SU723499A1

SU723499A1 - Position regulator

Info

Publication number: SU723499A1
Application number: SU762383234A
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Иванов; Игорь Евгеньевич Гутнер
Original assignee: Предприятие П/Я В-8624
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1980-03-25

Description

II

Изобретение относитс к приборостроению и автоматике и может быть использовано в системах автоматического управлени разЛичными производственными процессами, в частности в электрогидравлических механизмах.The invention relates to instrumentation and automation and can be used in automatic control systems for various industrial processes, in particular in electro-hydraulic mechanisms.

Известны регул торы положени , неподвижна часть которых содержит магнитную систему ю одного или нескольких электромагнитов, а подвижна часть подключена к выходу усилител управл ющего сигнала и соединена с управл емым элементом. В этих устройствах пропорциональность преобразовани обеспечиваетс использованием уравновеишвающих элементов 1.Known positioners are known, the fixed part of which contains the magnetic system of one or several electromagnets, and the movable part is connected to the output of the control signal amplifier and is connected to the controllable element. In these devices, the proportionality of the transformation is provided by the use of balancing elements 1.

Наиболее близким к предложенному вл етс регул тор положени , содержаи ий два дифференциально подключенных к усилителю электрического сигнала электромагнита, между соосно расположенными кор ми которых размещен управл емый элемент. Устройство снабжено уравновешивающей пружиной, обеспечивающей гфопорциональность между задающим сигналом и перемещением корей электромагнитов совместно с управл емым элементом 2The closest to the proposed is a position controller, containing two differentially connected to the electric amplifier of the electromagnet, between the coaxially arranged crust of which the controllable element is placed. The device is equipped with a balancing spring, which ensures the proportionality between the driving signal and the movement of the electromagnet core together with the controlled element 2

Быстродейстиие и точность такого регул тора положени завис т от характеристик уравновешивающей пружины. Дл уменьшени ошибок по положению подвижной системы преобразовател , возникающих при воздействии на нее внешних возмущений, следует увеличить жесткость пружины, однако, это приводит к увеличению токов управлени электромагнитов, т.е. к потер м мощности и уменьшению коэффициента полезного действи . Таким образом точность данного преобразовател , его способность подавл ть внешние возмущени ограничены допустимым током управлени и заданной величиной коэффициента полезного действи .The speed and accuracy of such a position controller depends on the characteristics of the balancing spring. In order to reduce errors in the position of the moving system of the converter arising from the impact of external disturbances, it is necessary to increase the spring stiffness, however, this leads to an increase in the control currents of the electromagnets, i.e. to a loss of power and a decrease in efficiency. Thus, the accuracy of this converter, its ability to suppress external disturbances is limited by the permissible control current and the specified value of the efficiency.

Недостаток устройства состоит в том, чго необходимо поддерживать электрический ток в обмотках электромагнитов даже при установившемс положении подвижной системы (если она установлена не в среднем положении), т.е. в момент, когда никакой полезной работы не совершаетс . Кроме того, наличие пружин уменьшает надежность преобразовател .The drawback of the device is that it is necessary to maintain an electric current in the windings of the electromagnets even when the moving system is stationary (if it is not installed in the middle position), i.e. at the moment when no useful work is being done. In addition, the presence of springs reduces the reliability of the converter.

Це.ль изобретени - повышение точности и экономичности устройства. Цель достигаетс тем, что в устройство введены индуктивные датчики положени и блок сравнени , сердечники индуктивных датчиков положени установлены соосно и жестко соединены с кор ми электромагнитов, обмотки индуктивных датчиков положени включены последовательно и подклююны к одному входу блока сравнени , другой вход которого соединен с источником сигнала, а выход со входом усилител электрического сигнала. Сущность изобретени по сн етс чертежом, на котором изображена схема устройства, управл емым элементом которого вл етс золот ник гидроусилител . Устройство содержит блок 1 сравнени , усилитель 2 электрического сигнала, электромагниты 3 и 4 толкающего типа с кор ми 5 и 6, управл емый элемент 7 (золотник гидроусилител ) и индуктивные датчики 8 и 9 положени с сердечниками 10, 11 и обмотками 12, 13. Блок 1 сравнени электрически св зан с усилителем 2, в выходные цепикоторого вклю чены обмотки электромагнитов 3, 4. Электромагниты 3, 4 не св заны между собой в магнитном отношении и выполнены в отдельных корпусах. Магнитна цепь каждого из электромагнитов 3, 4 выполнена с зазором с полюсами конической формы и подмагничена током, поступающим в обмотки указанных электромаг нитов от усилител 2. Между расположегшыми соосно кор ми 5, 6 закреплен управл емый элемент 7. Благодар .подмагничиванию, кор 5, 6 плотно поджаты к элементу 7, образу единую подвижную систему . В единых с электромагнитами 3, 4 корпусах расположены индуктивные датчики 8, 9 положени . Обмотки 12 и 13 датчиков 8, 9 подклю чены к блоку 1 сравнени . Устройство работает следующим образом. Входной сигнал и сигнал датчиков 8, 9 положени сравниваютс в блоке 1 сравнени , а затем их разность (сигнал рассогласовани ) поступает на вход усилител 2, представл юще го собой активный фильтр с заданными частот ными характеристиками. Здесь сигнал рассогла совани усиливаетс и поступает на обмотки электромагнитов 3, 4. Через обмотки электромагнитов 3, 4 протекает ток, задаваемый усилителем 2, который условно можно разделить на две составл ющих Перва составл юща , назьгоаема синфазны током, одинакова дл обоих электромагнитов 3, 4 и обеспечивает их подмагничивание. Втора составл юща , называема дифференциальным током, также одинакова - дл обоих элект ромагнитов 3, 4, ее величина пропорциональна сигналу рассогласовани , но подаетс она таким образом, что в одном из элек-тромагнитов 3, 4 синфазный и дифференциальный токи суммируютс , а в другом вычитаютс . Подача входного сигнала приводит к по влению равных и противоположно направленных изменений дифференциальных токов обмоток электромагнитов 3, 4, т.е. в обмотке одного из электромагнитов 3, 4 ток уменьщаетс на некоторую величину, а в обмотке другого увеличиваетс на точно такую же величину. При изменении знака входного сигнала мен етс и направление дифференциального тока. При нулевом сигнале рассогласовани , т.е. при полном соответствии положени элемента 7 и корей 5, 6 задающему сигналу,.дифференциальный ток отсутствует, и в обмотках электромагнитов 3, 4 протекает только синфазный ток, подмагнисщвающий указанные электромаг- ниты и обеспечивающий надежное соединение корей 5, 6 с элементом 7. При изменении входного сигнала на выходе блока 1 сравнени по вл етс сигнал рассогласовани , привод щий к возникновению дифференциального тока, вследствие чего электромагниты 3, 4 развивают разлшшые по величине усили . Разностна сила, приложенна к подвижной системе преобразовател , приводит к перемеидению этой системьгв направлении-действи силы до того момента, когда сигнал датчиков 8, 9 положени сравн етс с задающим сигналом . Тогда сигнал рассогласовани , дифференциальный ток и, следовательно, разностна сила электромагнитов 3, 4 примут нулевое значение . Аналогичным образом работает устройство и при воздейств ти на его подвижную систему внешних возмущений, например, гидродинамических сил, привод щих к смещению подвижной системы из заданного положени . Однако в этом случае по вление дифференциального тока приводит к компенсации внешних возмуще1шй разностной силой электромагнитов 3, 4. Смещение подвижной системы, соответствующее необходимому дл компенсации возмущений дифференциальному току, вл етс ошибкой устройства, котора тем меньше, чем больше коэффициент передачи усилител 2. Высока точность отработки задающего сигнала и уменьшение вли ни внешних возмущений обеспечены использованием чзшствительного датчика положени и большим коэффициентом передачи усилительного устройства. Уменьшение потребл емой устройством мощности обусловлено тем, что ток управлени протекает через обмотки электромагнитов только при наличии сигнала рассогласовани на выходе устройства сравнени и прекращаетс с приходом подвижной системы устройства в заданное полох е1гае.The purpose of the invention is to improve the accuracy and efficiency of the device. The goal is achieved by introducing inductive position sensors and a comparison unit into the device, inductive position sensor cores are installed coaxially and rigidly connected to the electromagnet cores, inductive position sensor windings are connected in series and connected to one input of the comparison unit, the other input of which is connected to the signal source , and an output with an entrance of an amplifier of an electric signal. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the device, the controllable element of which is the gold-hydraulic booster. The device comprises a comparison unit 1, an electrical signal amplifier 2, push-type electromagnets 3 and 4 with crust 5 and 6, a control element 7 (hydraulic booster spool) and inductive sensors 8 and 9 with cores 10, 11 and windings 12, 13. Comparison unit 1 is electrically connected with amplifier 2, the output of which includes windings of electromagnets 3, 4. Electromagnets 3, 4 are not interconnected magnetically and are made in separate housings. The magnetic circuit of each of the electromagnets 3, 4 is made with a gap with conical poles and is magnetised by the current flowing into the windings of the indicated electromagnets from the amplifier 2. A controlled element 7 is fixed between the coaxial-core 5, 6 located. 6 tightly pressed to the element 7, the image of a single moving system. In common with the electromagnets 3, 4 buildings are inductive sensors 8, 9 position. The windings 12 and 13 of sensors 8, 9 are connected to unit 1 of the comparison. The device works as follows. The input signal and the signal of position sensors 8, 9 are compared in comparison unit 1, and then their difference (error signal) is fed to the input of amplifier 2, which is an active filter with given frequency characteristics. Here, the misalignment signal is amplified and supplied to the windings of electromagnets 3, 4. A current given by amplifier 2 flows through the windings of electromagnets 3, 4, which can be divided into two components. The first component, called in-phase current, is the same for both electromagnets 3, 4 and provides their magnetization. The second component, called the differential current, is also the same - for both electromagnets 3, 4, its value is proportional to the error signal, but it is supplied in such a way that in one of the electromagnets 3, 4 the in-phase and differential currents are summed, and in the other deducted. The input signal leads to the appearance of equal and oppositely directed changes in the differential currents of the windings of the electromagnets 3, 4, i.e. in the winding of one of the electromagnets 3, 4, the current decreases by a certain amount, and in the winding of the other increases by exactly the same amount. When the sign of the input signal changes, the direction of the differential current also changes. With a zero signal mismatch, i.e. when the position of the element 7 and cores 5, 6 are fully consistent with the driving signal, there is no differential current, and only the in-phase current flows in the windings of electromagnets 3, 4, which magnetizes the indicated electromagnets and ensures reliable connection of cores 5, 6 with element 7. When the an input signal at the output of the comparator unit 1, a mismatch signal appears, leading to the occurrence of a differential current, as a result of which the electromagnets 3, 4 develop different forces. The differential force applied to the moving system of the converter causes the system to change over in the direction of the force until such time as the signal of the position sensors 8, 9 compares with the driving signal. Then the error signal, the differential current and, therefore, the difference force of the electromagnets 3, 4 will take a zero value. The device operates in a similar way when external disturbances, such as hydrodynamic forces, are applied to its moving system, which cause the moving system to move from a given position. However, in this case, the appearance of the differential current leads to the compensation of the external disturbed differential force of electromagnets 3, 4. The displacement of the moving system corresponding to the differential current necessary to compensate for disturbances is an error of the device, which is the smaller, the greater the gain of the amplifier 2. High accuracy testing the master signal and reducing the effect of external disturbances are provided by using an external position sensor and a high gain of the amplifying device. oystva The reduction in power consumed by the device is due to the fact that the control current flows through the windings of the electromagnets only when there is an error signal at the output of the comparator device and stops with the arrival of the device's mobile system at the specified location.

Claims

Claim

A position regulator comprising two electromagnets differentially connected to the amplifier of an electric signal, between which coaxially arranged anchors there is a controlled element, characterized in that, in order to increase the accuracy and efficiency of the device, inductive position sensors and a comparison unit, cores of inductive position sensors are introduced into it mounted coaxially and rigidly connected to the anchors of the electromagnets, the windings of inductive position sensors are switched on

ЦНИИПИ Order 925/12 Circulation 956 Subscription

ΠΓΙΠ ’’ Patent Branch, Uzhhorod, st. Project, 4

723499 6 is therefore connected to one input of the comparison unit, the other input of which is connected to the signal source, and the output to the input of the electric signal amplifier.