation system and method based on flow control
Al Mashhadany et al. Analysis of High Performance of Separately Excited DC Motor Speed Control Based on Chopper Circuit
Femi et al. Closed-loop control of solar fed high gain converter using optimized algorithm for BLDC drive application
Sahu et al. A Review on Comparison of PI DC Motor Speed Controller and PI Fuzzy DC Motor Speed Controller
JP4910713B2 (en) Two-quadrant drive circuit and magnetic levitation control device
US7015670B2 (en) Method of controlling a high-friction electro-mechanical servo-mechanism to minimize the power needed to hold a loaded output member
CN112983726B (en) Method for setting oscillation current of proportional valve of speed regulator
Kempf A step and settle positioning algorithm for electro-mechanical systems with damping
CN110543096B (en) Force feedback composite control method suitable for electric simulation loading system