SU1730610A1 - Digital tracking system - Google Patents
Digital tracking system Download PDFInfo
- Publication number
- SU1730610A1 SU1730610A1 SU874227328A SU4227328A SU1730610A1 SU 1730610 A1 SU1730610 A1 SU 1730610A1 SU 874227328 A SU874227328 A SU 874227328A SU 4227328 A SU4227328 A SU 4227328A SU 1730610 A1 SU1730610 A1 SU 1730610A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- digital
- pulse
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к цифровым след щим системам с бесконтактными двигател ми посто нного тока и может быть использовано в манипул ционных работах и других устройствах автоматики в качестве исполнительной след щей системы. Цель изобретени состоит в упрощении системы и повышении ее быстродействи . В цифровую след щую систему вход т измеритель 1 рассогласовани , блек 2 формировани модул , первый 3 и второй 4 пороговые элементы , цифровой широтно-импульсный преобразователь 5, реле 6 реверса, коммутатор 7, бесконтактный двигатель 8 посто нного тока, редуктор 9, датчик 10 положени ротора, первый 11 и второй 12 умножители, сумматор 13 и преобразователь 14 код-частота. Изобретение может найти наибольшее применение в манипул ционных роботах, где при изменении нагрузочного момента в широких пределах требуетс высокое быстродействие и недопустимо перерегулирование. 2 ил. СОThe invention relates to digital tracking systems with contactless DC motors and can be used in manipulation work and other automation devices as an executive tracking system. The purpose of the invention is to simplify the system and increase its speed. The digital following system includes the error meter 1, the black 2 module formation, the first 3 and second 4 threshold elements, the digital pulse-width converter 5, the reverse relay 6, the switch 7, the non-contact DC motor 8, the gearbox 9, the sensor 10 rotor positions, first 11 and second 12 multipliers, adder 13 and code-frequency converter 14. The invention may find the greatest application in manipulative robots, where when changing the loading moment over a wide range, high speed is required and overshoot is unacceptable. 2 Il. WITH
Description
ч|h |
со о оwith about about
оabout
Фиг,. 1FIG. one
Изобретение относитс к цифровым след щим системам с бесконтактными двигател ми посто нного тока и может быть использовано в манипул ционных роботах и других устройствах автоматики в качестве исполнительной след щей системы.The invention relates to digital servo systems with contactless DC motors and can be used in manipulation robots and other automation devices as an executive tracking system.
Цель изобретени состоит в упрощении системы и повышении ее быстродействи .The purpose of the invention is to simplify the system and increase its speed.
На фиг. 1 представлена блок-схема цифровой след щей системы; на фиг. 2 - блок- схема цифрового широтно-импульсного преобразовател дл трехфазного бесконтактного двигател посто нного тока,FIG. 1 is a block diagram of a digital tracking system; in fig. 2 is a block diagram of a digital pulse-width converter for a three-phase non-contact DC motor,
В цифровую след щую систему (фиг. 1) вход т измеритель 1 рассогласовани , блок 2 формировани модул , первый 3 и второй 4 пороговые элементы, цифровой широтно- импульсный преобразователь 5, реле 6 реверса , коммутатор 7, бесконтактный двигатель 8 посто нного тока, редуктор 9, датчик 10 положени ротора, первый 11 и второй 12 умножители, сумматор 13 и преобразователь 14 код-частота.The digital following system (Fig. 1) includes the error meter 1, the module forming unit 2, the first 3 and second 4 threshold elements, the digital pulse-width converter 5, the reverse relay 6, the switch 7, the non-contact DC motor 8, gearbox 9, rotor position sensor 10, first 11 and second 12 multipliers, adder 13 and code-frequency converter 14.
В цифровой широтно-импульсный преобразователь (фиг. 2) вход т блок 15 формировани адреса, блок 16 преобразовани адреса, посто нное запоминающее устройство 17, первый 18, второй 19 и третий 20 широтно-импульсные модул торы, генератор 21.A digital pulse-width converter (Fig. 2) includes an address generation unit 15, an address conversion unit 16, read only memory 17, a first 18, a second 19 and a third 20 pulse-width modulators, a generator 21.
В тексте прин ты следующие сокращени и обозначени :The following abbreviations and notation are accepted in the text:
ЦШИП - цифровой широтно-импульсный преобразователь;CShIP - digital pulse-width converter;
БДПТ - бесконтактный двигатель посто нного тока;БДПТ - contactless DC motor;
ПКЧ - преобразователь код-частота;PCH - code-frequency converter;
ДПР - датчик положени ротора;DPR - rotor position sensor;
БФА - блок формировани адреса;BFA - address generation unit;
БПА - блок преобразовани адреса;BPA - address translation block;
ПЗУ - посто нное запоминающее устройство;ROM - read only memory;
ШИМ - широтно-импульсный модул тор;PWM - pulse width modulator;
БФМ - блок формировани модул ; &, , в0 , в, Д#| , , Д0- входной, выходной углы, ошибка след щей системы и их цифровые коды соответственно;BFM - module forming unit; &, v0, v, D # | ,, D0 is the input, output angles, the error of the tracking system and their digital codes, respectively;
I Д$ I - модуль кода ошибки системы;I D $ I - system error code module;
ДУп - код срабатывани пороговых элементов;FAL is the triggering code of the threshold elements;
sign Д$- знаковый разр д кода рассогласовани (ошибки) системы;sign D $ is the sign bit of the system mismatch (error) code;
sign ш - знак направлени вращени электродвигател ;sign W - sign of the direction of rotation of the electric motor;
гш - частота импульсов на выходе преобразовател код-частота импульсов;gsh is the pulse frequency at the output of the code-frequency pulse converter;
Мн - момент нагрузки на валу двигател ;Mn - the moment of load on the engine shaft;
Мо-максимальный синхронизирующий момент двигател ;Mo is the maximum synchronizing torque of the engine;
Фр , Фс - магнитный поток ротора и статора электродвигател соответственно; tn момент времени переключени системы из непрерывного в дискретно-шаговый режим.Fr, Fs is the magnetic flux of the rotor and stator of the electric motor, respectively; tn is the instant of system switching from continuous to discrete-step mode.
ЦШИП 5 предназначен дл преобразовани угла поворота ротора в системуCSRT 5 is designed to convert the angle of rotation of the rotor in the system
0 трех широтномодулированных последовательностей . Глубина модул ции указанных последовательностей определ етс цифровым кодом Uo. при этом в непрерывном режиме U0 остаетс посто н5 ной, а в дискретно-шаговом измен етс согласно закону преобразовани ПКЧ 14.0 three latitude modulated sequences. The modulation depth of the indicated sequences is determined by the digital code Uo. in this case, in the continuous mode, U0 remains constant, and in the discrete-step mode, it changes according to the transformation law of the PKC 14.
ЦШИП 5 содержит последовательно соединенные БФА 15, БПА 16 и ПЗУ 17, в котором записаны коды ширины импульсовCSRT 5 contains serially connected BFA 15, BPA 16 and ROM 17, in which the pulse width codes are written
0 трех функций (например, гармонических), сдвинутых на 120°. Эти коды поступают на входы трех ШИМ 18, 19 и 20, где преобразуютс в широтно-импульсные последовательности . На управл ющие входы задани 0 three functions (for example, harmonic), shifted by 120 °. These codes are fed to the inputs of three PWM 18, 19, and 20, where they are converted into pulse-width sequences. To the control inputs of the task
5 глубины модул ции ШИМ подключен выход генератора 21. Выходы ШИМ 18, 19 и 20 подключены к реле 6 реверса, которое управл етс сигналом sign , и при изменении знака последнего мен ютс знаки sign5 modulation depth PWM connected to the output of the generator 21. The outputs of the PWM 18, 19 and 20 are connected to the relay 6 of the reverse, which is controlled by the signal sign, and when the sign of the latter changes, the signs sign
0 1, sign 2, sign 3 сигналов ШИМ 1, ШИМ 2, ШИМ 3, т.е. направлени токов в обмотках БДПТ 8, коммутируемых коммутатором 7.0 1, sign 2, sign 3 PWM 1, PWM 2, PWM 3 signals, i.e. the direction of the currents in the windings BDPT 8, switched switch 7.
В системе в качестве датчика положени ротора использован инкрементальныйThe system uses incremental rotor position sensor
5 датчик на основе фотосчитывающих чувствительных элементов, подсчет импульсов от которого позвол ет получить цифровой код Д$0 дл замыкани главной обратной св зи на измеритель 1 рассогласовани . Кроме то0 го, при использовании инкрементального датчика удаетс получить и направление вращени sign ш.5 is a sensor based on photo reading sensing elements, the counting of pulses from which makes it possible to obtain a digital code D $ 0 to close the main feedback to the error meter 1. In addition, when using the incremental sensor, it is possible to obtain the direction of rotation sign w.
В статическом режиме Дф Д00 и Д(9 0 первый пороговый элемент 3 имеетIn static mode, Df D00 and D (9 0, the first threshold element 3 has
5 максимальный выходной код, а второй пороговый элемент 4 - нулевой сигнал на выходе. В результате выход ДПР 10 с помощью умножител 12 отключен от входа ЦШИП 5, а к его входу подключен выход ПКЧ 14. По0 скольку Д 0, импульсы на выходе ПКЧ 14 отсутствуют, и ШИМ 18, 19 и 20 генерируют импульсы, длительность которых посто нна во времени. Поле статора БДПТ 8 неподвижно , максимально по величине, и угол по5 ворота его относительно ротора равен5 is the maximum output code, and the second threshold element 4 is the zero signal at the output. As a result, the output of the DPR 10 by means of multiplier 12 is disconnected from the input of the PSRT 5, and the output of the RCF 14 is connected to its input. Since 0 D 0, the pulses at the output of the RCF 14 are absent, and PWM 18, 19 and 20 generate pulses whose duration is constant in time. The stator field BDPT 8 is fixed, maximum in magnitude, and the angle po5 of its gate relative to the rotor is equal to
Мн -г а - arcsin -rr-. Таким образом, в режимеMn -r a - arcsin -rr-. Thus, in mode
MQMq
поко БДПТ 8 развивает синхронизирующий момент, полностью компенсирующийthe rest of the TIRB 8 develops a synchronizing moment, fully compensating
момент нагрузки на валу двигател при нулевом рассогласовании, т.е. система обладает астатизмом по отношению к момен- тным возмущени м.the moment of load on the engine shaft with zero mismatch, i.e. the system has astatism with respect to momentary disturbances.
При подаче на вход системы, например, большого скачкообразного сигнала код модул сигнала ошибки превышает код срабатывани пороговых элементов, т.е. I AUn, срабатывают пороговые элементы 3 и 4, в результате чего обнул етс выход умножител 11, и выход ПКЧ 14 отключаетс от входа ЦШИП 5. Срабатывание порогового элемента 4 приводит к тому, что при помощи умножител 12 и сумматора 13 к этому входу ЦШИП 5 подключаетс импульсный выход ДПР 10. Одновременно по сигналу AUn БПА 16 преобразует выходной код БФА 15 таким образом, между магнитными потоками статора Фс и ротора Фр БДПТ 8 составит 90 эл. град. Код сигнала ошибки А (9поступает на вход ЦШИП 5, выход которого через реле 6 реверса подключен к входу коммутатора 7. Поле статора двигател благодар жесткой св зи по угловому положению с ротором через ДПР 10 вращаетс синхронно с ротором, его угол с полем последнего составл ет 90 эл.град., а его модуль имеет максимальное значение, Поэтому двигатель, враща сь как бесконтактный двигатель посто нного тока с релейным регул тором, отрабатывает рассогласование. Причем максимальное питающее напр жение на обмотках электродвигател обеспечивает минимальное врем отработки этого рассогласовани .When a large hopping signal is applied to the system input, the code of the error signal module exceeds the triggering code of the threshold elements, i.e. I AUn, the threshold elements 3 and 4 are triggered, as a result of which the output of multiplier 11 is zeroed out, and the output of PKC 14 is disconnected from the input of the chipset 5. The activation of threshold element 4 causes the multiplier 12 and the adder 13 to trigger this input the pulse output of the DPR 10 is connected. At the same time, by the signal AUn, the BNP 16 transforms the output code of the BFA 15 thus, between the magnetic fluxes of the stator FS and the rotor Fr BDPT 8 will amount to 90 el. hail. The error signal code A (9 arrives at the input of the CSRT 5, the output of which through the reverse 6 relay is connected to the input of the switch 7. The stator field of the engine, due to the rigid connection in the angular position with the rotor, through the DPR 10 rotates synchronously with the rotor, its angle with the latter is 90 el.rad., And its module has a maximum value, Therefore, the motor, rotating as a contactless DC motor with a relay regulator, fulfills the mismatch. Moreover, the maximum supply voltage on the windings of the electric motor ensures minimum time for working out this mismatch.
С уменьшением сигнала ошибки в некоторый момент времени t tn, определ емый величиной кода срабатывани , пороговые элементы 3 и 4 срабатывают. Это приводит к тому, что обнул етс выход второго порогового элемента 4 и благодар действию умножител 12 разрываетс св зь между ДПР 10 и ЦШИП 5. Одновременно на выходе первого порогового элемента 3 по вл етс сигнал высокого уровн . Это приводит к тому, что на вход ЦШИП 5 поступает через сумматор 13 и умножитель 11 сигнал с выхода ПКЧ 14, Кроме того, БПА 16 по высокому уровню сигнала AUn преобразует код с выхода БФА 15 так, что магнитные пол ротора и статора электрической машины совмещаютс . Сигнал sign сопри этом служит дл выбора правильного направлени отсчета .With a decrease in the error signal at some time point t tn, determined by the magnitude of the trigger code, the threshold elements 3 and 4 are triggered. This causes the output of the second threshold element 4 to be zeroed and, due to the action of the multiplier 12, the relationship between the DPR 10 and the MSBR 5. is broken. At the same time, a high level signal appears at the output of the first threshold element 3. This leads to the fact that the input of the chipset 5, through the adder 13 and multiplier 11, goes to the FSC 14 output. In addition, the control unit 16 transforms the code from the output of the BFA 15 so that the magnetic field of the rotor and stator of the electric machine are combined . The sign signal together serves to select the correct reference direction.
Указанные коммутации привод т к тому , что начина с момента времени t tn, двигатель и система в целом начинают работать как дискретно-шаговые. Этот режим характеризуетс тем, что магнитное полеThese switches lead to the fact that starting from the moment of time t tn, the motor and the system as a whole start working as discrete-step ones. This mode is characterized by the fact that the magnetic field
статорных обмоток БДПТ 8 перемещаетс в пространстве дискретно на один шаг с приходом каждого нового импульса от ПКЧ 14. При этом знак момента на валу электродвигател определ етс взаимной ориентацией магнитных потоков ротора Фр и статора Фс. В момент переключени t tn магнитные потоки ротора и статора электродвигател совпадают, но уже в следующийThe stator windings of the TIRB 8 move discretely in space one step with the arrival of each new impulse from FCP 14. In this case, the sign of the moment on the motor shaft is determined by the mutual orientation of the magnetic fluxes of the rotor Фр and the stator FS. At the moment of switching t tn, the magnetic fluxes of the rotor and stator of the electric motor coincide, but already at the next
момент времени при t tn + 1 ротор опередит поток статора и двигатель развивает тормоз щий момент, причем момент пульсируете приходом каждого импульса от ПКЧ 14 на вход ЦШИП 5. С уменьшением кинетической энергии ротора он начнет отставать от потока статора, и двигатель развивает положительный вращающий момент , уменьшающий рассогласование в системе до нул .the moment of time at t tn + 1 the rotor will overtake the stator flow and the motor develops a decelerating moment, and the moment pulses with the arrival of each pulse from PKCh 14 to the input chipboard 5. With a decrease in the rotor kinetic energy, it will begin to lag behind the flow of the stator , reducing the mismatch in the system to zero.
Таким образом, при больших рассогласовани х (t tn - 1) БДПТ 8 управл етс релейным регул тором, что, как известно, обеспечивает максимальное быстродействие .Thus, at large mismatches x (t tn - 1), the TIRBT 8 is controlled by a relay controller, which, as is well known, provides the maximum speed.
В момент переключени t tn магнитные потоки статора и ротора совмещаютс , что также приводит к увеличению быстродействи системы. Действительно, в системе-прототипе после перевода БДПТ 8 вAt the moment of switching t tn, the magnetic fluxes of the stator and the rotor are combined, which also leads to an increase in the system speed. Indeed, in the prototype system after translating the TIRB 8 into
шаговый режим (при этом модуль Фс увеличилс до максимума), т.е. после момента времени t tn, еще какой-то промежуток времени до момента совмещени Фс и Фр на ротор действует ускор ющий момент, чтоstep mode (with the FS module increased to the maximum), i.e. after the moment of time t tn, some more time until the combination of FS and Fr is applied to the rotor, an accelerating moment acts
приводит к необходимости гасить его в последующие промежутки времени, а следовательно, к увеличению времени переходного процесса системы в дискретно-шаговом режиме,leads to the need to extinguish it in subsequent periods of time, and therefore, to increase the time of the transition process of the system in discrete-step mode,
Сразу после переключени в шаговый режим двигатель развиваеттормоз щий момент , а следовательно, переходный процесс системы в дискретно-непрерывном режиме существенно меньше.Immediately after switching to the stepping mode, the engine develops a braking moment, and consequently, the transient process of the system in the discrete-continuous mode is significantly less.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874227328A SU1730610A1 (en) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | Digital tracking system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874227328A SU1730610A1 (en) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | Digital tracking system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1730610A1 true SU1730610A1 (en) | 1992-04-30 |
Family
ID=21297351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874227328A SU1730610A1 (en) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | Digital tracking system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1730610A1 (en) |
-
1987
- 1987-03-06 SU SU874227328A patent/SU1730610A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дискретный электропривод с шаговыми двигател ми/Под ред. М.Г.Чиликина. М.: Энерги , 1971, с.49, рис.1.18. Авторское свидетельство СССР № 1667000, кл. G 05 В 11/01, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5023538A (en) | PWM inverter apparatus for controlling rotating magnetic flux in a.c. motors | |
US4692674A (en) | Brushless DC motor control system responsive to control signals generated by a computer or the like | |
US4644234A (en) | Four quadrant control circuit for a brushless three-phase d.c. motor | |
IE55257B1 (en) | Control system for synchronous brushless motors | |
US3577057A (en) | System for controlling the speed of a motor utilizing pulse width modulation | |
SU1054863A1 (en) | Ac electric drive (its versions) | |
SU1730610A1 (en) | Digital tracking system | |
US4777602A (en) | Digital autopilot controller for marine vessels | |
JPS61278712A (en) | Angular position/linear voltage converter | |
SU1667000A1 (en) | Automatic controller | |
US4401932A (en) | Synchro-to-step data converter | |
RU1797094C (en) | Digital servo system | |
EP0150472B1 (en) | Control system for improving induction motor transient response by excitation angle control | |
JPH0480637B2 (en) | ||
SU1577060A1 (en) | Ac electric drive | |
US3377533A (en) | Control system for positioning a shaft in response to an incremental digital input signal | |
RU1797093C (en) | Digital servo system | |
SU1700736A1 (en) | Ac electrical drive unit | |
RU1818675C (en) | Method of control of thyratron motor | |
SU732954A1 (en) | Shaft rotation angle to code converter | |
SU1332505A1 (en) | Controlled rectifier electric motor | |
SU1159146A1 (en) | Digital closed electric drive | |
SU1088048A1 (en) | Code-to-shaft position converter | |
RU1837033C (en) | Helicopter autopilot | |
SU1372577A1 (en) | Frequency-controlled electric drive |