SU980241A1

SU980241A1 - Control system for linear dc motor

Info

Publication number: SU980241A1
Application number: SU813294121A
Authority: SU
Inventors: Валерий Сергеевич Крапивин; Сергей Петрович Сарычев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5671
Priority date: 1981-05-28
Filing date: 1981-05-28
Publication date: 1982-12-07

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода промышленных роботов и манипул торов, дозирующих устройств, транспортных, средств, различных исполнительных механизмов автоматики.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drive systems of industrial robots and manipulators, metering devices, vehicles, means, various executive mechanisms of automation.

Известна система управлени линейным двигателем посто нного тока, содержаща усилитель мощности, выполненный в виде тиристорного преобразовател , соединенный посредством распределител с силовыми обмотками двигател , датчики конечных положений кор внутри силовых обмоток (датчики шагов), подключенные к распределителю и программньда блок, представл ющий собой схемы регулируемых задержек фронтов управл ющих импульсов и уставов выходного напр жени усилител мощности. Система работает в режиме самокоммутации. Синхронизаци импульсов управлени в ней осуществл етс автсматически от датчиков шагов, что обеспечивает высокую эффективность использовани двигател по скорости движени кор и величине т гового усили 1.A known control system for a linear direct current motor, comprising a power amplifier made in the form of a thyristor converter, connected by means of a distributor to the power windings of the engine, sensors for the end positions of the core inside the power windings (step sensors) connected to the distributor and a software unit representing the circuits adjustable delays of the fronts of control pulses and charts of the output voltage of the power amplifier. The system operates in self-switching mode. The control pulses in it are synchronized automatically from the step sensors, which ensures high efficiency of the engine utilization in terms of the speed of the core and the pull force 1.

Однако данна система управлени характеризуетс сравнительно невысокой точностью регулировани скорости движени кор и фиксации его в заданном положении.However, this control system is characterized by a relatively low accuracy of controlling the speed of movement of the core and fixing it in a predetermined position.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой вл етс система управлени линейным двигателем посто нного тока, содержаща коммутатор обмоток двигател , св занный входами с датчиками шагов The closest in technical essence to the present invention is a control system of a linear direct current motor, comprising a motor winding switch associated with inputs to step sensors

10 подвижного элемента и выходом усилител мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнени , соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифферен15 цировани , св занного своим входом с входом блока задани и выходом датчика перемещени подвижного элемента Г2.10 of the movable element and the output of the power amplifier connected by the input to the output of the comparison element connected by one of its inputs to the output of the multiple differential block connected by its input to the input of the reference block and the output of the displacement sensor of the movable element G2.

Указанна система реализует уп20 равление скоростью двигател с организацией скольз пдах режимов (высокочастотных автоколебаний). Наличие в системе высокочастотных колебаний приводит к снижению КПД и ухудшению 25 качества движени .This system realizes the control of engine speed with the organization of slide modes (high frequency self-oscillations). The presence of high-frequency oscillations in the system leads to a decrease in the efficiency and deterioration of motion quality.

Цель изобретени - повышение КПД системы.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the system.

Поставленна цель достигаетс тем, что система управлени линейным 30 двигателем посто нного тока, содержаща коммутатор обмоток двигател , св занный входами с датчиками ша.гов подвижного элемента и выходом усилител мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнени , соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифференцировани , св занного своим входом с входом блока задани и выходо датчика перемещени подвижного элемента , снабжена интегратором, суммирующим блоком, блоком компенсации и блоком сравнени , подключенным одним входом к выходу датчика перемещени подвижного элемента, а выходом через последовательно включенные интегратор, блок компенсации и суммирующий блок - к второму входу элемента сравнени , причем второйвход суммирующего блока соединен с выходом блока задани ,The goal is achieved in that the control system of the linear 30 DC motor comprises a motor winding switch connected to the step sensors of the moving element and the output of the power amplifier connected to the output of the reference element connected by one of its inputs to the output of the multiple the differentiation associated with its input with the input of the task unit and the output of the displacement sensor of the movable element is provided with an integrator, a summing unit, a compensation unit and a comparison unit, connected by one input to the output of the displacement sensor of the movable element, and the output through a series-connected integrator, a compensation unit and a summing unit to the second input of the reference element, the second input of the summing unit being connected to the output of the task unit,

. На чертеже изображена функцио-. нйльна схема системы управлени линейным двигателем посто нного тока.. The drawing shows the function. Null diagram of the control system of the linear DC motor.

Система управлени содержит усилитель 1 мощности, через коммутатор 2, соединённый с обмотками линейного двигател 3, датчики 4 шагов подвижного элемента двигател 3, подсоединенные к коммутатору 2, датчик 5 перемещени подвижного элемента , св занный с блоком б задани желаемого значени старшей производной выходной величины и блоком 7 многократного дифференцировани ., подсоединенным через элемент 8 сравнени к усилителю -I мощности, а также последовательно соединенные между собой коммутирующий блок 9, блок lO компенсации, интегратор 11, блок ,12 сравнени и программный блок 13. ;БЛОК 12 сравнени подключен также к выходу датчика 5 перемещени , а суммирующий блок 9 своим выходом подсоединен к входу элемента 8 сравнени .The control system contains a power amplifier 1, through a switch 2 connected to the windings of the linear motor 3, sensors 4 of the moving element of the engine 3 connected to switch 2, a sensor 5 of moving the moving element associated with the block b setting the desired value of the highest derivative output value and multiple differentiation unit 7, connected through the comparison element 8 to the power amplifier -I, as well as switching unit 9 connected in series, lO compensation unit, integrator 11, block 12 and comparing unit 13. The program, comparing unit 12 is also connected to the output of the movement detector 5, and the adder unit 9, its output connected to the input of the comparison element 8.

Система управлени работает следующим образом.The control system operates as follows.

При по влении на выходе программного блока 13 задающего сигнала Х(t) на выходе блока 12 сравнени возникает сигнал рассогласовани , который затем, пройд через блоки 9 - 11 совместно с сигналами, поступающими с выходов блоков б и 7 участвует в формировании управл ющего воздействи на выходе элемента 8 сравнени , Усиленный сигнал с выхода усилител 1 мощности через коммутатор 2 поступает на одну из обмоток двигател 3, Это приводит к формированию т гового усили , обеспечивающего желаемое движение подвижного элемента двигател 3 в соответствии с уравнением, задаваемым блоком 6When a setting signal X (t) at the output of the program block 13 appears at the output of the comparison block 12, a mismatch signal arises, which then passes through the blocks 9-11 together with the signals from the outputs of blocks b and 7 participates in the formation of the control action output of the comparison element 8, the amplified signal from the output of the power amplifier 1 through the switch 2 is supplied to one of the windings of the motor 3. This leads to the formation of a tractive force ensuring the desired movement of the moving element of the motor 3 in accordance with and with the equation given by block 6

Во многих случа х математическа модель линейного двигател пос о нного тока аппроксимируетс системой обыкновенных дифференциальных уравнений третьего пор дка (п 3), Тогда старшей производной выходной величины Х вл етс треть производна - X, где X - выходна величина системы - перемещение подвижного элемента двигател .3, Таким образом блок 6 задани желаемого значени х выполн ет функцию блока задани желаемого уравнени движени системы, разрешенного относительно старшей производной выходной величины. Блок б задани может быть выполнен, например , в виде усилител посто нноготока с суммирующими входами, число которых равно числу выходов блока многократного дифференцировани 7, В этом случае желаемое уравнение движени конструируетс в видеIn many cases, the mathematical model of a linear current-driven motor is approximated by a system of third-order ordinary differential equations (n 3). Then the highest derivative of the output quantity X is the third derivative — X, where X is the output quantity of the system — the displacement of the moving element of the engine. 3. Thus, the block 6 of setting the desired values performs the function of the block setting the desired equation of motion of the system, allowed relative to the highest derivative of the output value. The task block can be executed, for example, in the form of a constant-current amplifier with summing inputs, the number of which is equal to the number of outputs of the multiple-differentiation unit 7. In this case, the desired motion equation is constructed as

иand

ВоХBOX

(1)(one)

+ АдХ ++ Adh +

А,Х + A, X +

где A,A2f AQ,BP - посто нные коэффициенты; Х° - предписанное значение выходной величины на выходе блока 13.where A, A2f AQ, BP are constant coefficients; X ° - the prescribed value of the output value at the output of block 13.

Оценка производных при этом определ етс при помощи блока 7 многократного дифференцировани , инерционность которого характеризуетс передаточной функцией W(P).The evaluation of the derivatives is determined using the multiple differentiation unit 7, the inertia of which is characterized by the transfer function W (P).

Передаточна функци системы управлени нелинейным и нестационарным объектом по старшей производной выходной величины при большом коэффициенте усилени усилител мощное- ти 1 может быть описана выражениемThe transfer function of the control system of a nonlinear and non-stationary object in terms of the highest derivative of the output value with a large gain factor of the power amplifier 1 can be described by the expression

«(,“(,

(2)(2)

Из (2) следует, что в этом случае движение системы подчин етс заданному (1) .From (2) it follows that in this case the motion of the system obeys the given (1).

Астатизм первого пор дка в рассматриваемой системе обеспечиваетс блоками 9 - 12, а передаточна функци системы записываетс в в-идеThe astatism of the first order in the system under consideration is provided by blocks 9-12, and the transfer function of the system is recorded in the c-ide

io(Pbw,,(pj(;- 4p/-Bpio (Pbw ,, (pj (; - 4p / -Bp

W(P).W (P).

50р + (P)-Wj(P)(P)-&o50p + (P) -Wj (P) (P) - & o

Учитыва , что (p, , -, получаемTaking into account that (p,, -, we get

W(P)iW (P) i

60 где .pj- передаточна функци блока 10; и7(р) - передаточна функци блока 11; KO - коэффициент передачи интегратора 11,60 where .pj is the transfer function of block 10; and 7 (p) is the transfer function of block 11; KO - the transfer ratio of the integrator 11,

Выражение (3) позвол ет рассчи65 :тать паргц«1етры блоков системы дл Expression (3) permits the calculation of 65: tat pargts "1 block of system blocks for

Claims

Claim

A control system for a linear DC motor containing a commutator of motor windings connected by inputs to step sensors of a movable element and an output of a power amplifier connected to an output of a comparison element connected by its own input to the output of a multiple differentiation unit connected by its input to the input of the reference unit and the output a moving element displacement sensor, characterized in that, in order to increase the efficiency, it is equipped with an integrator, a summing unit, a compensation unit and a comparator a connection connected by one input to the output of the moving element displacement sensor, and by an output through sequentially connected integrator, compensation unit and summing unit to the second input of the element. comparison, and the second input of the summing block is connected to the output of the job block.