SU1244780A1 - Линейный шаговый электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и направлено на расширение функциональных возможностей линейного шагового электропривода путем частичной управл емой компенсации веса подвижной части двигател  и груза. Привод содержит двигатель 1, последовательно соединенные источник задающих напр жений 2, усилитель мощности 3, коммутатор 4, подключенный к обмоткам двигател . Привод включает также последовательно соединенные акселерометр 5, функциональный блок 6, сумматор 7,блок задани  высшей производной 8,блок сравнени  9, второй усилитель мощности 3 и электромагниты компенсации 10. Блок сравнени  9 через блок дифференцировани  11 св зан с датчиком давлени  12 перемещаемого груза по направл ющим. В начальный момент, когда акселерометр отключен, а электромагниты обесточены, перемещаемый груз всем своим весом давит на направл ющие и усилие давлени  F макс. Измен   необходимым образом усилие давлени , можно управл ть скоростью двигател , так как противодействующее движению усилие трени  определ етс  разностью веса и усили  электромаг нитов . , 3 ил. С е СО

Description

1

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании линейного электропривода напольных и подвесных транспортных устройств.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем части 1ной управл емой компенсации веса подвижной части двигател  и груза,

На фиг. 1 показана функциональна  схема привода; на фиг. 2 - подвесное транспортное устройство, вид сбоку; на фиг, 3 - то же-, вид спереди.

Электропривод содержит линейный шаговый двигатель 1, последовательно соединенные источник задающих напр жений 2, усилитель мощности 3, коммутатор 4, подключенный к обмоткам двигател  1, Привод содержит также последовательно соединенные акселерометр 5, функциональный блок 6, сумматор 7, блок задани  высшей производной 8, блок сравнени  9, второй усилитель мощности 3 и электромагниты компенсации 10. К другому входу блока сравнени  9 через блок дифференцировани  11 подключен датчик давлени  12 перемещаемого груза на направл ющие . Другие выходы блока дифференцировани  подсоединены к входам блока задани  8;, а к другим входам функционального блока сумматора 7 подсоеди- нены соответственно дополнительный вьщод коммутатора 4 и программный блок 3, Возможность продольного перемещени  подвижной части 14 двигател  1 по направл ющим 15, закрепленным на неподвижной части 16, обеспечиваетс  использованием опор качани  17 (колес)о В данном случае электромагниты 10 закреплены на подвижной части 14 двигател  1, а ферромагнитные элементы 18 - на неподвижной 16. Устройство содержит также датчик шагов 19 двигател , подключенный к дополнительному входу коммутатора Д.

Программный блок 13 может быть выполнен в виде источника задающего напр жени , функциональный блок-функциональный преобразователь, реализующий экспериментально найденную в пределах одного шага зависимость кор .-л

ректирующего усили  Fa от ускорени  X, Эта зависимость приближенно  вл етс  линейной с зоной Нечувствительности , охватывающей значени  х, соответствующие режимам разгона и тормо12447801

жени  подвижной части. Таким образом, вносима  функциональным блоком со- ставл квда  усили  электромагнитов компенсирует пульсации х на каждом

5 шаге. Датчик давлени  12 может быть тензометрическим, магнитострикцион- ным или пьезоэлектрическим. В качестве акселерометра примен ют один из известных, примен емых в испытатель-

10 ной технике

. Устройство работает следующим образом .

Пусть в начальный момент акселерометр 5 отключен, электромагниты 10

15 обесточены, усилие прит жени  F между магнитными элементами 10 и 18 отсутствует , а перемещаемый груз всем своим весом Р давит на направл ющие 15 (о F макс.)„

20 Нач 1льные сигналы на выходах блоков 11 и б равны нулю. Следовательно, сигнал на выходе, датчика 12 имеет максимальное значение. При подключении усилител  3 к входам электро25 магнитов на выходе блока сравнени  9 .по вл етс  начальный сигнал рассог- ласовани 

Ug(o) л(0),

30 которьй затем усиливаетс  усилителем 3 и поступает на обмотки электромагнитов 10 в виде напр жени  управлени  и

В результате по обмоткам протекает

35 ток-и возникает усилие прит жени  F. частично, в соответствии с заданной величиной F, компенсирующее вес перемещаемого груза, В соответствии с реализуемым принципом управлени  по

40 вектору скорости, блок задани  фор- мирует желаемое значение F производной выходной величины Fg, например , виде линейной комбинации.

I

45 а,

-T(P ;-F,) - 2d,

Т

ан

(1)

F, Р

50

55

.где Т d . .посто нжелаемое значение ной времени;

желаемое значение коэффициента демпфировани ; измеренное значение первой производной выходной величины F ;

желаемое значение производной на выходе блока 8; d d.t.

Ug(o) л(0),

которьй затем усиливаетс  усилителем 3 и поступает на обмотки электромагнитов 10 в виде напр жени  управлени  и

В результате по обмоткам протекает

ток-и возникает усилие прит жени  F. частично, в соответствии с заданной величиной F, компенсирующее вес перемещаемого груза, В соответствии с реализуемым принципом управлени  по

вектору скорости, блок задани  фор- ирует желаемое значение F производной выходной величины Fg, например , виде линейной комбинации.

I

а,

-T(P ;-F,) - 2d,

Т

ан

(1)

F, Р

.где Т d . .посто нжелаемое значение ной времени;

желаемое значение коэффициента демпфировани ; измеренное значение первой производной выходной величины F ;

желаемое значение производной на выходе блока 8; d d.t.

Алгоритм управлени  имеет следующий вид:

и,„ K(F -F. ), 10Э 5н

где F. - измеренное значение второй производной усили  давлени  РЙ ;

К - коэффициент передачи совокупности блоков 9,и 3 и . электромагнитов 10 (отно- .дительно выходной величины FJ ).

Устройство управлени  содержит два контура управлени  усилием прит жени  электромагнитов 0. Первый коитур  вл етс  главным, в нем реализуетс  алгоритм управлени  вида

(2) и обеспечиваетс  движение подвгда ной части двигател  и перемещаемого груза с заданной скоростью (ускорением ).. Закон изменени  x(t) или x(t) следовательно, зависит от регулируемого усили  давлени  F. .

Второй контур управлени  усилием прит жени  F (давлением Fj ) предназначен дл  компенсации пульсаций т гового усили  двигател  F , а следовательно , и ускорени  X в пределах шага подвижной части. При этом используетс  функциональный блок 6, в котором реализуютс  зависимости Р(х), например, найденные экспериментально

В быстродействующем контуре поддержани  желаемого значени  производной FJ осуществл етс  локализаци  и парирование силовых и параметричес- ких возмущений (например, изменение веса перемещаемого груза, нестабильность характеристик электромагнитов 10) и усилие прит жени  Fj измен етс  в соответствии с заданным з:аконом F|(t) на выходе программного блока 13. При этом, измен   необходимым образом FJ на входе устройства, можно достаточно просто управл ть скоростью перемещени  подвижной части линейног двигател , .так как противодействующее движению усилие трени  определ етс  разностью веса и усили  электромагнитов . Это приводит к расширению функциональных возможностей, так как .становитс  возможной реализаци  различных законов перемещени  груза.

При реализации такого управлени  КПД повышаетс  на 10-20%. Движение становитс  более плавным, повышаетс 

I24A7804 .

точность воспроизведени  заданного закона изменени  скорости. Электромагниты компенсации 10 эффективно работают при зазорах меньших 3-5 мм,

5 Удельное значение величины потребл емой HMii электрической мощности составл ет примерно 100 Вт на каждые 100 кг веса. Обеспечива  компенсацию 80-90% веса перемещаемого груза мож10 но существенно меньшить расход

электроэнергии, потребл емой двигателем (в.4-5-раз). Это приводит к уменьшению установленной мощности используемого электродвигател , его

)5 габаритов и массы, т.е. экономии стали и меди.

Положител.ьный эффект про вл етс  также в повышении быстродействи  уп- , равлени , обеспечении возможности

20 экстренного торможени  путем отключени  компенсирующих электромагнитов, что повьшзает надежность электропривода .

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   30

   Линейный шаговый электропривод, содержащий снабженный датчиком шагов двигатель с прот женной неподвижной вторичной частью и горизонтально перемещающейс  вдоль направл ющих короткой первичной частью, несущей груз, и блок управлени , включающий в себ  подключенный к обмоткам двигател  коммутатор, источник задающего

   35 напр жени , усилитель.мощности, блок дифференцировани , блок сравнени , блок задани  высшей .производной и программный блок, св занный с первым входом упом нутого блока задани ,

   40 второй вход которого и первый вход блока сравнени  подключены к выходам блока дифференцировани , причем к сигнальному входу коммутатора подключен усилитель мощности, к управ-

   5 л ющему входу - датчик шагов, а источник задающего напр жени  соединен с входом усилител  мощности, о т - л и ч а ю. щ и и с   тем, что, с целью расширени  функциональных возмож

   50 ностей путем частичной управл емой компенсации веса первичной части и груза, .в двигатель введены электромагниты и ферромагнитные элементы, обращенные друг к другу горизонталь55 но расположенными активньгми поверхност ми , акселерометр и датчик давлени  на направл ющие, а блок управлени  снабжен функциональным блоком

   и суммвтором, к одному входу которого подключен программный блок, к второму через функциональный блок подсоединен акселерометр, а к выходу первый вход блока задани  высшей про- тромагнитами.

   (puf3

   Составитель В. Алфимов Редактор М. Товтин Техред Н.Бонкало Корректор л. Патай

   Заказ 3927/58 Тираж 631Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам .изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   12ДА780 . б

   изводнойр третий вход которого вместе с входом блока дифференцирова ни  подключен к датчику давлени , а выход блока сравнени  св зан с элек