SU1777207A1

SU1777207A1 - Устройство для дистанционной передачи угла поворота вала

Info

Publication number: SU1777207A1
Application number: SU864087425A
Authority: SU
Inventors: Lyudmila I Matyukhina; Aleksandr S Mikhalev; Igor M Chushenkov
Original assignee: Bruss G Univ Im V I Leni
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1992-11-23
Also published as: US4888538A; EP0267301A4; EP0267301A1; WO1987007419A1; CN87104305A; HUT48765A; FI880197A0; JPS63503414A; FI880197A

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для дистанционной передачи угловых перемещений в следящих системах двухстороннего действия с вентильными электродвигателями и силомоментным очувствлением при необходимости масштабирования усилий.

Целью изобретения является повышение точности дистанционной передачи угла поворота вала и отражения нагрузочных моментов, расширение функциональных возможностей устрой ства за счет обеспечения масштабирования отражения нагрузочного момента.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - векторные диаграммы магнитных полей синхронных машин.

Устройство для дистанционной передачи угла поворота' вала содержит укрепленную на задающем валу синхронную машину 1 с первым датчиком 2 положения, исполнительную синхронную машину 3 с вторым датчиком 4 положения, коммутатор 5 с коммути

1777207 А1 рующим 6 и управляющим величиной тока 7 входами, выход котооого подключен к соединенным параллельно одноименным секциям задающей 1 и исполнительной 3 синхронных машин. Выход каждого из датчиков 2 и 4 положения подключен к соответствующему входу двухвходового алгебраического сумматора 8, выход которого подключен к входу первого реле 9, блок 10 умножения на. постоянный коэффициент, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового алгебраического сумматора 11, выход которого подключен к коммутирующему входу 6 коммутатора 5, интегратор 12. Устройство дополнительно содержит три перемножителя 13 - 15, два двухвходовых 16 и 17 и один трехвходовой 18 алгебраических сумматора, мультиплексор 19, блок 2С выделения модуля, второе реле 21 и arcsin-й преобразователь 22, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя 13, выход которого подключен к первому входу трехвходового алгебраического сумматора 18, второй вход - к выходу второго перемножителя 14, первому входу третьего перемножителя 15 и входу блока 10 умножения на постоянный коэффициент. Первый вход второго перемножителя 14 подключен к выходу первого реле 9, а второй вход - к выходу второго реле и управляющему входу 23 мультиплексора 19, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого 2 и второго 4 датчиков положения, а выход - к второму входу второго двухвходового алгебраического сумматора

11. Выход.этого сумматора.подключен к второму входу трехвходового алгебраического сумматора 18, третий вход которого подключен к выходу второго датчика 4 положения, а выход - к первому входу третьего двухвходового алгебраического сумматора 17 и входу интегратора 12. Зыход интегратора 12 связан через блок 20 выделения модуля с вторым входом перемножителя 15, выход которого подключен ко второму входу третьего двухвходового алгебраического сумматора 17, выход которого подключен к управляющему величиной тока входу 7 коммутатора 5. Вход arcsin-ro преобразователя подключен к первому входу четвер того алгебраического сумматора 1б и является входом задания отношения моментов исполнительной и задающей 1 синхронной машины, а второй вход сумматора 1о является входом задания отношения пусковых моментов тех же машин.

На фигурах и в тексте приняты следующие условные обозначения:

¢(, Ос _и “ Углы поворота исполнительного и задающего валов (роторов) синхронных машин 1 и 3;

угол поворота магнитных полей их статоров;

θί' - угол между магнитными полями ротора и статора той из синхронной машин, у которой он не равен 90 ;

Из, И_и - вращающие моменты задающей и исполнительной синхронных машин ;

М_оп, М_н - нагрузочные моменты на задающем и дополнительном валах;

<?_PV Фр_и , Ф сз , ~ магнитные поля роторов и статоров задающей и исполнительной синхронных машин.

Устройство дистанционной передачи угла поворота вала работает следующим образом.

Оператор с пульта задает необходимое ему значения отношения которое преобразователь 22 преобразует в величину угла оС , который дол-:: жен быть между магнитными полями роторов и статоров одной из синхронных машин 1 и 3, чтобы выполнялось соотношение (1), причем у другой синхронной машины 3,1 магнитные поля ротора и статора перпендикулярны. При этом поля роторов отклонены от полей статоров в противоположные стороны, чтобы моменты ГЦ и И _и были противоположно направлены (см. фиг.2а и в). Для моментов на валах можно записать с учетом структурной схемы

M^=Kj(ioi,+ K^_H||ic6dt|), (2)

K^sintf* (Δού + К_ии I j dt I )] .

Формулы (2) соответствуют фиг.2а и б, а для диаграмм виг можно записать:

где 1Ц, - коэффициенты, определяемые конструкцией СМ (их отношение равно отношению пусковых моментов);

Αοό~ отклонение Фр_и (фиг.2а) или 0 (фиг,2в) от новесного положения равΰί q ,

17772С7 6

М и И_и необходимо менять направле⁴·.ние отклонения поля статора от поля ротора (см.фиг.2а и в, направление

Мj в варианте а” такое же, как и в . варианте в, причем противоположно направлению М_и). Выбор датчика 2 или 4 осуществляется при помощи мультиплексора 19. После статора синхронной машины, датчик которой выбран для управления, оказывается всегда перпендикулярным магнитному полю ее ротора, поскольку выход сумматора 11 где

0б_о = а₃ + (об + 90° ), (4)

Из (3) и (2) можно получить:

Ми _ K^sinG^ й; - к~₃ ^(δ)_Ми ___Kjj____

К₃sin об'

Отсюда для выполнения (1) при заданном η можно подобрать угол об’ = 6/. Преобразователь 22 должен выполнять следующую функцию:

, . η Кз , К_и

Об = arcsin -----, л < --К} ., · К и _ v. К и

Об = arcsin---- , η Ξ -—

П К i, K

Реализация такого преобразования возможна, например, на базе постоянного запоминающего устройства.

Таким образом, как видно из (5) для выполнения (1) поле ротора одной синхронной машины должно быть отклонено·, от поля статора на угол 30°, чтс обеспечивается в устройстве за счет прибавления или вычитания, в зависимости от знака оЦ-обц, величины 90° к ориентации ее роторного поля (см. фиг.2). На фиг.2а и б это задающая синхронная машина 1, а на фиг.2в и гисполнительная синхронная машина 3· Выбор необходимой синхронной машины осуществляется путем сравнения п

К и с --- на алгебраическом сумматоре .^К3 и реле 21. В зависимости от знака сигнала на выходе этого реле меня· ется знак сигнала на выходе блока . умножения 14, поскольку для обеспечения противоположной направленности подключен к коммутирующему входу ком15 мутатора 5. Как указывалось выше, для выполнения (1) угол между 0 p-j и 0_ри должен быть равен (90° + об) , поэтому за равновесное положение вала второй синхронной машины принима20 ется угол об₀ из (4) и от него производится отсчет рассогласования Лоб , как это видно из фиг.2а, где Λ об = 0б_о гХ и , И 2в, где Δ сб = = об_о-сб₃. Если Δοό = 0, то, как вид>25 но из (6), выполняется (1). Рассогласование &об вычисляется на выходе трехвходового алгебраического сумматора 18 и подается на входы интегратора 12 и двухвходового сумматора 17.

Блоки 18,20,15 и 17 составляют, по сути дела, псевдолинейное корректи- ю рующее устройство, обеспечивающее астатизм в установившемся режиме (за счет интегратора 12) и отсутствие запаздывания управления, как это видно из (2) и (3). Перемножитель 15 используется для сохранения знака модуля интеграла, если знак -сб_инеизменен. Для пояснения необходимости этого условия при изменении знака Мк, либо при изменении η рассмотрим фиг.2а и б. В начале система находилась в установившемся состоянии (Лоб — 0, = П' 11 з, М — M_otl , М_и = Μμ).

Допустим, что в силу каких-то причин М Ц уменьшился, при этом угол од , как видно из (2), также станет меньше, что приведет к уменьшению Иχ за счет уменьшения sino6^f . При этом ин5θ тегратор 12 начнет разряжаться, а управляющий сигнал на выходе сумматора 17 уменьшится за счет противоположности знаков Лоб и модуля ин55 теграла. Если же, наоборот, М_и увеличится, то Доб будет противоположного знака, модуль же интеграла имеет тот же знак, т.е. интегратор 12 заряжается, а сигнал на выходе сумматора 17 увеличится и за счет совпаде ния знаков А у' и интеграла. Случай изменения М_оп будет отрабатываться точно так же, ведь при этом увеличится (или уменьшится) угол ¢(¹и изодром (блоки 12,20,15 и 17) точно также сведет рассогласование к нулю. Изменение η оператором приведет к изменению Х_о по (4), ЛоС и процесс будет аналогичен описанному . выше.

При изменении знака И _и угол X¹начнет уменьшаться, а модуль Д οό увеличиваться, но в этом случае знаки модуля интеграла и , как это видно из (2) и (3), противоположны, т.е. управление на выходе сумматора 17 будете течением'времени уменьшаться (см.фиг.26 и г), поэтому поля роторов примут одинаковую ориентацию и знак ДЦ - ск!_и изменится, что приведет к формированию нового значения (Х_о с противоположной стороны от φ, Ми М_и изменяет знак, и далее все процессы протекают аналогично описанным выше.

Положительный эффект в устройстве состоит в том, что оператор получает возможность изменять коэффициент масштабирования отражения нагрузочного момента, что облегчает его работу при манипулировании предметами различной массы. Кроме того, повышается точность дистанционной передачи угла и отражения нагрузочных моментов .

Наличие рассогласования валов; в 00 + 90° при работе не будет ощущаться за счет поддержания его неизменным при постоянном η и адаптивных возможностей человека-оператора, использующего визуальную обратную связь. Кроме того, при использовании синхронных машин с Р парами полюсов ротора в реальных системах с редуктором,, передаточное число которого N = 100500, рассогласование на выходах редуктора будет иметь небольшую величину: (90° +</)/(ρ·ν).

Claims

Формула изобретения

Устройство для дистанционной передачи угла поворота вала, содержащее укрепленную на задающем валу синхронную машину с первым датчиком положения, исполнительную синхронную машину с вторым датчиком положения, коммутатор с коммутирующим и управ ляющим величиной тока входами, выход которого подключен к соединенным параллельно одноименным секциям якорной обмотки задающей и исполнительной синхронных машин, выход каждого датчика положения подключен к соответствующему входу первого двухвходового алгебраического сумматора, выход которого подключен к входу первого реле, блок умножения на постоянный коэффициент, выход которого подключен. к первому входу второго двухвходового алгебраического сумматора, выход которого подключен к коммутирующему входу коммутатора, интегратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дистанционной передачи угла поворота и отражения нагрузочного момента, расширения функциональных возможностей за счет обеспечения масштабирования отражения нагрузочного момента, в него дополнительно введены три перемножителя, второе реле, два двухвходовых и один трехвходовой алгебраических сумматора, мультиплексор, блок выделения модуля и arcsin-й преобразователь, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя, выход которого подключен к первому входу трехвходового алгеб-раического сумматора, а второй вход первого перемножителя - к выходу второго перемножителя, первому входу третьего перемножителя и входу блока умножения на постоянный коэффициент, первый вход второго перемножителя подключен к выходу первого реле, а второй вход - к выходу второго реле и управляющему входу мультиплексора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, а выход мультиплексора - к второму входу второго двухвходового алгебраического сумматора, выход которого соединен с вторым входом трехвходового алгебраического сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а выход указанного сумматора соединен с первым входом третьего двухвходового алгебраического сумматора и входом интегратора, выход которого через блок выделения модуля связан с вторым входом третьего перемножителя, выходом подключенного к второму вхо⁹ 1777207 ду третьего двухвходового алгебраического сумматора, выход которого соединен с управляющим величиной тока входом коммутатора, вход arcsinго преобразователя подключен к первому входу четвертого двухвходового алгебраического сумматора и являет ся входом задания отношения моментов . исполнительной и задающей синхронных машин, а второй вход четвертого алгебраического сумматора является входом задания отношения пусковых моментов указанных синхронных машин.

Фие.2