SU1730610A1 - Digital tracking system - Google Patents

Digital tracking system Download PDF

Info

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
Application number
SU874227328A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Дмитриевич Заплечников
Виталий Викторович Кузьменков
Виталий Дмитриевич Любецкий
Александр Сергеевич Михалев
Original Assignee
Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина filed Critical Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина
Priority to SU874227328A priority Critical patent/SU1730610A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1730610A1 publication Critical patent/SU1730610A1/en

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)

Формула изобретени Invention Formula Цифрова  след ща  система, содержаща  первый и второй умножители, соединенные первыми входами с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, а выходами - с первым и вторым входами сумматора, подключенного выходом к информационному входу цифрового широтно-импульсного преобразовател , выход которого соединен с информационным входом реле реверса, выход которого через последовательно соединен ные коммутатор и бесконтактный двигател1 посто нного тока соединен с входом редук тора, выход которого  вл етс  выходом сиA digital tracking system containing the first and second multipliers connected by the first inputs to the outputs of the first and second threshold elements, respectively, and the outputs to the first and second inputs of an adder connected to the information input of a digital pulse-width converter, the output of which is connected to the information input a reverse relay, the output of which is connected via a series-connected switch and non-contact motor 1 of direct current to the input of the reducer, the output of which is the output of the SI стемы, и входом датчика положени  ротора, импульсный выход которого подключен к второму входу второго умножител , а цифровой выход - к разностному входу измерител  рассогласовани , суммирующий вход которого  вл етс  входом системы, а выход соединен с знаковым входом реле реверса, с входом преобразовател  код-частота, подключенного выходом к второму входу второго умножител , и с входом блока фор- мировани  модул , выход которого соединен с входами первого и второго пороговых элементов, отличающа с  тем, что, с целью упрощени  и повышени  быстродействи , в ней цифровой широтно-импульс- ный преобразователь содержит блок формировани  адреса, блок преобразовани  адреса, посто нное запоминающее устройство, генератор и три широтно-импульсных модул тора, выходы and the input of the rotor position sensor, the pulse output of which is connected to the second input of the second multiplier, and the digital output to the difference input of the error meter, the summing input of which is the system input and the output connected to the sign input of the reverse relay, to the input of the code converter the frequency connected by the output to the second input of the second multiplier and to the input of the module forming unit whose output is connected to the inputs of the first and second threshold elements, which, in order to simplify and increase ystrodeystvi, therein digital pulse-pulsed converter comprises a block forming the address conversion unit addresses, a read only memory, a generator, and three pulse-width modulator outputs Фиг. 2FIG. 2 которых  вл ютс  выходом цифрового ши- ротно-импульсного преобразовател , входы задани  глубины модул ции подключены к выходу генератора, а информационные входы - к выходам посто нного запоминающего устройства, адресные входы которого соединены с выходом блока преобразовани  адреса, управл ющий вход которого,  вл ющийс  управл ющим входом цифрового широтно-импульсного преобразовател , соединен с выходом первого порогового элемента, знаковый вход,  вл ющийс  знаковым входом цифрового широтно-импульсного преобразовател , - с соответствующим выходом датчика положени  ротора, а информационный вход - с выходом блока формировани  адреса, вход которого  вл етс  информационным входом цифрового широтно-импульсного преобразовател .which are the output of a digital pulse width converter, the inputs of the modulation depth are connected to the output of the generator, and the information inputs are connected to the outputs of a permanent storage device whose address inputs are connected to the output of the address conversion block, the control input of which is control input of the digital pulse-width converter, connected to the output of the first threshold element, the sign input, which is the sign input of the digital pulse-width converter, according to favoring the rotor position sensor output and data input - output from the address generating unit whose input is a digital information input pulse width converter.
SU874227328A 1987-03-06 1987-03-06 Digital tracking system SU1730610A1 (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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