SU1764032A1 - Electromechanical servo drive - Google Patents

Electromechanical servo drive Download PDF

Info

Publication number
SU1764032A1
SU1764032A1 SU904871189A SU4871189A SU1764032A1 SU 1764032 A1 SU1764032 A1 SU 1764032A1 SU 904871189 A SU904871189 A SU 904871189A SU 4871189 A SU4871189 A SU 4871189A SU 1764032 A1 SU1764032 A1 SU 1764032A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
current
sensor
speed
Prior art date
Application number
SU904871189A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Малафеев
Original Assignee
Владимирский политехнический институт
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 Владимирский политехнический институт filed Critical Владимирский политехнический институт
Priority to SU904871189A priority Critical patent/SU1764032A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1764032A1 publication Critical patent/SU1764032A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и предназначено дл  использовани  в электромеханических системах управлени . Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических характеристик электромеханической след щей системы путем снижени  потерь в  корной обмотке двигател  в динамических режимах работы. Электромеханическа  след ща  система содержит за- датчик 1 скорости, регул торы положени  2, скорости 3, мощности потерь 5, тока 8, корректирующее устройство 4, модул тор 6, релейный элемент 7, датчик 9 напр жени , усилитель 10 мощности, квадратор 11, электрический двигатель 12 посто нного тока, механическую передачу 15, объект 17 регулировани , датчик 16 положени , датчики тока 13,скорости 14.1-2-3-5-8-10-12-15- 17,10-13-8,10-9-7-6-5,13-11-6,15-14-4- 3, 15-16-2.1 ил. (Л С vj ON N О CJ юThe invention relates to automation and is intended for use in electromechanical control systems. The aim of the invention is to improve the energy characteristics of an electromechanical tracking system by reducing losses in the engine core winding in dynamic operating modes. The electromechanical tracking system contains a speed sensor 1, position controllers 2, speed 3, power loss 5, current 8, correction device 4, modulator 6, relay element 7, voltage sensor 9, power amplifier 10, quadr 11, electric motor 12 direct current, mechanical transmission 15, control object 17, position sensor 16, current sensors 13, speeds 14.1-2-3-5-8-10-12-15 17 17-13-8,10- 9-7-6-5,13-11-6,15-14-4- 3, 15-16-2.1 Il. (L C vj ON N About CJ Yu

Description

Изобретение относитс  к автоматике и предназначено дл  использовани  в электромеханических системах управлени ,The invention relates to automation and is intended for use in electromechanical control systems.

Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических характеристик электро- механической след щей системы путем снижени  потерь в  корной обмотке двигател .The aim of the invention is to improve the energy characteristics of an electromechanical tracking system by reducing losses in the engine core winding.

На чертеже приведена схема электромеханической след щей системы.The drawing is a diagram of an electromechanical tracking system.

Система содержит задатчик скорости 1, регул тор положени  2, регул тор скорости 3, Корректирующее устройство 4, регул тор мощности потерь 5, модул тор 6, релейный элемент 7, регул тор тока 8, датчик напр - жени  9, усилитель мощности 10, квадратор 11, электрический двигатель посто нного тока 12, датчик тока 13, датчик скорости 14, механическую передачу 15, датчик положени  16, объект регулировани  17.The system contains a speed setpoint 1, a positioner 2, a speed controller 3, a Correction device 4, a power loss controller 5, a modulator 6, a relay element 7, a current controller 8, a voltage sensor 9, a power amplifier 10, a quad 11, a direct current electric motor 12, a current sensor 13, a speed sensor 14, a mechanical transmission 15, a position sensor 16, an adjustment object 17.

В электромеханической след щей системе ротор электрического двигател  посто-  нного тока 12 через механическую передачу 16 соединен с объектом регулировани  17, Датчик 16 и датчик 1 положени  подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам регул тора положени  2, выход которого подключен к суммирующему входу регул тора скорости 3. Вычитающий вход последнего через кор- ректирующее устройство 4 соединен с выходом датчика скорости 14, а выход соединен с суммирующим входом регул тора мощности потерь 5, вычитающий вход которого подключен к выходу модул тора 6, а выход соединен с суммирующим входом регул тора тока 8. Вычитающий вход регул тора тока 8 объединен с входами квадратора 11 и подключен к выходу датчика тока 13, включенного в  корную цепь электрического двигател  посто нного тока 12, а выход через усилитель мощности 10 подключен к  корной обмотке двигател  12, параллельно с которой включен датчик напр жени  9. Выход последнего через релейный элемент 7 подключен к управл ющему входу модул тора 6, информационный вход которого подключен к выходу квадратора 11.In the electromechanical tracking system, the rotor of the electric motor of the direct current 12 is connected via mechanical transmission 16 to the control object 17, the sensor 16 and the position sensor 1 are connected respectively to the subtracting and summing inputs of the position regulator 2, the output of which is connected to the speed controller summing input 3. The subtractive input of the latter is connected via the correcting device 4 to the output of the speed sensor 14, and the output is connected to the summing input of the power loss regulator 5, the subtracting input of which is The output is connected to the modulator 6 output, and the output is connected to the summing input of current regulator 8. The subtracting input of current regulator 8 is combined with the inputs of quad 11 and connected to the output of current sensor 13 connected to the DC circuit of the DC electric motor 12, and the output through power amplifier 10 is connected to the engine winding 12, in parallel with which voltage sensor 9 is turned on. The output of the latter through relay element 7 is connected to the control input of the modulator 6, whose information input is connected to the output of the quad 11.

Электромеханическа  след ща  система работает следующим образом, Положе- ние (р объекта 17 регулируетс  путем перемещени  его рабочего органа с помощью электрического двигател  посто нного тока 12 через механическую передачу 16. Измерение положени  объекта регу- лировани  производитс  с помощью датчика положени  16; Скорость Q двигател  12 измер етс  с помощью датчика 14 скорости, а ток i - с помощью датчика 13 тока. Напр жение на  корной обмотке измер етс  с помощью датчика напр жени  9. выходной сигнал ug датчика 9 напр жени  поступает на вход релейного элемента 7, который формирует сигналThe electromechanical tracing system works as follows. Position (p of object 17 is adjusted by moving its working body with an electric motor of direct current 12 through mechanical transmission 16. Measuring the position of the control object is performed using position sensor 16; Engine speed Q 12 is measured by a speed sensor 14, and i is a current by a current sensor 13. The voltage on the core winding is measured by a voltage sensor 9. The output signal ug of the voltage sensor 9 is fed to d relay element 7, which generates a signal

Ue при Ue at

U7 U7

-Ue при u9 0-Ue with u9 0

где Ue - const - напр жение, соответствующее уровню логической единицы.where Ue - const is the voltage corresponding to the level of the logical unit.

Выходной сигнал и релейного элемента 7 поступает на управл ющий вход модул тора 6, коэффициент передачи которого определ етс  соотношениемThe output signal and the relay element 7 are fed to the control input of the modulator 6, the transmission coefficient of which is determined by the ratio

{+1 при U7 Ue; -1 при U7 -Ue.{+1 at U7 Ue; -1 with U7 -Ue.

На информационный вход модул тора 6 поступает сигнал ип с выхода квадратора 11, на выходе которого действует сигнал U13, пропорциональный току  корной обмотки двигател  12:The information input of the modulator 6 receives the signal un from the output of the quad 11, the output of which operates the signal U13, proportional to the current of the engine winding 12:

im ki3i,im ki3i

где - коэффициент передачи датчика тока 13.where - the transmission coefficient of the current sensor 13.

Таким образом, на выходе модул тора 6 действует сигналThus, at the output of the modulator 6, the signal

kiiki32i2 при ug О U6 кечи k6knki32i2 jkiiki32i2 with ug About U6 ketch k6knki32i2 j

-knki3i при ug О,-knki3i with ug Oh,

где kn - коэффициент передачи квардрато- ра 11.where kn is the transfer coefficient of the squadrator 11.

Сигнал U6 на выходе модул тора пропорционален квадратору тока  кор  и, следовательно , пропорционален мощности потерь в  корной обмотке:The signal U6 at the output of the modulator is proportional to the quad current of the core and, therefore, proportional to the power loss in the core winding:

Р  2г ,(1)P 2g, (1)

где г  - сопротивление  корной цепи.where r is the resistance of the root chain.

Таким образом, на выходе модул тора 6 формируетс  сигнал, абсолютное значение которого пропорционально мощности потерь в обмотке  кор . Изменение знака этого сигнала при изменении пол рности напр жени  на  корной обмотке двигател  12 необходимо дл  сохранени  знака обратной (отрицательной) св зи по мощности потерь при изменении направлени  вращени  двигател .Thus, at the output of the modulator 6, a signal is generated, the absolute value of which is proportional to the power loss in the winding of the core. A change in the sign of this signal when the polarity of the voltage on the motor winding 12 is changed is necessary in order to retain the sign of the reverse (negative) coupling in terms of power loss when the direction of rotation of the engine changes.

На суммирующий вход регул тора 2 положени  с выхода задатчика 1 положени  подаетс  сигнал щ, пропорциональный требуемому значению регулируемой координаты системы. На второй вычитающий вход регул тора 2 положени  поступает сигнал U16 с выхода датчика положени , пропорциональный измеренному значению р регулируемой координаты. В регул торе 2The summing input of the controller 2 of the position from the output of the setpoint adjuster 1 is given a signal u, proportional to the required value of the adjustable coordinate of the system. The second subtraction input of the controller 2 of the position receives the signal U16 from the output of the position sensor proportional to the measured value p of the adjustable coordinate. In controller 2

положени  производитс  вычисление ошибки регулировани  Е- ui-uie и преобразование ее в соответствии с выбранным законом регулировани , например П-, ПД-, или ПИ-. Выходной сигнал иа регул тора 2 положени  поступает на суммирующий вход регул тора 3 скорости, на вычитающий вход которого поступает сигнал щ с выхода корректирующего устройства 4. На выходе корректирующего устройства 4 действует выходной сигнал иц датчика 14 скорости. Назначение корректирующего устройства 4 - формирование заданных динамических свойств контура регулировани  скорости. При этом корректирующее устройство 4 может быть выполнено, например, в виде пропорционального , реального дифференцирующего, интегродифференцирующего или другого звена .the position calculates the error of the regulation of E-ui-uie and transforms it in accordance with the chosen law of regulation, for example, P-, PD-, or PI-. The output signal of the position controller 2 is fed to the summing input of the speed controller 3, the subtracting input of which receives a signal u from the output of the correction device 4. The output of its speed sensor 14 acts on the output of the correction device 4. The purpose of the correction device 4 is the formation of predetermined dynamic properties of the speed control loop. In this case, the correction device 4 can be performed, for example, in the form of a proportional, real differentiating, integro-differentiating or other link.

Выходной сигнал из регул тора 3 скоро- сти поступает на суммирующий вход регул тора 5 мощности потерь, на вычитающем входе которого действует сигнал ие с выхода модул тора 6, пропорциональный мощности потерь в  корной обмотке двигател . The output signal from the speed controller 3 is fed to the summing input of the power loss controller 5, on the subtracting input of which the signal from the output of the modulator 6 acts, which is proportional to the power loss in the engine core.

Сигнал us с выхода регул тора 5 мощности потерь поступает на суммирующий вход регул тора 8 тока, второй вычитающий вход которого подключен к выходу датчика 13 тока. Выходной сигнал регул тора 6 тока поступает на вход усилител  мощности 10, к выходу которого подключена  корна  обмотка двигател  12.The signal us from the output of the power loss regulator 5 is fed to the summing input of the current regulator 8, the second subtractive input of which is connected to the output of the current sensor 13. The output signal of the current regulator 6 is fed to the input of the power amplifier 10, to the output of which the main winding of the motor 12 is connected.

Таким образом, электромеханическа  след ща  система содержит четыре контура регулировани : главный, образованный регул тором 2 положени  и датчиком 16 положени , и три подчиненных. Первый подчиненный контур тока включает регул тор 8 тока и датчик 13 тока. Второй подчи- ненный контур мощности потерь содержит регул тор 5 мощности потерь и измерительный преобразователь мощности потерь, состо щий из датчика 13 тока, датчика напр жени  9, релейного элемента 7, квад- ратора 11 и модул тора 6. Третий подчинен- ный контур регулировани  скорости содержит регул тор скорости 3, датчик скорости 14 и корректирующее устройство 4.Thus, the electromechanical tracking system contains four control loops: the main one, which is formed by the position controller 2 and the position sensor 16, and three subordinates. The first slave current loop includes a current regulator 8 and a current sensor 13. The second subordinate power loss circuit contains a power loss regulator 5 and a power loss measuring transducer consisting of a current sensor 13, a voltage sensor 9, a relay element 7, a quad 11 and a modulator 6. The third subordinate control loop speed contains a speed controller 3, a speed sensor 14 and a correction device 4.

Действие подчиненного контура регу- лировани  мощности потерь происходит следующим образом. В любом режиме работы электромеханической след щей системы сигнал ue, пропорциональный мощности потерь в  корной обмотке поступает на вы- читающий вход регул тора 5 мощности потерь . В результате этого в динамических режимах работы всегда минимизируетс  мощность потерь в  корной обмотке даигател , котора , как известно, составл ет основную часть потерь в двигателе.The effect of the slave power loss control loop is as follows. In any mode of operation of the electromechanical tracking system, the signal ue, proportional to the power losses in the core winding, is fed to the readout input of the power loss controller 5. As a result, in dynamic modes of operation, the power losses in the core of the engine, which is known to constitute the bulk of engine losses, is always minimized.

Скорость Q и положение р в электромеханической след щей системе св заны с током соотношени миThe speed Q and the position p in the electromechanical tracking system are related to the current by the ratios

Q Ј / idt;(2)Q Ј / idt; (2)

II

м }/idt, о оm} / idt, about o

(3)(3)

р Км / Qdt СКp Km / Qdt SC

оabout

где I - момент инерции механических масс, приведенный к валу двигател ;where I is the moment of inertia of the mechanical masses, reduced to the motor shaft;

с - конструктивна  посто нна  двигател ;c is the engine constant;

Км - коэффициент передачи механического передаточного устройства.Km - the transmission coefficient of the mechanical transfer device.

Мощность потерь в  корной обмотке пропорциональна квадрату тока и определ етс  формулой (1). Энерги , тер юща с  в виде тепла в  корной обмотке,The power loss in the core winding is proportional to the square of the current and is determined by formula (1). The energy that is lost in the form of heat in the root winding,

Е / Р  d t / г  i2 d t. (4) ооE / P d t / g i2 d t. (4) oo

Из уравнений (1), (2), (3) и (4) следует, что потери пропорциональны квадрату тока и, следовательно, наход тс  в сильной зависимости от его мгновенных значений. Скорость двигател  пропорциональна интегралу от тока и, следовательно, зависит не от мгновенных значений, а определ етс  площадью фигуры, образуемой током в переходном процессе . Положение р пропорционально двойному интегралу от тока.From equations (1), (2), (3) and (4) it follows that the losses are proportional to the square of the current and, therefore, are strongly dependent on its instantaneous values. The motor speed is proportional to the integral of the current and, therefore, does not depend on instantaneous values, but is determined by the area of the figure formed by the current in the transient process. The position of p is proportional to the double integral of the current.

Следовательно, практически одинаковым переходным процессам дл  положени  могут соответствовать различные диаграммы тока. Наилучшим процессом  вл етс  такой, при котором энерги  потерь за врем  переходного процесса минимальна.Consequently, different current patterns can correspond to practically identical transients for position. The best process is one in which the energy loss during the transition process is minimal.

Отрицательна  обратна  св зь по мощности потерь действует в электромеханической след щей системе таким образом, что при больших токах напр жение на  корной обмотке и, следовательно, ток двигател  уменьшаютс , т.е. происходит ограничение тока, обеспечивающее минимизацию потерь в  корной обмотке двигател ,Negative feedback on power losses operates in the electromechanical tracking system in such a way that at high currents the voltage on the core winding and, therefore, the motor current decreases, i.e. current is limited to minimize losses in the engine core winding,

Таким образом, в предлагаемой электромеханической след щей системе по сравнению с известным техническим решением обеспечиваетс  уменьшение потерь энергии в динамических режимах и, следовательно , повышение энергетических характеристик. При этом положительный эффект достигаетс  простым способом и не требует дл  технической реализации существенных изменений типовых структур иThus, in the proposed electromechanical tracking system, in comparison with the known technical solution, the energy losses in dynamic modes are reduced and, consequently, the energy characteristics are improved. In this case, the positive effect is achieved in a simple way and does not require significant changes in the typical structures for technical implementation.

элементной базы электромеханических систем управлени .element base of electromechanical control systems.

Следовательно, использование в известной электромеханической след щей системе регул тора мощности потерь позвол ет улучшить его энергетические характеристики путем снижени  потерь в  корной обмотке.Consequently, the use of a power loss regulator in the well-known electromechanical servo system makes it possible to improve its energy characteristics by reducing the losses in the core winding.

Claims (1)

Формула изобретени  Электромеханическа  след ща  система , содержаща  задатчик положени , выход которого соединен с суммирующим входом регул тора положени , вычитающий вход которого соединен с выходом датчика положени , механически соединенного с ротором электродвигател  посто нного тока, а выход - с суммирующим входом регул тора скорости, и последовательно соединенные регул тора тока, усилитель мощности и электродвигатель посто нного тока, с ротором которого соединен вход датчика скорости , а в  корную цепь включен датчик тока,An electromechanical tracking system comprising a position setter, the output of which is connected to a summing input of a position regulator, the subtractive input of which is connected to the output of a position sensor mechanically connected to the rotor of a DC motor, and the output - to a summing input of the speed regulator, and current regulators connected in series, a power amplifier and a direct current electric motor, with a speed sensor input connected to the rotor, and a current sensor connected to the core circuit, выход которого соединен с вычитающим входом регул тора тока, а также релейный элемент, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  энергетических характеристик путем снижени  потерь в  корной обмотке в динамических режимах работы системы, в нее введены корректирующее звено, датчик напр жени , квадратор, модул тор и регул тор мощности потерь, суммирующий вход которого подключен к выходу регул тора скорости, выход соединен с суммирующим входом регул тора тока, а вычитающий вход подключен к выходу модул тора, информационный вход которого через квадратор подключен к выходу датчика тока, управл ющий через релейный элемент соединен с выходом датчика напр жени , включенного параллельно  корной обмотке электродвигател  посто нного тока , а выход датчика скорости через корректирующее звено соединен с вычитающим входом регул тора скорости.the output of which is connected to the subtractive input of the current regulator, as well as a relay element, characterized in that, in order to improve the energy performance by reducing losses in the core winding in dynamic modes of the system, a correction element, voltage sensor, quadrator, the modulator and the power loss controller, the summing input of which is connected to the output of the speed regulator, the output is connected to the summing input of the current regulator, and the subtractive input is connected to the output of the modulator, whose information input through a quad, connected to the output of the current sensor, controlling through a relay element connected to the output of a voltage sensor connected in parallel to the core winding of the dc motor, and the output of the speed sensor through a corrective element connected to the subtracting input of the speed regulator.
SU904871189A 1990-10-02 1990-10-02 Electromechanical servo drive SU1764032A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904871189A SU1764032A1 (en) 1990-10-02 1990-10-02 Electromechanical servo drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904871189A SU1764032A1 (en) 1990-10-02 1990-10-02 Electromechanical servo drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1764032A1 true SU1764032A1 (en) 1992-09-23

Family

ID=21538834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904871189A SU1764032A1 (en) 1990-10-02 1990-10-02 Electromechanical servo drive

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1764032A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1312522, кл. G 05 В 11/01, 1987. Анхимюк В.А. и др. Синтез оптимальных управлений электроприводами посто нного тока дл микропроцессорных реализаций. Автоматизированный электропривод /Под ред. Н.Ф.Ильинского и М Г.Юнькова, М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 29-35. Авторское свидетельство СССР № 1513415, кл. G05B 11/01, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900006596B1 (en) Clutch control system and clutch assembly using same
CN109756166B (en) Parameter setting method for dual closed-loop vector control PI (proportional integral) regulator of permanent magnet synchronous motor
SU1371513A3 (en) A.c.electric drive
SU1764032A1 (en) Electromechanical servo drive
CN100433535C (en) DC electric machine position control method
US5083037A (en) Device for controlling the operation of at least two thermal engines coupled to the same drive shaft of an alternator
JP3229926B2 (en) Motor position control device
JPH11282538A (en) Servo device
Sun Adaptive robust motion control of an ironless permanent magnet linear synchronous motor with dead-zone compensation
SU1764989A2 (en) Robot drive controller
Bandyopadhyay et al. Position control system of a PMDC motor
SU1471274A1 (en) Dc drive with optimal control
SU744434A1 (en) Servo system
RU2398349C1 (en) Method for phase control of induction motor
SU1264284A1 (en) Ric motors speed of d.c.motor
SU868960A1 (en) Induction electric motor control device
SU1515322A1 (en) A.c. electric drive
SU1088831A1 (en) Electric drive of blooming mill tilter for two positions
JPS6028786A (en) Method and device for controlling asynchronous machine
SU541144A1 (en) Electric trailing drive
SU1071997A1 (en) Self-adjusting control system
SU1163452A1 (en) Position d.c.drive
SU830293A1 (en) System for control of industrial robot electric drive
SU1161914A1 (en) Arm control device
SU760366A1 (en) Dc electric drive control device