SU1023278A2 - Импульсный регул тор перемещени пьезодвигател (варианты) - Google Patents

Description

2, Импульсный регул тор перемещени  пьезодвигател  по авт. св. № , отличающийс  тем, что, с целью повышени  динамической точности, регул тора, дополнительно введен усилитель зар да, а электрический выход изолированной пьезопластины составного пьезодвигател . соединен с входом усилител  зар да, выход которого соединен с третьим входом устройства сравнени .

3. Импульсный регул тор перемещени  пьезодвигател  по авт.св., отличающийс  тем, что, с целью повышени  динамической точности регул тораj выход устройства сравне- . ни  соединен с управл ющим входом источника напр жени .

Изобретение относитс  к релейным устройствам систем автоматического управлени  и может быть использовано дл  трехпозиционного регулировани  пьезоэлектрических двигателей. По основному авт. св. № известен импульсный регул тор перемещени  пьезодвигате7  , содержащий генератор и последовательно соединенные устройство сравнени  и трехпозиционный релейнь|й усилитель, делитель и последовательно соединенные источник нап{э жеНи , первый ключ и четыре ключа , соединенные в мостовую схемуv одна из диагоналей которой соединена с выходом регул тора и с входами делител , а друга  - с выходом первого ключа, управл ющий вход которого соединен с первым выходом трехпозиционного релейного усилител , второй выход которого соединен с управл ющими входами второго и третьего ключей мое товой схемы, а третий выход - с управ л ющими входами четвертого и п того ключей мостовой схемы, выход делител  соединен со вторым входом устройства сравнени f а выход генератора - с вторым входом трехпозиционного релейного усилител . Однако известный импульсный регул тор обладает недостаточной динамической точностью, что сужает возможности применени  регул тора. Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности регул тора. Цель дoitигaeтc  тем, -что импульсный регул тор перемещени  пьеэодвигател  дополнительно снабжен токочувствительным эл$ ментом и вторым устройством сравнени , причем вход токочувствительного элемента подключен к выходам третьего и п того ключей моетоаои схемы, а выход - к первому входу второго устройства сравнени , второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнени , а выxdfl - с управл ющим входом генератора. Согласно вторЬму варианту в импульсный регул тор перемещени  пьезодвигател  дополнительно введен усилитель зар да, а электрический выход изолированной пьезопластины составного пьезодвигател  соединен с входом усилител  зар да, выход которого со единен с третьим входом устройства сравнени . В третьем варианте в импульсном регул торе перемещени  пьезодвигател  выход устройства сравнени  соединен с управл ющим входом источника напр жени . На фиг.1 представлена структурна  схема.импульсного регул тора перемещени  -пьезодвигател , первый вариант; На фиг.2 - то же, второй вариант импульсного регул тора перемещени  пьезодвигател i на фиг.З кинематическа  схема составного пьезодвигател ; На фиг. - структурна  схема импульсного регул тора перемещени  пьезодвигател ,третий вариант. Импульсный регул тор перемещени  пьезодвигател  по перейму варианту (фиг.1) содержит первое устройство сравне ни  1, трехпозиционный релейный усилитель 2, который состоит из релейного элемента 3, реле 6, генератор 7 импульсов, первый ключ 8, мостовую. схему 9, пьезодвигатель 10, источник 11 напр  1 ни ,делитель 12 и вторс 13 третий И, четвертый 15, п тый 16ключи, дополнительные токочувствйтельНый элемент 17, например резистор и второе устройство 18 сравнени : По второму варианту импульсный регул тор перемещени  пьезодвигател  (фиг.2 и 3) дополнительно содержит выходную пьезопластину 19 составного пьезодвигател , электрически изолированную от составного пьезодви гател , усилитель зар да 20. Согласно третьему варианту импульсный регул тор перемещени  пьезо двигател  (фиг.А) выход устройства сравнени  1 соединен с управл ющим входом источника 11 напр жени . Регул тор (фиг.1) работает следую щим образом. Задающий сигнал через первое устройство 1 сравнени  поступает на вхо трехпозиционного релейного усилител  2, в зависимости от пол рности задаю щего сигнала при превышении зоны нечувствительности репейного элемента включаютс  реле 5 или 6, а также реле k. При этом на вторые входы реле Ц-6 поступают тактирующие импульсы с генератора 7. Реле k обеспечивает в соответствии с тактирующими импульсами с генератора 7 включение ключа 8, который питает высоким напр жение от источника напр жени  11 одну из диагоналей мрстовой схемы 9, в другу диагональ включен пьезодвигатель 10. Реле 5 и 6, которые соединены с упра л ющими входами ключевых элементов, включенных в противоположные плечи моста, открывают в соответствии с та тирующими импульсами с генератора 7 ключи 13 и 14 или 15 и 16 в противоположных плечах моста (например, тиристоры , оптроны, транзисторы), чере которые происходит зар д емкости пьезодвигател  10, следовательно, ра ширение или сжатие пьезодвигател  происходит в зависимости от пол рнос ти задающего сигнала. . Перемещение пьезодвигател  , И, описываетс  зависимостью 1 d NV, гДе d - пьезомодуль, м/В; N - число пластинок пьезодвигател ; V - Напр жение, подаваемое на пьезодвигатель, В. Пьезодвигатель 10  вл етс  одновременно датчиком переме| ни , так как перемещение пропорционально напр же «1ю на нем, и напр жение с пьез двигатэл  10 в качестве сигнала обра ной св зи подаетс  через делитель 12 на первое устройство сравнени  1. Когда сигнал рассогласовани  между задающим сигналом и сигналом обратной св зи на выходе первой схемы сравнени  1 станет меньше зоны нечувствительности релейного элемента 3, реле отключаютс  и ключи мостовой схемы 9 закрываютс , зар д емкости пеезодвигател  10 прекращаетс , а напр жение на нем запоминаетс . При стекании зар да с пьезодвигател  10 при посто н;: ном задающем сигнале сигнал рассогла-, совани  на выходе первой схекш сравнени  1 становитс  больше зоны нечувствительности релейного элемента 3.При этом в зависимости от пол рности сигнала рассогласовани  включаютс  реле 5 или 6, а также реле k. В соответствии с тактирующими импульсами с генератора 7 через ключ 8 подаетс  высокое напр жение на одну диагональ мостовой схемы 9, открываютс  ключи в противоположных, плечах 13 и Т или 15 и 16 в зависимости от пол рности си|- нала рассогласовани , и происходит подзар д емкости пьезодвигател  АО, пока сигнал рассогласовани  между задаощим сигналом и сигналом обратной св зи вновь станет меньше зоны нечyвcJвитeльнocти релейного элемента 3, затем реле отключаетс , ключи мостовой схемы 9 закрываютс  и напр жение на емкости пьезодвигател  запоминаетс . Дл  повышени  динамической точности регул тора перемещени  пьезодвигател  в первом варианте регул тора дополнительно введена корректирующа  цепь, состо ща  из второго устройства сравнени  18 и токочувствительности элемента 17. Сигнал с токочувствительного элемента 17, пропорциональный скорости перемещени  пьезодвигател , поступает на второе устройство сравнени  18, где сравниваетс  с сигналом рассогласовани  между задающим сигналом и сигналом обратной св зи по напр жению. Сигналом с вцхода второго устройства сравнени  18 осуществл етс  уп-, равление широтной модул цией тактирующих импульсов с генератора 7. При большой величине сигнала с выхода второго устройства сравнени  (что может быть при большом уровне сигнала рассогласовани  и малой скорости перемещени  пьезодвигател ) ширина импульсов генератора при неизменном периоде растет, что приводит к увеличению тока зар да пьезодвигател , а 10 следовательно, и скорости его движени . При малой величине сигнала с выхода второго устройства сравнени  (что может быть при малом уровне сигнала рассогласовани  и при состо нии пьезо двигател , в котором напр жение на пьезодвигателе запоминаетс ) ширина импульсов генератора остаетс  малойскорость отработки малых рассогласо ваний невелика, и в переходных характеристиках пьезодвигател  отсутствует перерегулировсжие. Таким образом, введение дополнительной обратной св зи по скорости пе ремещени  пьезодвигател  увеличивает быстродействие регул тора, уменьшает перерегулирование в системе, что в целом,повышает динамическую точность регул тора. Дл  повышени  динамической точности регул тора перемещени  пьезодвигател  (фиг.2 и З) во втором варианте р гул тора дополнительно введены коррек тирующа  выходна  пьезопластина 19 и усили гель зар да 20. Корректирующа  . выходна  пьезопластина 19 механически соединена с пьезодвигателем и электрически изолирована от него (фиг,2). Напр жение на корректирующей выходной пьезопластине 19 пропорциональное ускорение пьезодвигател , усиливаетс  усилителем зар да 20 и поступает вмес те с сигналом с делител  12 на второй вход первого устройства сравнени  1. Напр жение на корректирующей пьезо пластине пропорционально ускорению пьезодвигател . В регул торе без корректирующей пьеэопластины в переходных процессах возможно возникновение перерегулировани  и кoлeбaтeльнoctи, которые сопровождаютс  знакопеременным чередованием больших ускорений конца пьезодвигател , что приводит к ухудшению динамической точности ре гул тора. Подача напр жени  е корректирующей пьезопластины 19 к усилителю зар да 20, подключенного к второму входу устройства сравнени , позвол ет организовать отрицательную обратную св зь по ускорению, котора  преп тствует возникновению больших пер регулирова8 .6 НИИ и колебательности за счет демпфирующих свойств организованной обрат- ной св зи, следовательно, повышаетс  динамическа  точность регул тора. Дл  повышени  динамической точности регул тора согласно третьему варианту (фигЛ) выход устройства / сравнени  1 соединен с управл ющим входом источника напр жени  11.8 этом случ./е При большом сигнале рассогласовани  с выхода устройства сравнени  1 на пьезодвигатель от источника напр жени  11 подаетс  большое напр жение и отработка большого рассогласовани  идет с большой скоростью за счет большого тока зар да пьезодвигател . При малом сигнале рассогласовани  с выхода устройства сравнени  1 на пьезодвигатель от источника напр жени  11 подаетс  малое напр жение и отработка малого рассогласовани  идет с малой скоростью за счет малого тока зар да пьезодвигател , т.е. подход к заданному положению пьезодвигател  осуществл етс  с малой скоростью, чем устран ютс  колебательность и перерегулирование в динамических характеристиках регул тора и увеличиваетс  плавность процесса регулировани  и управлени  пьезодвигателем . . Предельные характеристики регул тора следующие: Диапазон рабочих частот, Гц 0-1000 Точность позиционировани  пьезог 0,1-0,02 двигател , мкм Диапазон перемещени  пьезодви (-50)-(+50) гател , мкм Диапазон входных ((+1) напр жений, В Диапазон выходных (-400)-(+400) напр жений, В Экономический эффект про вл етс  при использовании импульсного регул тора перемещени  пьезодвигател  в автоматических системах фотографировани  астрономических объектов в качестве прецизионного пьёзопривода фотокассеты, отслеживающего флуктуации атмосферы.

1Э

ч

Л

Claims (3)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЬЕЗОДВИГАТЕЛЯ по авт. св.

ческой точности регулятора, он снабжен дополнительно токочувствительным элементом и вторым устройством сравнения, причем вход·:токочувствительного элемента подключен к выходам третьего и пятого ключей мостовой схемы, а выход - первому входу второго устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого устрой1023278 .

2. Импульсный регулятор перемещения пьезодвигателя по авт. св. № 847270, отли чающийся тем, что, с целью повышения динамической точности, регулятора, дополнительно введен усилитель заряда, а электрический выход изолированной пьезопластины составного пьезодвигателя, соединен с входом усилителя заряда, выход которого со единен с третьим входом устройства сравнения.

3· Импульсный регулятор перемещения пьезодвигателя по авт.св.1Г847270, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности регуляторавыход устройства сравнения соединен с управляющим входом источника напряжения.