SU762120A1

SU762120A1 - Dc motor control apparatus

Info

Publication number: SU762120A1
Application number: SU782619106A
Authority: SU
Inventors: Boris P Ryazanov
Original assignee: Smolensk Mo Energet Inst
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к технике управления электродвигателем, а конкретно к технике управления скоростью вращения вала микроэлектродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.The invention relates to a technique for controlling an electric motor, and specifically to a technique for controlling the speed of rotation of a shaft of direct current micro-motors with excitation from permanent magnets.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, позволяющее регулировать скорость вращения вала двигателя по значению частоты следования импульсов, снимаемых с выхода импульсного датчика скорости [1).A device for controlling a direct current electric motor is known, which makes it possible to regulate the speed of rotation of the motor shaft according to the value of the pulse repetition rate taken from the output of the pulse speed sensor [1).

Однако указанное устройство не обеспечивает широкодиапазонного управления скоростью.However, this device does not provide wide-range speed control.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные время-импульсный преобразователь, блок сравнения, блок интегрирования и усилитель, выходом подключенный к двигателю, датчик скорости и триггер, вход которого подключен к датчику скорости (2).The closest in technical essence to the invention is a device for controlling a DC motor, comprising a time-pulse converter connected in series, a comparator, an integrator and an amplifier, output connected to the engine, a speed sensor and a trigger, whose input is connected to a speed sensor (2) .

Однако данное устройство характеризуется сравнительно малым диапазоном изменения задания на управление и внутри этого диапазона не обеспечивает прецизион2However, this device is characterized by a relatively small range of change of the control task and within this range does not provide precision2

ного преобразования аналогового входного сигнала (или цифрового кода) в длительность электрического импульса.conversion of an analog input signal (or digital code) into an electrical pulse duration.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования.The purpose of the invention is to expand the range of regulation.

₅ Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным триггером, а время-импульсный преобразователь выполнен из последовательно соединенных кварцевого генератора, делителя частоты и преобразователя кода в длительность имю пульсов, причем к выходу кварцевого генератора подключен счетный вход дополнительного триггера, установочный вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход дополнительного триггера соединен со входом блока сравнения и управ¹⁵ ляющим входом преобразователя кода в длительность импульсов, выход которого подключен к блоку сравнения и установочному входу делителя частоты. ₅ The goal is achieved by the fact that the device is equipped with an additional trigger, and the time-to-pulse converter is made of a series-connected crystal oscillator, a frequency divider and a code converter into the pulse name duration, and the counting input of the additional trigger is connected to the output of the crystal oscillator, the installation input of which is connected to output of the first flip-flop, and the output of the additional flip-flop is connected to the input of the comparator ¹⁵ and councils-governing code converter input in duration impu The output of which is connected to the comparison unit and the installation input of the frequency divider.

На. фиг. 1 изображена функциональнаяOn. FIG. 1 shows the functional

20 схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.20 diagram of the device; in fig. 2 - time diagrams explaining his work.

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока содержит последовательно соединенные кварцевый гене762120A device for controlling a DC motor contains series-connected quartz gene 762120

ратор 1, делитель 2 частоты, преобразова тель 3 кода в длительность импульсов, блок 4 сравнения, блок 5 интегрирования и усилитель 6 , выходом, подключенный к двигателю 7, датчик 8 скорости, выход которого через два последовательно соединенных триггера 9 и 10 подключен ко вторым входам преобразователя 3 кода в длительность импульсов и блока 4 сравнения, выход кварцевого генератора 1 подключен ко второму входу второго триггера 10, а выход преобразователя 3 к установочному входу делителя частоты.rarator 1, divider 2 frequencies, converter 3 codes to pulse duration, comparison unit 4, integration block 5 and amplifier 6, output connected to motor 7, speed sensor 8, the output of which is connected to the second through two series-connected trigger 9 and 10 the inputs of the converter 3 code in the pulse duration and the unit 4 comparison, the output of the crystal oscillator 1 is connected to the second input of the second trigger 10, and the output of the converter 3 to the setup input of the frequency divider.

В режиме статики .значение скорости вращения вала двигателя 7 равно заданному значению ωο, которое обратно пропорционально значению кода Ν. При этом длительность Τ ι импульсов и ₉ на выходе триггера 10 равна длительности Τρ импульсов и з на выходе преобразователя 3 кода в длительность импульса. Импульсы Щ разностной длительности 5 на выходе импульсного сравнивающего устройства 4 отсутствуют, поэтому напряжения и $ на выходе блока 5 интегрирования и и в на выходе усилителя 6 постоянны и. двигатель 7 вращает свой вал с постоянной скоростью и)_в.In statics mode, the value of the rotation speed of the motor shaft 7 is equal to the specified value ωο, which is inversely proportional to the code value кода. In this case, the duration of Τ ι pulses and ₉ at the output of trigger 10 is equal to the duration длительнρ of pulses and s at the output of the converter 3 of the code into the pulse duration. The pulses U of the difference duration 5 at the output of the pulse comparing device 4 are absent, therefore the voltages and $ at the output of the integration unit 5 and and in at the output of the amplifier 6 are constant and. the motor 7 rotates its shaft at a constant speed i) _c .

Если же скорость вращения вала двигателя 7 отличается от значения Шо (например, ω <ω«, как показано на фиг. 2), то регулятор начинает формировать управляющее воздействие на объект управления следующим образом. При вращении вала двигателя 7 с произвольной скоростью импульсный датчик 8 скорости формирует на выходе последовательность прямоугольных импульсов и_г, период следования Т которых обратно пропорционален текущему значению скорости вращения вала. Импульсы и», появляющиеся в моменты времени ί <, и 1 з, поступают на счетный вход триггера 9. На выходе триггера 9 сигнал и а имеет форму прямоугольных импульсов, длительность которых равна периоду Т следования импульсов ΕΙγ. Импульсы и® не синхронизированы с импульсами П г на выходе кварцевого генератора I. Для обеспечения решения задачи их синхронизации в схему системы введен второй триггер 10, у которого установочный в нулевое состояние вход соединен с выходом триггера 9, а счетный вход — с выходом кварцевого генератора 1. При появлении положительного напряжения Е) $ на установочном й нулевое состояние входе триггерё 10 первым.же передним фронтом сигнала и,, появляющегося в момент времени I», триггер ι 10 переключается в единичное состояние, формируя на выходе передний фронт положительного прямоугольного импульса и* Импульс Щ поступает на управляющий вход преобразователя 3 кода В длительность импульса ,й первый вход импульсного сравнивающего устройства 4, На выходе преобразователя 3 кода в длительность импульса появляется прямоугольный положительный импульс и ι До появления импульса и з, несмотря на наличие импульсов и, на счетном входе делителя 2 частоты, выходной сигнал и _г последнего отсутствует. Благодаря наличию связи между выходом преобразователя 3 кода в длительность импульса и установочным входом делителя 2 частоты при нулевом значении сигнала и з делитель частоты 2 удерживается в некотором исходном состоянии. Это исходное состояние характеризуется , во-первых, нулевым значением сигнала Щи, во-вторых, наличием возможности с приходом разрешения на счёт импульсов и» сразу формировать на выходе прямоугольную импульсную последовательность с периодом Т_г, состоящую из постоянного числа т периодов следования Т_КР импульсов и у. Период сигнала и з из нулевого в единичное состояние реализует эту возможность. На выходе преобразователя 3 кода в длительность импульса под действием импульсов формируется импульс и з длительностью Т_о, равной числу N периодов Т_Р следования импульсов’ и г (временной интервал от 1 , до 1_г).If the rotational speed of the motor shaft 7 differs from the value of Sho (for example, ω <ω ", as shown in Fig. 2), then the regulator begins to generate a control action on the control object as follows. When the motor shaft 7 rotates at an arbitrary speed, the pulse speed sensor 8 generates a sequence of rectangular pulses and _r at the output, the repetition period T of which is inversely proportional to the current value of the shaft rotation speed. Pulses and "appearing at times моменты <, and 1 s, arrive at the counting input of trigger 9. At the output of trigger 9, the signal and a has the shape of rectangular pulses, the duration of which is equal to the pulse repetition period T ΕΙγ. Pulses and® are not synchronized with pulses Pg at the output of the quartz oscillator I. To ensure the solution of the synchronization problem, a second trigger 10 is introduced into the system circuit, in which the input to the zero state is connected to the trigger 9 output, and the counting input is connected to the quartz generator 1. When a positive voltage E) $ appears on the setting, the zero state of the trigger input 10 is first. The same leading edge of the signal and “appearing at time I”, the trigger ι 10 switches to one state, forming at the output ne the front of a positive rectangular pulse and * Pulse u enters the control input of the converter 3 of code B, the pulse width, the first input of the pulse comparing device 4, the output of the converter 3 of code into the pulse duration appears a rectangular positive pulse and ι Before the appearance of a pulse and s, despite the presence of pulses and, at the counting input of the divider frequency 2, the output signal and _{g of the} latter is missing. Due to the presence of a connection between the output of the converter 3 code in the pulse duration and the setting input of the frequency divider 2 at zero signal and frequency divider 2 is held in some initial state. This initial state is characterized, firstly, by the zero value of the signal U, secondly, by the availability of a resolution to the impulses and immediately form at the output a rectangular pulse sequence with a period T _g , consisting of a constant number T of repetition periods T _KR and y. The period of the signal and s from zero to one state realizes this possibility. At the output of the converter 3 of the code into the pulse duration, under the action of the pulses, a pulse is formed and with a duration T _o equal to the number N of the periods T _{P of the} sequence of the pulses' and g (time interval from 1 to 1 _g ).

Если длительности Т_о' и Τι импульсов и э и и э не равны, то на выходе импульсного сравнивающего устройства 4 появляются импульсы и 4 разностной длительности §, под действием которых изменяются значения сигналов и $ и и « таким образом, чтобы приблизить текущее значение скорости вращения вала двигателя 7 к ωο Следует заметить, что из цепи обратной связи системы при подобном ее построении на вход сравнивающего устройства 4 поступают не действительные импульсы датчика скорости длительности Т, а укороченные импульсы Ше длительности Т |. Для того, что^хбы разница между длительностями Т и Т| оказывалась меньше допустимой погрешности регулирования, необходимо правильно выбрать период Ткг следования импульсов Πι кварцевого генератора 1 (допустимая погрешность регулирования должна быть больше периода следования импульсов и,), и правильно выбрать коэффициент деления делителя 2 частоты (чтобы при минимальном коде N на верхнем пределе регулирования скорости допустимая погрешность регулирования была меньше заданной).If the durations of T _o 'and Τι pulses and e and and e are not equal, then at the output of the pulsed comparing device 4 there appear pulses and 4 differential duration §, under the action of which the values of the signals and $ and and change “in such a way as to approximate the current speed value rotation of the motor shaft 7 to ωο It should be noted that the system’s feedback circuit with a similar construction of it to the input of the comparison device 4 does not receive the actual impulses of the speed sensor T of duration D, but the shortened impulses She of duration T |. In order for ^{x to} be the difference between the durations of T and T | turned out to be less than the permissible control error, it is necessary to correctly select the period Tcg of the pulse repetition Πι of the crystal oscillator 1 (the permissible control error must be greater than the pulse repetition period and,), and to correctly choose the division ratio of the divider 2 frequencies (so that with the minimum code N the permissible control error was less than specified).

Введение второго триггера 10 в цепь обратной связи системы управления и замена время-импульсного преобразователя на совокупность кварцевого генератора 1, делителя 2,частоты и преобразователя кода N в длительность То импульса соединенных указанным образом, обеспечивает расширение диапазона регулируемых скоростей системы и повышает точность линейности преобразования управляющего воздействия (цифрового кода Ν) в длительность Те импульса и >Introducing the second trigger 10 into the feedback circuit of the control system and replacing the time-pulse converter with a set of crystal oscillator 1, divider 2, frequency, and code converter N to pulse duration T0 connected in this way, expands the range of adjustable system speeds and improves the linearity accuracy of the control impact (digital code Ν) in the duration of Te pulse and>

762120762120

Claims

Claim

A device for controlling a DC motor containing a time-pulse converter connected in series, a comparator, an integrator and an amplifier, output Connected to the engine, a speed sensor and a trigger, whose input is connected to a speed sensor, characterized in that in order to extend the control range , it is equipped with an additional trigger, and the time-pulse converter is made of a series-connected crystal oscillator, a frequency divider and a code converter in Call duration pulses, wherein the exit quartz Geyer "torus connected to the count input of the complementary latch, adjusting input of which is connected to the output of the first flip-flop, and the output of the additional flip-flop is connected

, with the input of the comparison unit and the control input of the code converter in the pulse duration, the output of which is connected to the comparison unit and the installation input of the frequency divider.