SU655052A1

SU655052A1 - Device for stabilizing electric motor rotational speed

Info

Publication number: SU655052A1
Application number: SU762355172A
Authority: SU
Inventors: Иван Федорович Мищенко; Ремилий Николаевич Ковалев; Леонид Брониславович Напираев; Валентин Алексеевич Прозоров
Original assignee: Предприятие П/Я М-5381
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1979-03-30

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике, области управлени электродвигател ми, в частности к астатическим по скорости вращени прецизионным электроприводам с фазовым управлением.The invention relates to electrical engineering, the field of motor control, in particular, to astatic speed-controlled precision electric drives with phase control.

В современном прецизионном электроприводе широкое распространение получили устройства, использующие дискретно-фазовый способ управлени исполнительными электродвигател ми, который основан на сравнении по фазовому положению импульсов высокостабильного задающего генератора эталонной частоты и импульсов датчика скорости вращени , установленного на валу электродвигател {1, 2.In the modern precision electric drive, devices using the discrete-phase control method of actuating motors are widely used, which is based on a comparison of the phase position of the pulses of a highly stable master oscillator of the reference frequency and the pulses of the rotation speed sensor mounted on the motor shaft {1, 2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс устройство, содержащее генератор опорной частоты, импульсный таходатчик , усилитель и блок управлени , в состав которого вход т триггер с раздельным запуском и триггер со счетным входом, коллектор одного из транзисторов которого через RC-цепь соединен с коллектором транзистора с раздельным запуском, а обща точка элементов указанной цепи подключена к базе другого транзистора триггера с раздельным запуском через вентильный элемент 3.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device comprising a reference frequency generator, a pulse tachometer, an amplifier and a control unit, which includes a trigger with a separate start and a trigger with a counting input, the collector of one of the transistors through RC- the circuit is connected to the collector of the transistor with separate start, and the common point of the elements of the specified circuit is connected to the base of the other transistor of the trigger with separate start through the valve element 3.

Известные устройства обладают следующими существенными недостатками. В режиме синхронизированной работы изменение напр жени , подводимого к электродвигателю , достигаетс за счет изменени фазового полол ени импульсов обратной св зи , снимаемых с вала двигател , относительно импульсов опорного генератора, т. е. иными словами, будучи астатической поThe known devices have the following significant drawbacks. In the synchronized operation mode, a change in the voltage applied to the electric motor is achieved by changing the phase polarization of the feedback pulses removed from the motor shaft relative to the pulses of the reference generator, i.e., in other words, being static

скорости вращени , система обладает статической ощибкой по угловому положению вала относительно опорной последовательности , что в переходных режимах может привести к недопустимо больщим колебани м мгновенной скорости электродвигател .rotational speed, the system has a static error in the angular position of the shaft relative to the reference sequence, which in transient conditions can lead to unacceptably large fluctuations in the instantaneous speed of the electric motor.

Кроме того, запас устойчивости фазовой системы, как правило, невелик, а введение корректирующих сигналов, обычно представленных в аналоговой форме, в такую импульсную систему затруднено.In addition, the stability margin of the phase system is usually small, and the introduction of correction signals, usually represented in analog form, into such a pulsed system is difficult.

Целью изобретени вл етс повыщение статической точности системы по фазовому положению вала и улучшени качества регулировани .The aim of the invention is to increase the static accuracy of the system according to the phase position of the shaft and improve the quality of regulation.

Дл этого в устройство введены щиротноимпульсный демодул тор, щиротно-импульсный модул тор и блок коррекции, причем генератор опорной частоты со скважностьюTo do this, a pulse-width demodulator, a pulse-width modulator and a correction unit are inserted into the device, with the reference frequency generator with a duty cycle

импульсов, близкой к двум, подключен к одному из входов триггера и к конденсатору RC-цепи, выход триггера подключен к входу широтно-импульсного демодул тора, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модул тора, на который подсоединен блок коррекции, а выход широтно-импульсного модул тора подключен к входу усилител .pulses close to two are connected to one of the trigger inputs and to an RC circuit capacitor, the trigger output is connected to the input of a pulse-width demodulator, the output of which is connected to the input of a pulse-width modulator to which the correction unit is connected, and the output width -pulse modulator connected to the input of the amplifier.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, к выходу которого подключена емкость 2 блокируюш,ей RC-цепи и один из выходов триггера 3 с раздельным запуском, к одному из выходов последнего подключен резистор 4 RC-цепи, обш,а точка элементов которой через вентильный элемент (диод) 5 подключена к тому же входу триггера 3, другой выход триггера 3 подключен к входу широтно-импульсного демодул тора 6, а выход последнего подключен к входу широтно-импульсного модул тора (ШИМ) 7, куда при необходимости подсоедин етс блок коррекции 8.The device contains a reference frequency generator 1, to the output of which capacitance 2 is blocked, it has an RC circuit and one of the outputs of trigger 3 with separate start, a resistor of 4 RC circuits is connected to one of the outputs of the latter, and the point of the elements is through a valve element (diode) 5 is connected to the same input of trigger 3, another output of trigger 3 is connected to the input of pulse-width demodulator 6, and the output of the latter is connected to the input of pulse-width modulator (PWM) 7, where, if necessary, a correction unit 8 is connected .

Сигнал с выхода ШИМ подаетс на усилитель 9, питающий электродвигатель 10, с валом котброго соединен ротор импульсного таходатчика И. Выход таходатчика И подключен к входу формировател импульсов 12, а выход последнего к другому входу триггера 3.The signal from the PWM output is fed to the amplifier 9, which supplies the electric motor 10, the rotor of the pulse Tachometer I is connected to the shaft. The output of the Tachometer I is connected to the input of the pulse shaper 12, and the output of the latter to the other input of the trigger 3.

Информаци о фазовом рассогласовании импульсов генератора 1 и гаходатчика И, олучаема на выходе триггера 3, в импульсной форме преобразуетс демодул тором 6 в непрерывную величину, используемую дл управлени широтно-импульсным модул тором 7, характеристика которого выбрана таким образом, чтобы изменение коэффициента заполнени его выходного сигнала превосходило в К раз изменение коэффициента заполнени сигнала на выходе триггера 3. Очевидно, что статическа точность системы при этом повыситс в К раз, а узел «демодул тор 6-модул тор 7 будет представл ть собой линейный усилитель ширины импульсов с одной или двум област ми насьвдени на прот жении периода опорной частоты Го с общей длиК-1 The information on the phase mismatch of the pulses of the generator 1 and the actuator I, received at the output of the trigger 3, in a pulse form is converted by the demodulator 6 into a continuous value used to control the pulse-width modulator 7, the characteristic of which is chosen so that the filling factor of its output the signal was exceeded by K times the change in the fill factor of the signal at the output of the trigger 3. Obviously, the static accuracy of the system would increase by a factor K and the node “demodulator 6-module p 7 will be a linear pulse width amplifier with one or two end regions over a period of the reference frequency G0 with a total length of K-1

Го.Go

тельностью, равной Кequal to K

Выходные импульсы ШИМ усиливаютс усилителем 9, а их ширина определ ет подводимое к двигателю 10 напр жение.The output PWM pulses are amplified by amplifier 9, and their width determines the voltage applied to the motor 10.

Напр жение, подводимое к двигателю, при скорост х ниже и выще синхронизированной , будет определ тьс блокирующей RC-цепью, а также видом характеристики «вход-выход демодул тора 6 и модул тора 7.The voltage applied to the motor, at speeds lower and higher than synchronized, will be determined by the blocking RC circuit, as well as the type of "input-output demodulator 6 and modulator 7" characteristics.

Измен местонахождение линейного участка последней, можно получить в предельных случа х при скорост х ниже синхронизированной напр жение на двигателе, By changing the location of the linear section of the latter, it is possible to obtain in extreme cases at speeds below the synchronized voltage on the motor,

равное 6п, а выше - 0,5/7п, или соответственно 0,5 t/jj и 0.equal to 6p, and higher - 0.5 / 7p, or 0.5 t / jj and 0, respectively.

Требуемое повышение статической точности по фазовому положению вала достигаетс в устройстве выбором характеристики «вход-выход ШИМ, на вход которого при необходимости могут быть заведены аналоговые корректирующие сигналы. Управление двигателем остаетс импульсным, т. е. энергетические показатели системы не ухудшаютс , но могут быть и улучшены путем снижени выходной частоты ШИМ. Ввод на вход ШИМ посто нное смещение, можно измен ть рабочий угол системы между опорными импульсами и импульсами обратной св зи и тем самым измен ть в некоторых пределах напр жение, подводимое к двигателю, при скорости вращени электродвигател ниже и выше синхронизированной , увеличив разницу между средними значени ми напр жений в указанных режимах с 0,325 f/n при использовании прототипа до 0,5iLn при использовании данного устройства .The required increase in static accuracy in the phase position of the shaft is achieved in the device by selecting the "PWM input-output" characteristic, to the input of which, if necessary, analog correction signals can be input. The motor control remains pulsed, i.e., the energy performance of the system is not degraded, but can be improved by reducing the output PWM frequency. Inputting a constant offset to the PWM input, it is possible to change the working angle of the system between the reference pulses and feedback pulses and thereby vary the voltage applied to the motor at certain limits when the motor rotates below and above synchronized, increasing the difference between the average voltage values in these modes from 0.325 f / n when using the prototype to 0.5iLn when using this device.

При использовании устройства дл стабилизации скорости малоьшерционного двигател при низкой опорной частоте с целью уменьшени пульсации скорости выходна частота ШИМ может быть выбрана более высокой по сравнению с опорной.When using a device for stabilizing the speed of a low-speed motor at a low reference frequency in order to reduce the ripple speed, the output PWM frequency can be chosen higher than the reference one.

Использование новых элементов (широтно-импульсных демодул тора и модул тора ) позволило значительно повысить статическую точность фазовой системы электропривода , обеспечить удобство введени корректирующих сигналов.The use of new elements (pulse-width demodulator and modulator) made it possible to significantly increase the static accuracy of the phase system of the electric drive, to ensure the convenience of introducing correction signals.

Кроме того, в устройстве легко может быть осуществлена перестройка системы при изменении нагрузки электродвигател и питающего напр жени , расширен диапазон допустимых изменений указанных возмущений , благодар увеличению разности среднего напр жени на электродвигателе при скорост х вращени ниже и выше синхронизированной .In addition, the system can be easily rebuilt when the load of the electric motor and the supply voltage changes, the range of permissible changes to these disturbances is expanded, due to an increase in the difference of the average voltage on the electric motor at rotational speeds below and above the synchronized ones.

Логическа схема устройства вл етс простой, так как содержит один триггер, RC-цепь и вентильный элемент. Выходна частота широтно-импульсного модул тора может быть выбрана отличной от частоты опорного генератора с целью улучшени энергетических показателей системы или снижени пульсации скорости электродвигател .The logic circuit of the device is simple because it contains one trigger, an RC circuit and a valve element. The output frequency of the pulse-width modulator can be chosen different from the frequency of the reference oscillator in order to improve the energy performance of the system or to reduce the ripple speed of the electric motor.

Использование устройства может быть рекомендовано в прецизионных синхронизированных и регулируемых электроприводах .The use of the device can be recommended in precision synchronized and adjustable electric drives.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 379031, cl. H 02 P 5/16, 1973.

2. USSR author's certificate number 399989, cl. H 02 P 5/16, 1974.

3. USSR author's certificate number 478407, cl. H 02 P 5/16, 1973.