SU798695A1

SU798695A1 - Apparatus for controlling positional electric drive

Info

Publication number: SU798695A1
Application number: SU792757816A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Сапалановский; Владимир Сергеевич Егоров; Григорий Петрович Курковский; Алексей Иванович Зайцев; Станислав Андреевич Молочков
Original assignee: Государственный Проектный Институт"Электротяжхимпроект"
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1981-01-23

Description

Предлагаемое, устройство относитс к автоматическому управлению элект роприводами и может быть использовано в системах позиционного электропривода . Известны устройства управлени , в которых дл исключени перюрегули ровани при ограничении производных пути по времени параллельно основному регул тору положени включен блок определени воемени начала торможени р. . 2. Однако в таких устройствах блок определени времени начала торможени обеспечивает отработку перемещени без перерегулировани и дот гивани только в случае равенства тормозного пути половине заданного. Известно также устройство управлени позиционным электроприводом, в котором повышение точности позицио нировани достигаетс путем поддержа ни угла торможени неизменным независимо от статического момента и инерционных масс подвижных, частей ме -ханизма. Определе ние значени тормозного момента в этом устройстве вы полн етс схемой обработки информации в процессе перемещени исполнит тельного органа на установившейс скорости З i Однако такое устройство не позвол ет определить тормозной путь, который обеспечил бы при равнозамедленном движении останов исполнительного органа в момент, когда отрабатываемый путь равен заданному. Кроме того, устройство обеспечивает заданную точность позиционировани только при наличии установившейс скорости движени исполнительного органа и при отсутствии нйешних возмущений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство управлени позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединенные регул тор скорости , регул тор тока, второй вход которого соединен с датчиком тока, усилитель мощности, выходы которого непосредственно и через датчик тока соединены со входами электродвигател , вал которого кинематически св зан с датчиками скорости и положени , выход датчика скорости соединен с первым входом регул тора скорости. Выход датчика положени соединен с одним из входов первого, блока сравнени , другой вход которого соединен с блоком Зсщани перемещени , а вьГход - с входами регул тора положени и датчика малых рассогласований, блок умножени , входы которого соеди нены с выходом датчика скорости, а выход - с первым входом блока делени , второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с управл ющим входом первого ключа, вход которого соединен с задатчиком скорости , а выход - со .вторым входом ре рул тора скорости, третий вход которого соединен с выходом второго ключа , управл ющий вход которого соединен с выходом датчика малых рассогла сований, а вход - с выходом регул то ра положени , задатчик момента соединен с токоограничивающим входом регул тора скорости и с одним из ухо дов сумматора, другой вход которого соединен с выходом задатчика статического момента, первый вход которог соединен с датчиком тока, второй - с датчиком скорости. Повышение точности устройства достигаетс исключением вли ни несоот ветстви законов изменени пути и ск рости при ограничении производной пу во времени на протекание процесса пр отработке перемещени . , Исключение этого вли ни обеспечи ваетс размыканием контура положени системы при отработке перемещени , а определение момента времени начала, торможени выполн етс схемой обработки информации о скорости, .пусково и статическом моментах привода, а та же об оставшемс пути отработки исполнительного органа 4 . Однако такое устройство не позвол ет определить с необходимой точностью путь торможени при изменении инерционных масс, св занных с валом электродвигател , а также при изменении момента сопротивлени исполнительного саргана, что ухудшает точност позиционировани и качество регулиро вани . Цель изобретени - повьлпение точности позиционировани и качества ре гулировани посредством полного исключени вли ни на работу схемы изменени инерционных масс, св занных с валом электродвигател и статическфго момента сопротивлени исполнит льного органа, а также упрощение схемы. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве управлени позиционным электроприводом установлены задатчик ускорени и масштабный блок, выход которого соединен со вторым входом блока делени и ,с управл ющим входом масштабного блока, вход которого соединен с выходом второго ключа , а выход - с третьим, входом регул тора скорости. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит электродвигатель 1, датчик 2 скорости, датчик 3 тока, усилитель 4 мощности, ре гул -, тор 5 тока, регул тор 6 скорости, первый блок 7 сравнени , блок 8 задани / перемещени , датчик 9 положени , регул тор 10 положени , второй блок 11 .сравнени , датчик 12 малых рассогласований , первый 13 и второй 14 ключи, задатчик 15 скорости, блок 16 умножени , блок 17 делени , задатчик 18 момента, масштабный блок 19, задатчик 20 ускорени , причем выходы усилител мощности непосредственно и через датчик 3 тока соединены с входами электродвигател 1, вал которого кинематически св зан с датчиками 2 скорости и 9 положени , выход датчика 2 скорости соединен с первым входом регул тора 6 скорости, выход которого соединен с входом регул тора 5 тока, второй вход которого соединен с датчиком 3 тока, а выход с входом усилител 4 мощности, выход датчика 9 положени соединен с одним из входсгм первого блока 7 ср31внени , другой вход которого соединен с блоком 8 задани перемещени , а выход с входами регул тора 10 положени , второго блока 11 сравнени и датчика 12 малых рассогласований, выход которого соединен с управл ющим входом :первого ключа 13, вход которого соединен с выходом регул тора 10 положени , а выход - с вторым входом регул тора 6 скорости, токоограничивающий вход которого соединен с Зсщатчиком 18 полного момента, входы блока 16 умножени соединены с выходом датчика 2 скорости, а выход - с первым входом блока 17 делени , выход которого соединен с вторым входом второго блока 11 сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом второго ключа 14, вход которого соединен с выходом задатчика 15 скорости , а выход которого соединен с входом масштабного блока 19, управл ющий вход которого соединен с выходом задатчика.20 ускорени , а выход - с третьим входом регул тора 2 скорости, второй вход блока 17 делени соединен с выходом задатчика 20 ускорени . Путь торможени до полной остановки электродвигател при равнозамедленном движении определ етс выражением где () - углова скорость э.лектродвигател , Е- угловое ускорение и замедление электродвигател . .Приведенна зависимость реализуетс с помощью блоков 16 умножени и 17 делени подачей на вход блока 16 умножени сигнала, пропорционального угловой скорости электродвигат .ел 1, и на вход блока 17The proposed device relates to automatic control of electric drives and can be used in positional drive systems. Control devices are known in which, in order to eliminate re-adjustment while limiting the time derivatives of the path in parallel to the main position controller, the unit for determining the start of braking p is turned on. . 2. However, in such devices, the block for determining the start time of deceleration ensures that the movement is worked out without overshooting and is finished diving only if the stopping distance is equal to half the specified one. It is also known to control a positional electric drive, in which an increase in position accuracy is achieved by maintaining the braking angle unchanged regardless of the static torque and the inertial masses of moving parts of the mecha- nism. Determination of the braking torque value in this device is performed by the information processing circuit in the process of moving the executive organ at a steady speed Z i. However, such a device does not allow determining the braking distance, which would provide the actuator to stop at equal momentary movement when the path being worked equal to the given. In addition, the device provides the specified positioning accuracy only if there is a steady speed of movement of the actuator and in the absence of close disturbances. The closest in technical essence to the present invention is a control device for a positional electric drive comprising a speed controller connected in series, a current controller, the second input of which is connected to a current sensor, a power amplifier whose outputs are directly and through a current sensor connected to the inputs of an electric motor, the shaft of which kinematically connected with the speed and position sensors, the output of the speed sensor is connected to the first input of the speed controller. The output of the position sensor is connected to one of the inputs of the first comparator unit, the other input of which is connected to the displacement unit, and the input to the inputs of the position controller and small error sensor, the multiplication unit, the inputs of which are connected to the output of the speed sensor, and the output the first input of the division unit, the second input of which is connected to the output of the adder, and the output to the control input of the first key, the input of which is connected to the speed limiter, and the output to the second input of the speed controller, the third input of which is connected to the output of the second key, the control input of which is connected to the output of the small mismatch sensor, and the input to the output of the regulator, is connected to the current limiting input of the speed controller and to one of the accumulator's outputs, the other input is connected to the output of the control static moment, the first input is connected to the current sensor, the second - to the speed sensor. Improving the accuracy of the device is achieved by eliminating the inconsistency of the laws of changing the path and speed while limiting the time derivative to the course of the movement test. The elimination of this effect is ensured by opening the system’s position loop during motion processing, and the determination of the start time and deceleration is performed by a speed information processing circuit, starting and static drive times, and the same for the remaining working path of the actuator 4. However, such a device does not allow to determine with the required accuracy the braking path when the inertial masses associated with the motor shaft are changed, as well as when the moment of resistance of the actuating actuator changes, which degrades the positioning accuracy and quality of adjustment. The purpose of the invention is to improve the accuracy of positioning and control quality by completely eliminating the influence on the scheme of changing inertial masses associated with the motor shaft and static moment of resistance of the executive body, as well as simplifying the scheme. This goal is achieved by the fact that the accelerator unit and the scale unit are installed in the control unit of the positional electric drive, the output of which is connected to the second input of the division unit and, with the control input of the scale unit, the input of which is connected to the output of the second key torus of speed. The drawing shows a block diagram of the proposed device. The device comprises an electric motor 1, a speed sensor 2, a current sensor 3, a power amplifier 4, a regulator, a current torus 5, a speed controller 6, a first comparison unit 7, a task / displacement unit 8, a position sensor 9, a position controller 10, the second block 11. comparison, the sensor 12 small mismatches, the first 13 and second 14 keys, unit 15 speed, unit 16 multiplication, unit 17 division, unit 18 moment, scale unit 19, unit 20 acceleration, and the outputs of the power amplifier directly and through the sensor 3 currents are connected to the inputs of the electric motor 1, shaft cat The first is kinematically connected with speed sensors 2 and 9 positions, the output of speed sensor 2 is connected to the first input of speed controller 6, the output of which is connected to the input of current regulator 5, the second input of which is connected to current sensor 3, and output to amplifier 4 power, the output of position sensor 9 is connected to one of the inputs of the first block 7 of the c31, the other input of which is connected to the displacement setting block 8, and the output to the inputs of the position regulator 10, the second comparison block 11 and the small error sensor 12, the output of which N with a control input: the first key 13, whose input is connected to the output of the position regulator 10, and the output to the second input of the speed regulator 6, the current-limiting input of which is connected to the full-time trigger 18, the inputs of the multiplication unit 16 speed, and the output - to the first input of the division block 17, the output of which is connected to the second input of the second comparison unit 11, the output of which is connected to the control input of the second key 14, the input of which is connected to the output of the speed setpoint 15, and the output connected to the input m of the scale unit 19, the control input of which is connected to the output of the accelerator master. 20, and the output with the third input of the speed controller 2, the second input of the dividing unit 17 is connected to the output of the accelerator master 20. The path of braking to a complete stop of the electric motor with equal-slow motion is determined by the expression where () is the angular velocity of the electric motor, E is the angular acceleration and deceleration of the electric motor. This dependence is realized by means of multiplication blocks 16 and 17 by applying to the input of block 16 multiplications of a signal proportional to the angular velocity of the electric motor 1, and to the input of block 17

делени сигнала, пропорционального ускорению электродвигател 1. В результате на выходе блока 17 делени образуетс сигнал, пропорциональный тормозному пути. Ускорение определ етс задатчиком 20 ускорени , И нз зависит от. изменени инерционных масс, св занных с валом электродвигател и статического момента сопротивлени .dividing the signal proportional to the acceleration of the electric motor 1. As a result, a signal proportional to the stopping distance is formed at the output of the dividing unit 17. Acceleration is determined by acceleration adjuster 20, And NC depends on. changes in inertial masses associated with the motor shaft and static moment of resistance.

Устройство работает следующим Образомi The device works as follows

При подаче сигнала на нербходимое перемещение от блока 8 задани перемещени tid выходе первого блока 7 сравнени , (который может быть дискретно-анадаговым или сельсинной паро с фазочувствительным выпр мителем) возникает сигнал, который поступает на входы датчика 12 малых рассогласований и второго блока 11 сравнени . Датчик 12 малых рассогласований подает сигнал на управл ющий вход первого ключа 13, который отключает выход регул тора 10 положени от входа регул тора 6 скорости. Второй блок 11 ср авнени подает сигнал на управл ющий вход второго ключа 14 и подключает задатчик 15 скорости к входу масштабного блока 19. Нарастающий сигнал на. выходе этого блока с темпом пропорциональным сигналу задатчика 20 ускорени , поступает на вход регул тора б скорости. Вследствие этого ускорение электродвигател 1 пропорционально уровню сигнала на выходе задатчика 20 ускорени . В процессе перемещени исполнительного органа сигнал на выходе датчика 9 положени увеличиваетс , а на выходе первого блока 7 сравнени уменьшаетс . Одновременно на входы блока 1бумножени и блока 17 делени поступают сигйалы с выхода датчика 2 скорости и задатчика 20 ускорени . Блок 16 умножени и блок 17 делени производ т обработку поступающей информации согласно вышеприведенному выражению, в результате чего этими блоками осуществл етс предсказание пути торможени дл текущей скорости и заданного темпа торможени электродвигател . Когда, уменьша сь,iсигнал на выходе первого блока 7 сравнени станет равным сигналу предсказани на выходе блока 17 делени , второй ключ 14 отключает задатчик 15 скорости от масштабного блока 19, в результате чего сигна:л на выходе масштабного блока 19 уменьшаетс с интенсивностью, пропорциональной сигналу на выходе задатчика 20 ускорени . Когда сигнал на выходе первого блока 7 сравнени станет близким к нулю, датчик 12 малых рассогласований через первый ключ 13 подключает регул тор 10 положени к регул тору 6 скорости. Устройство замыкаетс по положению (вводитс в действие третий контур регулировйни ), чем достигаетс высока точность установки - исполнительного органа в заданное положение и сохранение этого положени при воздействии внешних возмущений на исполнительный орган.When a signal is sent to an irreducible movement from the movement setting unit 8, the tid output of the first comparison unit 7 (which can be a discrete anadag or resine pair with a phase-sensitive rectifier), a signal is generated that is fed to the inputs of the small difference sensor 12 and the second comparison unit 11. A small error sensor 12 sends a signal to the control input of the first key 13, which disconnects the output of the position controller 10 from the input of the speed controller 6. The second block 11 compares the signal to the control input of the second key 14 and connects the speed master 15 to the input of the scale unit 19. The rising signal is on. the output of this block with a tempo proportional to the signal of the accelerator adjuster 20 is fed to the input of the speed controller b. As a consequence, the acceleration of the electric motor 1 is proportional to the level of the signal at the output of the accelerator adjuster 20. In the process of moving the actuator, the signal at the output of the position sensor 9 is increased, and at the output of the first comparison unit 7 is reduced. At the same time, the inputs from the speed multiplier 2 and acceleration adjuster 20 are input to the inputs of the multiplication unit 1 and the division unit 17. The multiplication unit 16 and the division unit 17 process the incoming information according to the above expression, as a result of which these blocks predict the braking path for the current speed and the set braking rate of the motor. When, decreasing, the signal at the output of the first comparison unit 7 becomes equal to the prediction signal at the output of dividing unit 17, the second key 14 turns off the speed setpoint 15 from the scale unit 19, resulting in a signal: L at the output of the scale unit 19 decreasing with intensity proportional to the signal at the output of the setpoint 20 acceleration. When the signal at the output of the first comparison unit 7 becomes close to zero, the small error sensor 12 via the first key 13 connects the position controller 10 to the speed controller 6. The device closes in position (the third control loop is commissioned), which achieves high installation accuracy — the actuator in a predetermined position and maintaining this position when external disturbances affect the actuator.

Принцип отработки перемещений трапецеидальным графиком изменени скорости аналогичен вышеизложенному..The principle of working out the movements by the trapezoidal schedule for changing the speed is similar to the above

Предлагаемое устройство улучшает качество регулировани системы в статике и динамике. Кроме того, оно упрощено ,, и все узлы в этом устройстве изготавливаютс серийно промышленностью , что требует меньших затрат на его реализацию.The proposed device improves the quality of system regulation in statics and dynamics. In addition, it is simplified, and all nodes in this device are mass-produced by industry, which requires less implementation costs.

Claims

Invention Formula

A control device for a positional electric drive that contains a serially connected speed controller, a current controller, the second input of which is connected to, a current sensor, a power amplifier, the outputs of which are directly and through a current sensor connected to the inputs of an electric motor whose shaft is kinematically connected to speed and position sensors The output of the speed sensor is connected to the first input of the speed regulator, the output of the position sensor is connected to one of the inputs of the first comparison unit, the other input of which is connected to the block 3 movement, and the output - with the inputs of the position controller of the second comparator unit and the small mismatch sensor, the output of which is connected to the control input of the first key, the input of which is connected to the output of the position controller, and the output with the second input of the speed regulator, current limiting inputs connected to the time setting device, the multiplication unit, two inputs of which are connected to the output of the speed sensor, and output to the first input of the division unit, the output of which is connected to the second input of the second comparison unit, which output to It is connected with the control input of the second key, the input of which is connected to the output of the speed sensor, characterized in that, in order to improve the accuracy and simplify the device, it has a scale unit and acceleration master, the output of which is connected to the second input of the division unit and to the control the input of the scale unit, the input of which is connected to the output of the second key, and the output to the third input of the speed controller.

Sources of information taken into account in the examination 1. Slazhanovsky OV Unified systems of automatic control of the electric drive. Informstandartlectro, M., 1967, pp.7-9, 35-39.

2. USSR author's certificate No. 195532, cl. Q 05 B 7/00, 1963.

certificate of the USSR 05 V 11/01, 1973.

The certificate of the USSR 05 В 11/01, 1973