SU1167586A1

SU1167586A1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ т -ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Info

Publication number: SU1167586A1
Application number: SU833706093A
Authority: SU
Inventors: Ashot Z Muradyan; Vagan Sh Arutyunyan; Grant B Mnatsakanyan
Original assignee: Ashot Z Muradyan; Vagan Sh Arutyunyan; Grant B Mnatsakanyan
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-07-15

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, оснащенными шаговыми приводами подач. 5

Целью изобретения является повышение точности отработки дробных шагои и увеличение плавности хода путем обеспечения равномерного распределения момента по полю двигателя,обладающего Ю насыщенной магнитной системой.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства применительно к тфаэному двигателю; на фиг.2 - то же, применительно к четырехфаэному дви- 15 гателю; на фиг.З - временная диаграмма изменения токов в фазах двигателя и управляющих сигналов (при ш =4); на фиг.4 - номограмма моментов применительно к четырехфаэному двигателю 20 с коэффициентом дробления Основного шага Ν=8{ на фиг.5 - аналогичная номограмма прототипа.

Устройство (фиг,1) содержит блок 1 задания программ, связанный своим выходом с входами первого 2 и второго 3 двоичных счетчиков, первый 4 и второй 5 сумматоры, первьЬ 6 и второй 7 инверторы, элементы И 8 и ИЛИ 9, мультиплексоры 10-1 - 10-щна т 30 каналов, выходы которых подключены к фазным обмоткам двигателя 11 — 1 - 11-го, а их управляющие входы соединены параллельно между собой и подключены'к выходам старших разрядов второго 35

двоичного счетчика 3. Выходы первого двоичного счетчика 2 соединены с первыми входами первого 4 и второго 5 сумматоров. Прямые выходы младших 'разрядов второго 3 двоичного счетчи- 40 ка, кроме их старшего разряда, подключены к вторым входам первого сумматора 4, а их инверсные выходы - к одноименным входам второго сумматора 5..Прямой выход старшего разря- 45 да этих младших разрядов второго счетчика 3 соединен с вторыми входами первого 4 и второго 5 сумматоров и одновременно с первыми входами элементов И 8 и ИЛИ 9, вторые входы ко- 50 торых подключены к выходу второго инвертора 7, соединенного своим входом с выходом переноса второго сумматора

5. Выход элемента ИЛИ 9 соединен с

1,2,3,... ,ГО-м информационным входом 55 соответственно 10-3, 10-4,...,10-го, 10-1, и 10-2-го мультиплексоров. Выход элемента И 8.соединен с 1,2,3,..,

1Ц-м информационным входом соответственно 10-4, 10-5,...,10-го, 10-1, 10-2, 10-3-го мультиплексоров. Вход первого инвертора 6 подключён к выходу переноса первого сумматора 4, а выход - к 1,2,3,...,ГО-м информационным входам соответственно 10-1, 10-2, 10-3,...,Ю-го -го мультиплексоров.

На фиг.2 показаны мультиплексоры 12-1.5 и фазные обмотки двигателя 1619.

Работу устройства удобно рассматривать для конкретного случая управления, например, четырехфазным шаговым двигателем при коэффициенте дробления N=8 (фиг.2-4).

Тактовая последовательность высокочастотных импульсов с частотой ί_βΜ£. из блока 1 задания программ непрерывно поступает на вход первого двоичного счетчика 2, работающего на суммирование.

Исходным является состояние, при' котором второй двоичный счетчик 3 находится в нулевом состоянии.При этом на выходе переноса первого сумматора 4 присутствует нулевой, а на выходе первого инвертора 6 - единичные потенциалы. В отличие от этого на выходе переноса второго сумматора 5 устанавливаются высокочастотные импульсы со скважностью 8/3, а на выходе второго инвертора 7 и элемента ИЛИ 9 - импульсы со скважностью 8/5. На выходе элемента И 8 устанавливается нулевой потенциал. Благодаря тому, что выбраны первые каналы мультиплексоров 12-15, через третью фазу 18 двигателя протекает ток, равньЬ 3/8*1_Й, а через четвертую фазу 19 - номинальный ток 1«.

При этом в первой 16 и во вторЬ?Р“

17 фазах двигателя токи отсутствуют. Это состояние системы соответствует исходной точке "О” на фигурах 3 и 4.

С поступлением из блока 1 задания программ первого низкочастотного импульса на вход счетчика 3 в него записывается число 'Ί". Это приводит к появлению на выходе переноса первого сумматора 4 высокочастотных импульсов со скважностью 8, а на выходе переноса второго сумматора 5 - импульсов со скважностью 8/2. При этом в первой фазе двигате· ля 16 устанавливается ток 1/8-1„,

3 1167586 4

а в третьей фазе 18 - ток 2/8*1,,. Одновременно с этим вторая фаза 17 продолжает оставаться обесточенной, а через четвертую фазу 19 продолжает протекать номинальный ток 1ц. .

В результате этого ротор двигателя отрабатывает первый дробный шаг, равный вб_Др>=—, где «е_ос - величина основного шага двигателя. Это состояние системы на фиг.З и 4 соответствует рабочей точке "1”.

С приходом последующих двух низкочастотных импульсов ток через первую^фазу 16 достигает третьей элементарной ступени Ι* Ид *„)♦ а ток через третью фазу 18 ступенчато па10

15

дает до нуля (θ 1_й и О) - при неизменных токах во второй 17 и четвер- 20 той 19 фазах. Эти состояния на фиг.З и 4 соответствуют рабочим точкам ”2" и "3”. Поступления четырех последующих низкочастотных импульсов приводит к ступенчатому увеличению ₂₅тока в первой фазе 16 (~ 1_и*, — 1^;

6 т ⁷ т \

8 1_й»*д 1_Н) и ступенчатому уменьше* нию тока в четвертой фазе 19 (-^ 1„;

θ 1_Н 5 - 1_йи д· 1_Н) при неизменных нулевых токах во второй 17 и третьей 18 фазах. Эти состояния системы на фигурах 3 и 4 соответствуют рабочим 35 точкам "4” - "7”.

Этим завершается первый четвертьцикл работы устройства, при котором ротор двигателя отрабатывает 8 дробных шагов (фиг.З). При достижении 40 вторьм счетчиком 3 цифры"7” происходит переполнение его младших разрядов, поступление очередного низкочастотного импульса приводит к записи единицы в его старших разрядах и 45 нулей - в младших разрядах.В результате этого выбираются вторые каналы нуль-. типлекеоров 12-15. На выходах первого суьматора 4 и элемента И 8 устанавливается нулевой потенциал, а иа 50 выходах первого инвертора 6 и элемента ИЛИ 9 - единична потенциал. .

При этом на выходе переноса второго сумматора 5 формируются высокочастотные импульсы со скважностью 8/3, 55

а на выходе инвертора 7 - юшульсы со скважностью 3/8. Благодаря этому в первой фазе 16 двигателя протекает

номинальный ток 1ц, а четвертой фазе - ток, величиной 3 т — при нуле8 и

вых токах во второй 17 и третьей 18 фазах (точки "8" на фиг.З и'4).

Поступление трех последующих низкочастотных импульсов приводит к ступенчатому увеличению тока во

1 2 3

второй фазе 17 (θ!_Μ» θ Ι„ > θ' 1ц·) И

одновременному ступенчатому уменьшению тока в четвертой фазе 19

2 1

(— 1_И; 1_м; 0) - при номинальном

токе в первой фазе 16 и нулевом токе в третьей фазе 18. Эти состояния системы на фиг.З и 4 соответствуют рабочим точкам ”9" - ”11 ".

Дальнейшее поступление четырех низкочастотных импульсов второго четверть-цикла приводит к ступенчатому уменьшению тока в первой фа,,.7_Т 6_Т .5 4. \

зе 16 (θ 1_Н; §· ί θ 1ц » θ 1(,) и

одновременному ступенчатому увеличению тока во второй фазе 17 /4 5 _ 6 _т 7 _ \ ;

8 * 8 ΐί I** * ϋ ” ^ПР^И

обесточенных -состояниях третьей 18 и четвертой 19 фаз. Эти состояния сис теш на фиг. 3 и 4 соответствуют рабочим точкам ”12**-** 15**. Этим эавер шается второй четверть-цикл работы устройства.

После переполнения младших разрядов второго счетчика 3 в его старшие разряды записывается цифра"2" и выбираются третьи каналы мультиплексоров 12-15. В результате этого в течение первых четырех тактов третьего четверть-цикла ток в первой фазе 16 ступенчато уменьшается до нуля, во второй фазе 17 - поддерживается на номинальном уровне 1ц, в третьей фазе 18 - ступенчато увели—

3 _т

чивается до уровня 1„ , а в четвертой фазе - поддерживается на нулевом уровне. В течение последующих четырех тактов ток в первой 16 и четвертой 19 фазах поддерживается на нулевом уровне, во второй фазе 17 ступенчато подает до уровня 4

"θ 1ц, в третьей фазе 18 - растет до

уровня 1_к. Эти состояния системы

на фиг. 3 и 4 соответствуют рабочим

точкам "16"-"23".

1167586

Ио завершении третьего четвертьцикла младшие разряды второго счетчика 3 снова переполняются и с приходом первого низкочастотного импульса четвертого четверть-цикла они обнуляются. В результате в его старшие разряды записывается число ."3" и выбираются четвертые каналы мультиплексоров 12-15.

За четвертый четверть-цикл ротор принимает рабочие положения "24""31" (фиг.З. и 4), после которых вся система возвращается в описанное исходное состояние.

Последующие циклы работы устройства происходят аналогично описанному первому циклу.

Таким образом, за один полный цикл работы предлагаемого устройства двигатель отрабатывает 32 дробных шага (при числе фаз щ =4 и коэффициенте дробления N=8) и электромагнитный вектор его ротора совершает полный оборот вокруг своей оси.

При №-фазном двигателе коэффициент пересчета второго двоичного счетчика 3 выбирается равным Ν«π,.

В общем случае цифрой N определяются коэффициенты дробления основного шага двигателя, пересчета первого дво-зд ичного счетчика 2 и пересчета млад10

<5

20

25

ших разрядов второго двоичного счетчика 3. Цифрой {И определяются фаэность двигателя} количество мультиплексоров, количество информационных входов каждого из мультиплексоров и коэффициент пересчета старших разрядов второго двоичного счетчика 3.

Для обеспечения обратного направления вращения ротора двигателя (реверсирования) необходимо перевести в режим вычитания только второй двоичный счетчик 3.

Коэффициент дробления основного шага двигателя можно изменять в иироком диапазоне от 2 до N путем одновременного изменения коэффициентов пересчета первого 2 и младших разрядов второго 3 счетчиков. При этом коэффициент пересчета старших разрядов второго счетчика 3 необходимо поддерживать равным числу Ш .

Частота импульсов, подаваемых на шину высокочастотного тактирования, выбирается исходя из величины электро магнитной постоянной времени данного двигателя, а частота импульсов, подаваемых на шину низкочастотных управ· ляющих импульсов, выбирается в соответствии с требуемой скоростью вращения ротора двигателя.

^ '<^1 гЧ.. ли

ΕΞΞΙ

ζΗΤΤί

дпит

даТ|П

ЕПТ//-АТ

ΕΣ

ΕΞΙ

--ΕΞΙ

сЯ"

Е

ЕГО

7

□

Φια!

1167586

*α.Ι

1167586

О

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ т -ФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее источник питания, последовательно соединенные блок задания программ, первый! счетчик, первьй сумматор, первый инвертор и

т мультиплексоров, выходы которых подключены к фазным обмоткам двигателя, управляющие входы соединены между собой и с выходами старших разрядов Второго счетчика, младшие разряды которого подключены к вторь» входам первого сумматора, причем выход первого инвертора соединен с

1
,2,3,,..,т-м информационным входом соответственно 1,2,3,..., Β)-Γό мультиплексоров, отличающееся тем, что, с целью повьвпения точности отработки дробных шагов

и увеличения плавности хода путем обеспечения равномерного распределения момента по полю двигателя, обладающего насьщенной магнитной систе мой, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй сумматор, второй инвертор, элемент И, а также элемент ИЛИ, причем пёрвые входы второго сумматора подключены к выходам первого счетчика, а вторые входы - к инверсньв* выходам младших разрядов второго счетчика, кроме их старшего разряда, подключенного прямым выходом к второму входу второго сумматора и к первым входам ~

элементов И и ИЛИ, вторые входы ко- 3 торых подключены к выходу второго |ж инвертора, соединенного своим вхо- №

дом с выходом второго сумматора, №

выход элемента ИЛИ соединен с-1,2,
3,...,Щ-м информационным входом со- 5 ответственно 3,4,...,щ,1,2-го мультиплексоров, выход элемента И соединен с 1,2,3,...,ίτι-м информационным входом соответственно 4,5,...,т,1, 2,3-го мультиплексоров, а остальные информационные входы всех мульти- . плексоров подключены к шине источника питания.

1167586

1 1167586 2