SU853606A1

SU853606A1 - Contactless dc servo drive

Info

Publication number: SU853606A1
Application number: SU792844710A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Куличенко; Татьяна Александровна Куличенко
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1981-08-07

Description

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД ПОСТОЯННОГО(54) NON-CONTACT CONTINUOUS DRIVE

II

Изобретение относитс к области автоматического регулировани , может быть испол эовано при создании след щих систем из основе бесконтактных двигателей посто нного тока, оптимальных по быстродействию при сгупенчйтых и линейно измен ющихс входных воздействи х.The invention relates to the field of automatic regulation, can be used in the creation of the following systems from the basis of contactless DC motors, which are optimal in speed with amplified and linearly varying input actions.

В основном авт.свид.Н 566235 описан бесконтактшж след идай привод посто нного тока, содержаишй последовательно соединенные измеритель рассогласовани , предварительный усилитель, первый выпр митель, шнротно-импульсный модул тор, двигатель посто нного тока и редуктор, выход которого соединен с одним из входов измерител рассогласовани , выход двигател через последовательно соеданенные первый тахогенер дтор, второй выпр митель, блок сравнени и первый блок сигнатуры соединен с первым входом первого блока умножени , второй вход которого через второй блок сигнатуры соединен с выходом предварительного усилител , выход - со BTOpbiM входом ДЕ:игател поТОКАBasically auth.SV 566235 describes a non-contact track, select a DC drive containing a serially connected error meter, a preamplifier, a first rectifier, a pulse-snooter modulator, a DC motor and a gearbox, the output of which is connected to one of the inputs the error meter, the motor output is connected through the serially connected first tachogenerator dtor, the second rectifier, the comparison unit and the first signature block are connected to the first input of the first multiplication unit, the second input th through the second signature block connected to the output of the preamplifier, the output - to the input BTOpbiM DE: flow igatel

сто нного тока, выход первого выпр мител соединен со вторым входом блока сравнени .line current, the output of the first rectifier is connected to the second input of the comparison unit.

Недостатком привода вл етс невысокое быстродействие, в процессе работы привод переключаетс на пропорциональный закон управлени . При этом входные воздействи отрабатываютс приводом в скольз щем режиме, что зат гивает врем его переходного процесса.The disadvantage of the drive is its low speed; during operation, the drive switches to proportional control law. In this case, the input effects are processed by the drive in a sliding mode, which delays the time of its transient process.

Целью изобретени вл етс повышение The aim of the invention is to increase

10 быстродействи привода.10 speed drive.

По-тавленна цель достигаетс тем, что в приводе установлены последовательно соединенные первое нелинейное корректирующее устройство и втсфой блок умножени и поIS следовательно соедннашые второй тахогенератор , третий выпр митель и второе иелииейное корректирующее устройство, выход которого соединен с входом блока сравнени , четвертый вход которого соединен .с The objective is achieved by installing in series a first nonlinear correction device and a multiplier unit and a PIS consequently a second tachogenerator, a third rectifier and a second Helium correction device, the output of which is connected to the input of the comparator unit, the fourth input of which is connected, are installed in series. with

выходом третьего выпр мител , п тый вход с выходом первого нелинейного корректирующего устройства, а шестой вход - с выхпдом второго блока умножени , второй вход которого соединен с выходом второго выпр мител , вход второго тахогенёратора соединен с одним из входов измерител рассогласоваии Вход первого нелинейного корректирующего устройства соеданен с выходом первого тахоге нератора. Структурна схема предлагаемого привода приведена на чертеже, где обозначены измеритель рассогласовани 1, предварительный усилитель 2, первый выпр митель 3, широтноимпульсный модул тор 4, двигатель посто нного тока 5, редуктор 6, первый тахогенератор 7, второй выпр митель 8, блок сравнени 9, первый и второй блоки сигнатуры 10, И, первый, второй и третий блоки умножени 12, 13, 14, второй тахогенератор 15, третий вьшр митель 16, первое и второе нелинейные корректирующее устройства 17, 18, исполнительна часть двигател 19, xj - лыходной сигнал i-ro функционального блока. След щий привод работает следующим образом . Измеритель рассогласовани 1 вы вл ет рас согласовани X., между угловыми положени ми входного ©4 и выходного &Q валов привода, которое усиливаетс в предварительном усили теле 2 (коэффициент усилени усилител 2 в бираетс , исход из требовани к динамике привода и, в частном случае, например, может быть равен единице) и через выпр митель 3 подаетс на модул тор 4, который формирует сигнал управлени дл двигател посто нного тока 5. Функционально двигатель посто нного тока 5 может быть представлен в виде последовательного соединени блока умножени 14 и исполнительной части двигател 19 Вал двигател посто нного тока 5 через редуктор 6 соединен с измерителем рассогласовани 1. Дл организации оптимального пер ключени по каналу реверса, содержащему блок сигнатуры (реле реверса) 11, ко входу которого подключен выход измерител рассогласовани 1, и блок умножени 12, выход которого соеданен со вторым входом блока умножени 14, выходной сигнал Хц блока умножши 12 формируетс как произведение двух сомножителей, один из которых представл ет собой знак ошибки системы Xit и получаетс на выходе блока сигнатуры (реле реверса) 11, а другой - знак алгебраической суммы линейных и нелинейных комбинаций кюдулей сигналов ошибки системы хз первой производной от входного сигнала Xt« скорости двигател xs, который определ етс на выходе блока сравнени 9 блоком сигнату ры 10, выход которого подключен к вт( му входу блока умножени 12. Дл получени требуемой алгебраической суммы указанных сигналов в блоке сравнени 9 выходной вал двигател 5 соединен с последовательно соединенными синхронным тахогенератором 7, выпр мителем 8 и нелинейным корректирующим устройством 17, а первый вход измерител рассогласовани 1 св зан с последовательно соединенными синхронным тахогенератором 15, выпр мителем 16 и нелинейным корректирующим устройством 18. Выходы выпр мител 16 и нелине1|ного корректирующего устройства 17 подключены ко входам блока умножени 13. Выходные сигналы первого, второго и третьего выпр мителей 3, 8, 16, корректирующих устройств 17, 18, а также блока умножени 13 суммируютс с соответствующими знаками в блоке сравнени 9, формиру требуемый выходной сигнал Х9 элемента сравнени 9. При наличии входного воздействи 0 gt на входе измерител рассогласовани 1, знак направлени вращени двигател 5 определ етс только знаком сигнала Xj, так как сумма сигналов на выходе элемента сравнени 9 всегда в начальный момент дает положительный знак и, следовательно, в блоке умножени 12 происходит умножение на +1 знака ощибки привода хц, выдел емого блоком сигнатуры (реле реверса) 11. Смена знака управл ющего воздействи х, 2 происходит при смене знака в блоке сравнени 9 и, как следствие, в блоке сигнатуры 10, блоке умножени 12 и блоке умножени 14. При обработке приводом ступенчатых входных воздействий & А в нем реализован оптимальный алгоритм вида Xij sign t Хэгде Х,7 Х,2 - In (1 + Xiz), так как в этом случае сигнал с выхода выпр мител 16 равен нулю, т.е. сигнал на выходе блока умножени 13 и корректирующего устройства 18 та1гже отсутствует. В результате дл организацин оптнмального по быстродействию переходного процесса при ступенчатых и лш{ейноизмеш1инцихс входасых воздействи х в приводе реализован алгоритм управлени вида Хц хц sign 1хз-Хи , + Х, + Х,7 Xit.Xi7 - Xiel. . где х,7 In (1 + Хц); Xl8 (1 + х,) In (1 + Xi«). Таким образом, в качестве, нелинейных корректирующих устройств 17 и 18 в приводе примен ютс устройства с логарифмическими характеристиками. Правомочность использовани такого алгоритма управлени базируетс на прещюжении о том, что входные воздействи отрабатываютс приводом при нулевых, начальных услоэи х . В этом цгчае, если Х| - ошибка привода , а X, - ее перва производна , можно записать следующее равенство: и, использу метод фазовой плоскости, . получить искомое выражение переключающей функции, в которое вход т доступные измере нию координаты и величины Xi«, Хз и Xg, а также нелинейные логарифмические функции одной переменной х,, и х,,. Таким образом, в предложенном приводе за счет введени новых блоков н св зей осуществлена оптимизаци времени переходного процесса, т.е. в 5 раз повышено быстро действие привода. Реализаци введенных в привод блоков неthe output of the third rectifier, the fifth input with the output of the first nonlinear correction device, and the sixth input - with the output of the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second rectifier, the input of the second tachometer generator is connected to one of the inputs of the error meter of the first nonlinear correction device connected with the release of the first tahoge nerator. The structural scheme of the proposed drive is shown in the drawing, where the error meter 1, the preamplifier 2, the first rectifier 3, the pulse-width modulator 4, the DC motor 5, the gearbox 6, the first tachogenerator 7, the second rectifier 8, the comparator unit 9, are indicated The first and second blocks of the signature 10, And, the first, second and third blocks of multiplication 12, 13, 14, the second tachogenerator 15, the third expander 16, the first and second nonlinear correction devices 17, 18, the executive part of the engine 19, xj - output signal i-ro funk tional block. The following drive operates as follows. The error meter 1 detects the matching X racings, between the angular positions of the input 4 and output Q Q drives of the drive shaft, which is amplified in the pre-force by the body 2 (the gain of amplifier 2 is taken based on the requirement for the drive dynamics and, in In particular, for example, it can be equal to one) and through the rectifier 3 is fed to the modulator 4, which generates a control signal for the DC motor 5. Functionally, the DC motor 5 can be represented as a series connection of the multiply 14 and the executive part of the motor 19 The shaft of the direct current motor 5 through the gearbox 6 is connected to the error meter 1. To organize the optimal transfer via the reverse channel containing the signature block (reverse relay) 11, to the input of which the output of the error meter 1 is connected, and multiplication unit 12, the output of which is connected to the second input of multiplication unit 14, the output signal Hz of multiplier unit 12 is formed as the product of two factors, one of which is the error sign of the Xit system and receives at the output of the signature block (relay of the reverse) 11, and the other is the sign of the algebraic sum of linear and nonlinear combinations of cues of error signals of the xs system of the first derivative of the input signal Xt "motor speed xs, which is determined at the output of the comparison block 9 by the signature block 10, output which is connected to the V (mu input of the multiplier 12. To obtain the required algebraic sum of the indicated signals in the comparison block 9, the output shaft of the engine 5 is connected to serially connected synchronous tachogenerator 7, rectifier 8 and not a direct corrector 17, and the first input of the error meter 1 is connected to a series-connected synchronous tachogenerator 15, a rectifier 16 and a non-linear corrective device 18. The outputs of the rectifier 16 and the nonlinear corrective device 17 are connected to the inputs of the multiplier 13. The output signals of the first , the second and third rectifiers 3, 8, 16, the correction devices 17, 18, as well as the multiplication unit 13 are summed up with the corresponding signs in the comparison unit 9, forming the required output signal X9 element and the comparison 9. With the input effect 0 gt at the input of the error meter 1, the sign of the direction of rotation of the engine 5 is determined only by the sign of the signal Xj, since the sum of the signals at the output of the element of comparison 9 always gives a positive sign at the initial moment and, therefore, in the block multiplying 12 multiplies by +1 the sign of the drive error of the signal from the signature block (the reverse relay) 11. The change of the sign of the control actions, 2 occurs when the sign in the comparison block 9 changes and, as a result, in the signature block 10, the multiplication block 12 and multiplier 14. When processing the drive step input & And it implements an optimal algorithm of the form Xij sign t Hegde X, 7 X, 2 - In (1 + Xiz), since in this case the signal from the output of rectifier 16 is zero, i.e. the output signal of the multiplication unit 13 and the correction device 18 is similarly absent. As a result, for the organization of the transient process, which is optimal in speed, with stepwise and lx {linearly mixed input effects in the drive, the control algorithm of the Hz Hz sign 1x3 Xi, + X, + X, 7 Xit.Xi7 - Xiel type is implemented. . where x, 7 In (1 + Hz); Xl8 (1 + x,) In (1 + Xi «). Thus, as nonlinear correction devices 17 and 18, devices with logarithmic characteristics are used in the drive. The legitimacy of using such a control algorithm is based on the presumption that the input actions are processed by the drive under zero, initial conditions x. In this case, if X | - drive error, and X, - its first derivative, we can write the following equation: and, using the phase plane method,. get the sought expression of the switching function, which includes the available measurements of the coordinates and values Xi, Xs and Xg, as well as nonlinear logarithmic functions of one variable x ,, and x ,,. Thus, in the proposed drive, due to the introduction of new blocks of links, the time of the transient process was optimized, i.e. 5 times increased fast drive action. Implementing blocks inserted into the drive

встречает технических трудностей и можетJQmeets technical difficulties and can jq

быть осуществлена с использованием современных средств микрозлектроники.be carried out using modern means of microelectronics.

Claims

the inputs of the error meter, the input of the first non-linear correction device connected to the output of the first tachogenerator. Claims of the invention Non-contact following direct current drive according to the author. swith No. 566235, characterized in that, in order to improve the speed of the drive, there are installed in series the first non-linear correction device and the second multiplication unit and the second tacho generator, the third rectifier and the second non-linear correction device, the code of which is connected to the third input of the comparison unit whose fourth input is connected to the output of the third rectifier, the fifth input to the output of the first non-linear correction device, and the sixth input to the code of the second block multiplying the second input of which is connected to the output of the second rectifier, a second input the tachogenerator is connected to one