SU1279043A1 - Способ управлени @ -фазным шаговым двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.многорежимного управлени  шаговым двигателем за счет увеличени  числа режимов коммутации и повьшгени  точности заданного перемещени . В процессе работы двигател  измен ют режим коммутации, выбира  очередной режим из множества предусмотренных заданием по числу поочередно включенных фаз и шагу коммутации . Распределитель, реализующий способ управлени , обеспечивает многоре .жимное управление т-фазным шаговым двигателем и возможность перехода из любого режима коммутации к друс гим режимам в процессе работы двигател  без потери информации и без от (Л работки ложных шагов. 2 ил. 1 табл.

Description

ю

sj

СО

о

4

00 Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано дл  многорежимного управлени  шаговыми двигател ми (ШД) Цель изобретени  - расширение фун кциональных возможностей путем увеличени  числа режимов коммутации и повышени  точности отработки заданного перемещени . На фиг. 1 представлена функциональна  схема многорежимного распределител  импульсов дл  управлени  гафазным шаговым двигателем, реализующего предлагаемьй способ; на фиг.2функциональна  схема блока формирова ки  функций возбуждени  пам ти. Способ осуществл ют следующим образом . В процессе работы ШД измен ют режим коммутации, выбира  очередной режим из множества предусмотренных заданием по числу поочередно включенных фаз S и q и шагу коммутации . . Числа S, q, OL и направление переключений могут быть заданы в виде к дов управлени  и определ ют состо ние Т, i+lj каждой k-й фазы в очередном (i+1)-M такте коммутации в зависимости от заданного направлени  переключений и состо ний (k-1), (k-t-1), (k+q-t-1), (k-S-t-1),(kH-t) (k+t+1), (k-q+t+1), (k+S+t+1) фаз в предыдущем i-м такте коммутации в соответствии с логической функцией перехода  ,С1-и1 Ф..,1П -(ф,.., ,.-,-1 i K-s-bifi -t-iril) Ct) при направлении переключений Вперед и 9jiH-1 cp, (9,.i4ib--V ttib + Ф, .t MS+ttt 1 при направлении Назад, где t с т/2П-1 - целое неотрицательное число; q S 1 - при симметричном .и q S+1 . 1 при несимметричном ре жимах коммутации, t т/2 при четном m и 1(т+1)/2 при нечетном т, эл. град. Например, если заданы симметричньй режим коммутации с параметрами , q S,p(. и направление переключе ний Вперед и в i-м такте коммута ,ции были включены k- , (k+1)т ,..,, (k+S,-1)-  фазы, то при oL, 21Т/га, в (i+1)-M такте k-  фаза будет отключена, (k+1) (k+2)-  (k + S,-1)-  фазы останутс  включенными и дополнительно включитс  (k+S)-  фаза, что обеспечивает шаг коммутации d. 2ir/m и заданное направление переключений. При этом же режиме и t О в (i+1)-M такте отключаютс  k- , (k+1)-  и (k+t,)-  фазы; (k + + t + 1), () ,,... ,(k+S,-1) фазы остаютс  включенными и дополнительно включатс  (k-S )- , (k+S +1)- ,,.. и ()-  фазы,, что обеспечивает шаг коммутации ;, (t +1)21Г/т, А если задано направление Назад, то при соответственно в (1+1)-м такте отключитс  ()-  фаза, остаютс  включенными остальные включенные фазы и дополнительно включитс  (k-1)-  фаза. При t, 0 отключатс  (k+S.-1)- , ()- ,,.. и ( -1)-  фазы и включатс  (k -1)-  (k-2)- ,... и ()-  фабы . Если заданы несимметричньш режим коммутации с параметрами S 32+1,оС5И п i-M такте бьти включены S фаз с номерами k, (k+1),.,., (), то при направлении переключени  Вперед в соответствии с выражени ми (1), при t,j О в (i+1)-M такте коммутаций все S фазы останутс  включенными и дополнительно включитс  (k+S,J)-  фаза, в (1+2)-м такте отключитс  k-  фаза, а при направлении переключений Назад в (i+1)-M такте дополнительно включитс  (k-1)-  фаза, а в (1+2)-м такте отключитс  (k+S2-1)-  фаза. При tj О и направлении Вперед в (1+1)-м такте отключаютс  k- , (k+1)- ,... и (k+t,J-1)-  фазы и включаютс  (k+S-)- , ..., ( )-  фазы, в (i-2)-M такте отключатс  (k+t )- ,, (k+t,J+f)- , ..., (k+t 2)-  фазы и включатс  (k+S, + 1)- ,.. . , ()-  фазы. При t., О и направлении Назад в соответствии с выражением (2) в (i+1)-M такте отключаютс  (k+S-t )- . (k+S,J-1)-  и дополнительно включаютс  (k-t,.,-1)- ,.. . , (k-1)-  фазы, а в (i+2)-M такте отключаютс  (k+S,j-2t ,-1)- , (,J)- ,..., (k+S -t-1 )-  фазы и дополнительно включаютс  (k-2t2-1)- , (k-2t )- ,.,., (k-t,J-2)-  фазы. Таким образом, обеспечиваютс  заданное число поочередно включенных

фаз, шаг коммутации и направление переключений .

Если в момент начала перехода с одного режима на другой были включены г фаз с номерами k, (k+1),.., (k+r-1) и требуетс  переход на режим коммутации с параметрами S , q и oLj , то при приходе очередного тактового импульса число включенных фаз при БЗ г увеличиваетс  на единицу и будут включены фазы с номерами (k+t р , (k+tj + 1) ,.. . ,(k+t.j+r) при направлении Вперед и .с номерами (k-t -1) ,.,. , (k-t -ьг-) при направлении Назад, а при q г число включенных фаз уменьшаетс  на единицу и в соответствии с вьфажени ми (1) и (2) будут включены (k+t+-1 ( k+tJ+2),...,(k+t3+r+1) фазы при направлении Вперед и (k-t ,) , (k -t3+1 ),,..,(k-t +Г-2) при направлении Назад.

Таким образом, за такты перехода с одного режима на другой шаг коммутации ()7r/m переключени  фаз производ тс  по заданному направлению и происходит с каждым тактом коммутации изменение числа включенных фаз. .

При достижении заданного числа S 3 или q J распределение тактовых импульсов начинает производитьс  по описанному режиму, соответствующему заданным S , q и (t +1)21Г/т.

Распределитель (фиг. 1) содержит m каналов 1, каждый из которых состоит из D-триггера 2 с тактовым, информационным и установочными входами , пр мой выход которого  вл етс  выходом канала 1, блока 3 формировани  функций возбуждени  пам ти, первого 4 и второго 5 элементов 2И-НЕ, ; выход первого элемента 2И-НЕ 4 подключен к установочному S-входу Dтриггера 2 канала 1 и к второму входу второго элемента 2И-НЕ 5 этого канала, выход которого соединен с установочным R-входом D-триггера 2 этого канала.

Распределитель также содержит тактовую шину 6, подключенную к тактовым входам D-Триггеров 2-всех каналов , шину 7 сигнала рабочего состо ни  распределител , подключенную к первым входам первого 4 и второго 5 элементов 2И-НЕ всех каналов, т-разр дную шину 8 начальной Кодовой комбинации выходов распределител , каждый разр д которой соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ 4 соответствующего канала 1, и четырехразр дную шину 9 управлени  режимами и направлением коммутации. Первый 10 второй 11, третий 12 и четвертый 13 входы блоков 3 всех каналов соединены соответственно с первым У1, вторым У2, третьим УЗ и четвертым У4 разр дами шины 9, п тый 14, шестой 15, седьмой 16 и восьмой 17 входы блока 3 каждого канала соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока 3 предьщущего канала, дев тый 18, дес тый 19, одиннадцатый 20 и двенадцатый 21 входы блока 3 каждого канала соединены соответственно с п тым, шестым, седьмым и восьмым выходами блока 3 следующего канала, тринадцатьш 22 вход блока 3 каждого к-го канала соединен с инверсным выходом D-триггера 2 (k-3)-ro канала, четырнадцатый 23 - с инверсным выходом D-триггера 2 (k-2)-ro канала, п тнадцатьш 24 с инверсным выходом, а шестнадцатый 25 - с пр мым выходом D-триггера 2 предьщущего Ck-1)-ro канала, семнадцатый 26 - с пр мым выходом D-триггера 2 k-ro канала, восемнадцатый 27 - с пр мым, а дев тнадцатый 28 с инверсным выходом D-триггера 2 следующего (k+1)-го канала, двадцатый 29 - с инверсным выходом Dтриггера 2 (k+2)-ro канала, двадцать первый вход 30.соединен с инверсным выходом D-триггера 2 (k+3)-ro канала , выходы 31-38  вл ютс  соответственно с первого по восьмой выходами канала и соединены с указанными входами соседних каналов, а Дев тый вы- ход 39 подключен к информационному D-входу D-триггера 2 k-ro канала 1, Блок 3 формировани  функций возбуждени  пам ти k-ro канала 1 содержит первый 40, второй 41 элементы 2-2И-ИЛИ, третий 42, четвертый 43, п тый 44 и шестой 45, седьмой 46, и восьмой 47 элементы 3-2И-ИЛИ и селектор-мультиплексор 48 шестнадцати каналов на один, причем первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 входы блока 3 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому разр дам кодового управлени  селектора-мультиплексора 48, п тый 14, шестой 15, седьмой 16, восьмой 17, дев тый 18,

дес тый 19, одиннадцатый 20 и двенадцатый 21 входы блока 3 подключены соответственно к третьему, седьмому , одиннадцатому, п тнадцатому, четвертому, восьмбму, двенадцатому и шестнадцатому входам селекторамультиплексора 48, тринадцатый 22 вход блока 3 соединен с четвертыми входами третьего 42 и четвертого 43 элементов 2-2И-ИЛИ, четырнадцатый 23 вход блока 3, - с четвертыми входами первого 40 и второго 41 и с вторым входом восьмого 47 элементов 2-2И-ИЛИ, п тнадцатый 24 вход блока 3-е вторыми входами шестого 45 и седьмого 46 элементов 3-2И-ИЛИ, шестнадцатый 25 вход блока 3-е третьими входами первого 40, второго 41, третьего 42 и четвертого 43 и с вторым входом первого 40 элементов, семнадцатый 26 вход блока 3-е первыми входами всех элементов 2-2И-ИЛИ и 3-2И-ИЛИ, восемнадцатый 27 вход блока 3 - с третьими входами п того 44, шестого 45, седьмого 46 и восьмого 47 и с вторым входом п того 44 элементов 3-2И-ИЛИ, дев тнадцатый 28 вход блока 3-е вторыми входами второго 41 и третьего 42 элементов ИЛИ, двадцатый 29 вход блока 3-е вторым входом четвертого 43 и с четвертыми входами п того 44 и шестого 45 элементов 3-2И-ИЛИ, а двадцать первьй 30 вход блока.3 подключен к четвертым входам седьмого 46 и воеьмого 47 элементов 3-2И-ИЛИ, выход первого 40 элементов 2-2И-И11И подключен к первому входу селектора-мультиплексора 48 и к первому 31 выходу блока 3, выход второго 41 - к п тому входу селектора-мультиплексора 48 и к второму 32 выходу блока 3, выход третьего 42 - к дев тому входу селекторамyльтиплieкcopa 48 и к третьему 33 выходу блока 3, выход четвертого 43 к тринадцатому входу селектора-мультиплексора 48 и к четвертому 34 выходу блока 3, выход п того 44 - к второму входу селектора-мультиплексора 48 и к п тому 35 выходу блока

3, выход шестого 45 - к -шестому входу селектора-мультиплексора 48 и к шестому 36 выходу блока 3, выход седьмого 46 - к дес тому входу селектора-мультиплексора 48 и к седьмому 37 выходу блока 3, выход восьмого 47 - к четырнадцатому входу се лектора-мультиплексора 48 к к восьмому 38 выходу блока 3, а выход селектора-мультиплексора 48 подключен к дев тому 39 выходу блока 3,

Раепределитель работает следующим образом.

В начальном состо нии на т-разр дную шину 8 начальной кодовой комбинации выходов распределител  (С1,

С2 С

С) подаетс  код.

каждый k-й из т-разр Дов которого идентичен требуемому исходному еосто нию выхода k-ro канала распределител . После включени  питани  на шине 7 сигнала рабочего состо ни  распределител  имеетс  уровень логической 1, на выходе первого 4 элемента 2И-НЕ каждого k-ro канала 1 инверси  сигнала С исходного состо ни  выхода k-ro канала 1, на выходе второго 5 элемента 2И-НЕ k-ro канала 1 - сигнал, идентичньм С, следовательно, состо ние выхода Dтриггера 2 k-ro канала 1 идентично сигналу С и кодова  комбинаци  на выходах распределител  идентична заданной на разр дах шины 8 начальной кодовой комбинации выходов распределител  ,

Коммутаци  выходов распределител  осуществл етс  после переключени  сигнала, рабочего состо ни  на шине 7 в логический О тактовыми импульсами , поступающими по тактовой шине 6.

В зависимости от кода шины 9 управлени  ре.жимами и направлением коммутации на информационньй D-вход Dтриггера 2 k-ro канала 1 с дев того 39 выхода блока 3 этого канала поступает сигнал D , логическое значение которого определ етс  по логическим функци м, приведенным в таблице , в которой обозначено: Ф , Ф., - логическое еосто ние пр мых выходов D-т.риггеров k-ro, (k+1)-ro и (k-1)-ro каналов 1 соотв етственно Ф Ф Ф Ф Ф Ф й

l.-i K-l К- 1 Vl К H.f.y

Ф Ф i, « Ф логическое состо +Ч к-1-3

 ние инверсных выходов D-триггеров 2 соответственно (k-4)-ro, (k-3)-ro, (k-2)-ro, (k-l)-ro, k-ro, (k+1)-ro, (k+2)-ro, (k+3)-ro и (k+4)-ro каналов 1 .

При поступлении очередного i-го тактового импульса по тактовой шине 6 состо ние выхода каждого k-ro канала 1 устанавливаетс  идентичным логическому состо нию D, завис щему

от кодовой комбинации выходов распределител  в (i-l)-M такте,

Предлагаемое выполнение распределител  обеспечивает многорежимное управление т-фазным шаговьм двигателем и возможность перехода из любого режима коммутации к другим в процессе работы шагового двигател  без потери информации и без отработки ложных шагов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  т-фазным шаговым двигателем,,включающий в себ  задание режима коммутации и направлени  движени , определение включаемых в следующем такте фаз двигател  по состо нию фаз в предыдущем такте, режиму коммутации и направлению движени  и включение фаз по тактовому импульсу, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем увеличени  числа режимов коммутации и повьшени  точности отра .ботки заданного перемещени , режим коммутации задают числами поочередно включаемых фаз S и q, шагом коммутации ос- и определ ют состо ние KCi+ll каждой k-й фазы в следующем (i+1) такте в зависимости от состо ний (k-1)-й, (k-t-1)-й, (k+q-t-1),

   (k-S-t-1)-й, (k+t)-й, ()-й, (k-q+t+1)-й, (k+S+t+1)-й фаз в i-м такте в соответствии с логическими функци ми перехода:

   без изменени  направлени  движени 

   .дд-(Ф.,.,.,.д1 V

   K-s-t-. ti),

   а при изменении направлени  движени  ,

   VJil-(..,.,,-,.Hi .tMtil- K sW-i. Где t при I,

   t Ыт/2Я-0,5 при i Г, , (m+1)/2l, целое .

   Код управлени 

   Функци  возбуждени  пам ти D.

   У4 УЗ У2

   У1

   Ср , СП ч- Ср . ф1. ф . ф

   ОО

   к к-1 К- I--ф .ф +ф.ф +ф q

   О1 Ч к V2

   Ср . ф + ф . ф + ф . ф

   1О к-1 к-2 к-1 к+1 «-1 к-4

   ф .ф +ф ф 1-ф.ф

   11 К.+ 5 х

   1279043

   10 Продолжение таблицы

   Режим коммутации

   12-123-23-234123-12-ra12 m112-234-45-56723-12-- (m-1)m-