SU993199A1

SU993199A1 - Positioning electric drive control device

Info

Publication number: SU993199A1
Application number: SU813286940A
Authority: SU
Inventors: Евгений Альбертович Орлов; Александр Давидович Поволоцкий; Михаил Николаевич Устюгов; Валерий Борисович Червяков; Валерьян Николаевич Шишаков
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1983-01-30

Description

Изобретение относится к управлению инерционными объектами в ручном и автоматическом режимах, и может быть использовано при синтезе непрерывнодискретного управляющего воздействия с различной скоростью в системах управления объектами различного назначения и в система! автоматического регулирования электропривода.The invention relates to the control of inertial objects in manual and automatic modes, and can be used in the synthesis of continuous-discrete control action at different speeds in control systems for objects of various purposes and in the system! automatic regulation of the electric drive.

Известны двухканальные устройства ₁₀с грубым и точным каналами отсчета для позиционного управления электроприводами С1 ] .Known two-channel device ₁₀ with a coarse and accurate reference channels for positional control of electric drives C1].

Недостатком устройства является невысокая точность. 15The disadvantage of this device is its low accuracy. fifteen

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединенные регулятор скорости, регу-20 лятор тока, второй вход которого соединен с датчиком тока, усилитель мощности, выходы которого непосредственно и через датчик тока соединены с входами электродвигателя, вал которого кинематически связан с датчиком скорости и пен ложения, выход’ датчика скорости Соединен с первым входом датчика статического момента,! второй вход датчика статического момента соединен с датчиком тока, выход датчика положения, ; соединен с одним из входов первого блока. сравнения, другой вход которого соединеЙ с блоком задания перемещения, а выход с входом датчика малых рассогласований регулятора положения и вторым блоком сравнения, другой вход которого связан с блоком умножения и деления, имеющим связь с датчиком статического момента ’ через суммирующее устройство, кбторое производит суммирование сигнала _с датчика статического момента и с задатчика полного момента. Задатчик полного момента связан с регулятором скорости, первый вход которого связан с первым ключом, производящим отключение задать, чика скорости в зависимости от сигнала с второго блока рассогласования, второй вход связан с ключом, который отключает регулятор положения в зависимости от сигнала с датчика малых рассогласова- ₍ний, третий вход связан с’ датчиком скорости, который также подает, сигнал на блок умножения [ 2 ] .The closest in technical essence to the proposed one is a device for controlling a positional electric drive, containing 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 motor inputs, a shaft which is kinematically connected with the speed sensor and the position sensor, the output of the speed sensor is connected to the first input of the static moment sensor ,! the second input of the static moment sensor is connected to the current sensor, the output of the position sensor,; connected to one of the inputs of the first block. a comparison, the other input of which is connected to the displacement task unit, and the output is connected to the input of the sensor of small mismatches of the position controller and the second comparison unit, the other input of which is connected to the multiplication and division unit, which is connected to the static moment sensor through a summing device, which performs signal summation _ from the static moment sensor and from the total moment setter. The total moment controller is connected to the speed controller, the first input of which is connected to the first key that makes the trip; to set the speed charts depending on the signal from the second mismatch unit, the second input is connected to the key, which turns off the position controller depending on the signal from the small mismatch sensor ₍ third, the third input is connected to the 'speed sensor, which also gives a signal to the multiplication unit [2].

Такое устройство не позволяет обеспечить заданную точность при воздействии внешних возмущений в связи с возможным возникновением колебательности контура положения, и как следствие этосистема не является оптимальной качеству регулирования.Such a device does not allow to provide the specified accuracy when exposed to external disturbances in connection with the possible occurrence of oscillation of the position loop, and as a result, this system is not the optimal quality of regulation.

Цель изобретения - повышение точноеустройства и качества регулирова10 где М_п , М_с The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device and the quality of regulation10 where M _p , M _s

ГО, по ти ния. *GO, tit. *

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединенные регулятор скорости, регулятор тока, усилитель, двигатель, кинематически связанный с датчиком скорости, датчиками положения грубого и точного канала, выходами подключенными через устройство синхронизации к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика перемещения, а выход - к третьему входу устройства синхронизации, выходы датчика скорости и датчика тока двигателя подключены к вторым входам регуляторов соответственно скорости и тока и к соответствующим входам блока вычисления тормозного пути, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом регулятора скорости, введены нелинейный элемент и ключ, управляющий вход которого подключен к выходу датчика скорости, информационный вход к ^выходу первого блока сравнения, первый выход - к второму входу второго блока сравнения, а второй выход - через нелинейный элемент к третьему входу регулятора скорости.This goal is achieved by the fact that in a device for controlling a positional electric drive, comprising a speed controller, a current controller, an amplifier, an engine kinematically connected to a speed sensor, coarse and precise channel position sensors, outputs connected through a synchronization device to the first input of the first comparison unit the second input of which is connected to the output of the displacement encoder, and the output to the third input of the synchronization device, the outputs of the speed sensor and motor current sensor The device is connected to the second inputs of the speed and current controllers, respectively, and to the corresponding inputs of the stopping distance calculation unit, the output of which is connected to the first input of the second comparison unit, the output of which is connected to the second input of the speed controller, a nonlinear element and a key are inserted, the control input of which is connected to the output speed sensor, information input to the ^ output of the first comparison unit, the first output to the second input of the second comparison unit, and the second output through a non-linear element to the third input of the controller speed.

На чертеже представлена блок-схема устройства.The drawing shows a block diagram of a device.

Устройство содержит датчик 1 положения грубого канала, датчик 2 положения точного канала, устройство 3 синхронизации, блок 4 сравнения, задатчик 5 перемещения, двигатель 6, усилитель 7, регулятор 8 тока, регулятор 9 скорости, нелинейный элемент 10 с зоной нечувствительности, ключ 11, датчик 12 скорости, датчик 13 тока, блок 14 сравнения, блок 15 умножения, сумматор 16, датчик 17 статического момента, блок 19 деления, блок 20 вычисления тормозного пути.The device comprises a rough channel position sensor 1, an accurate channel position sensor 2, a synchronization device 3, a comparison unit 4, a movement adjuster 5, an engine 6, an amplifier 7, a current controller 8, a speed controller 9, a nonlinear element 10 with a dead zone, a key 11, speed sensor 12, current sensor 13, comparison unit 14, multiplication unit 15, adder 16, static moment sensor 17, division unit 19, braking distance calculation unit 20.

Пусть торможение до полной остановки электродвигателя при равнозамедленном движении определяется выражением ⁵Т= * М_п+ м_с 'Let the braking to a complete stop of the electric motor with equally slow motion be determined by the expression ⁵ T = * M _p + m _s '

- соответственно полный и статистический моменты электродвигателя;- respectively, the full and statistical moments of the electric motor;

- коэффициент пропорциональности;- coefficient of proportionality;

- линейная скорость электродвигателя.- linear speed of the electric motor.

Нелинейный элемент 10 с зоной нечувствительности вводится для устранения колебательного режима работы системы и формирования режима точной отработки заданного воздействия. Величина зоны нечувствительности рассчитывается В соответствии с заданной точностью отработки выходной величины. Элемент 10 включается в работу после грубой отработки заданного воздействия в периодическом режиме работы системы, который исчезает, если сигнал рассогласования с ключа 11 попадает в зону нечувствительности. Отсутствие зоны нечувствительности в реальной системе регулирования приводит к неустойчивому равновесию.A non-linear element 10 with a dead zone is introduced to eliminate the oscillatory mode of the system and the formation of the mode of precise testing of the specified impact. The deadband value is calculated in accordance with the specified accuracy of working out the output value. Element 10 is included in the work after rough processing of a given effect in a periodic mode of operation of the system, which disappears if the error signal from key 11 falls into the deadband. The absence of a dead zone in a real regulatory system leads to unstable equilibrium.

II

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче сигнала на требуемое перемещение от задатчика 5 перемещения сигнал через блок 4 сравнения, ключ 11 и нелинейный элемент 10 попадает на регулятор 9 скорости и затем через регулятор 8 тока и усилитель 7 подается на двигатель 6, который начинает вращаться и через датчик 12 скорости переключает ключ 11. В дальнейшем разгон . идет по каналу задатчика 5 перемещения, блок 4 сравнения, ключ 11, блок 14 ~ сравнения, регулятор 9 скорости, регулятор 8 тока, усилитель 7, двигательWhen a signal is supplied for the required movement from the movement master 5, the signal through the comparison unit 4, the key 11 and the non-linear element 10 enters the speed controller 9 and then through the current controller 8 and amplifier 7 is supplied to the motor 6, which starts to rotate and switches through the speed sensor 12 key 11. Further acceleration. goes along the channel of the displacement adjuster 5, comparison unit 4, key 11, comparison unit 14 ~, speed controller 9, current controller 8, amplifier 7, engine

6. В системе имеется контур тока для формирования прямоугольной диаграммы и обратная связь по скорости для обеспечения устойчивости. Путь торможения вычисляется в блоке 20 вычисления тормозного пути, состоящего из датчика полного момента, сумматора, блоков деления, умножения. Информация о текущем значении угла поступает от датчиков грубого и точного каналов, устройство синхронизации осуществляет переклю5 993199 чение датчиков положения грубого и точного каналов в зависимости от величины рассогласования заданной и текущей координаты, сравнение которых осуществляется в блоке 4 сравнения. Величина рао- 5 согласования с блока 4 сравнения через ключ 11 попадает на блок 14 сравнения, . где сравнивается с величиной необходимого тормозного пути, после чего сигнал подается на регулятор 9 скорости 10 и при их совпадении начинается торможение. При полной остановке двигателя происходит переключение, вследствие чего сигнал рассогласования с блока 4 сравнения падает на нелинейный элемент 15 10, и двигатель начинает поворачиваться в заданную точку. При появлении сигнала на датчике 12 скорости происходит отключение нелинейного элемента 10, и _;двигатель снова тормозится. Этот про- 20 цесс толчков продолжается до тех пор, пока двигатель не попадет в заданную точку с погрешностью, которая определяется зоной нечувствительности нелинейного элемента. 256. The system has a current loop for forming a rectangular diagram and speed feedback for stability. The braking distance is calculated in the block 20 calculation of the braking distance, consisting of a full moment sensor, adder, division blocks, multiplication. Information about the current value of the angle comes from the sensors of the coarse and accurate channels, the synchronization device switches 5 993199 position sensors of the coarse and accurate channels depending on the magnitude of the mismatch between the given and current coordinates, which are compared in the comparison unit 4. The value of pao-5 matching from block 4 comparison through key 11 falls on block 14 comparison,. where it is compared with the value of the required braking distance, after which the signal is supplied to the speed controller 9 and when they coincide, braking begins. When the engine is completely stopped, switching occurs, as a result of which the error signal from the comparison unit 4 falls on the nonlinear element 15 10, and the engine starts to rotate to a predetermined point. When a signal appears on the speed sensor 12, the non-linear element 10 is turned off, and _; the engine brakes again. This process of jolts continues until the engine reaches a given point with an error, which is determined by the deadband of the nonlinear element. 25

Предлагаемое устройство улучшает качество регулирования системы в статике и динамике, т.е. обеспечивает повышение точности позиционирования механизма. 30 гThe proposed device improves the quality of regulation of the system in statics and dynamics, i.e. provides increased accuracy of the positioning mechanism. 30 g

Claims

(54) DEVICE FOR CONTROLLING A POSITIONAL ELECTRIC DRIVE The invention relates to inertial objects management in manual and & in thematic modes, and can be used in the synthesis of a continuous-discrete control action with various speeds in control systems of various objects and in the system of automatic control of electric drive. Two-channel devices are known with coarse and precise reference channels for positional control of G13 drives. The disadvantage of the device is not high accuracy. The closest in technical terms to the present invention is a device. A device for controlling 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 the sensor speed and foam, the speed sensor output is connected to the first input of the static moment sensor, the second input of the static moment sensor is connected to the current sensor, the output of the position sensor is connected to the YAN MI from the inputs of the first block, a comparison, another input to the displacement setting unit, and an output to the sensor input of small mismatches of the position controller and a second comparison unit, the other input to which is connected to the multiplication and division unit connected to the static moment sensor through the summing device, kbtoro0 produces the summation of the signal from the static moment sensor and from the set point of the full moment. The full time setting unit is connected to the speed controller, the first input of which is connected to the first key, the 5 speed switch disconnects the speed sensor depending on the signal from the second error block, the second input is connected to the key that turns off the position controller the small mismatch sensor, the third input is connected to the speed sensor, which also supplies a signal to the C 2 J multiplication block. Such a device does not allow for the provision of a given accuracy under the influence of external disturbances in connection with the possible occurrence of oscillations in the position contour, and as a result of this, the system is not optimal in terms of the quality of regulation. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device and the quality of regulation. The goal is achieved by the fact that a device for controlling a positional electric drive that contains serially connected speed regulator, current regulator, amplifier, motor kinematically connected with a speed sensor, coarse and fine channel position sensors, outputs connected via a synchronization device to the first the input of the first comparison unit, the second input of which is connected to the output of the positioner and the output to the third input of the synphonization device, the outputs of the speed sensor and the motor current sensor The tel is connected to the second inputs of the regulators, respectively, of speed and current, and to the corresponding inputs of the block for calculating the braking distance, the output of which is connected to the first input of the second comparator unit, the output of which is connected to the second input of the speed regulator, a nonlinear element and a key controlling input are introduced which is connected to the output speed of the speed, the information input to the output of the first comparison unit, the first output to the second input of the second comparison unit, and the second output through a nonlinear element to the third input of the control Torus of speed. On drawing1b shows the block-kzhema device. The device contains a coarse channel position sensor 1, an accurate channel position sensor 2, a synchronization device 3, a comparison unit 4, a transfer setpoint 5, a motor 6, an amplifier 7, a current regulator 8, a speed regulator 9, a nonlinear element of dead band , key 11, speed sensor 12, current sensor 13, comparison unit 14, multiplication unit 15, adder 16, momentary sensor 17 (17) moment, dividing unit 19, orbit path calculating unit 20. Let the braking to a complete stop of an electric motor in case of equally slow motion is determined by the expression 4 Mp MC de Mp,, Mj. - respectively, the full and statistical moments of the electric motor; K - coefficient of proportionality; n - linear speed of the electric motor. The nonlinear element of the dead band is introduced to eliminate the oscillatory mode of operation of the system and the formation of the mode of accurate testing of a given effect. The magnitude of the dead band is calculated by JB according to the specified precision of the output value. The element 10 is included in the work after a rough working out of a given effect in a periodic system operation, which disappears if the error signal from the key 11 falls into the dead zone. The absence of a dead zone in a real control system leads to unstable equilibrium. The device operates as follows. When the signal is sent to the required mixing from the moving unit 5, the signal goes through the comparison unit 4, the key 11 and the nonlinear element Yu enters the speed controller 9 and then through the current regulator 8 and the amplifier 7 is fed to the motor 6, which begins to rotate and through the speed sensor 12 switches the key 11. Further, the raagon goes through the movement setpoint 5 channel, the comparison unit 4, the key 11, the comparison unit 14, the regulator 9 is soon (gi, the current regulator 8, the amplifier 7, the engine 6. In the system there is a current loop for the shapes rectangle diagram and speed feedback to maintain stability. The deceleration path is calculated in the deceleration path calculation unit 20. It consists of a full torque sensor, an adder, division blocks, a multiplication. Information about the current angle value comes from the coarse and exact channels , the synphonization device switches the coarse and fine channel position sensors depending on the magnitude of the mismatch of the given and current coordinates, the comparison of which is carried out; in block 4, comp. The magnitude of the matching with block 4 of comparison, via key 11, goes to block 14 of comparison, where it is compared with the required stopping distance, then the signal is sent to speed controller 9 and, if they coincide, braking begins. When the engine is completely stopped, the switching occurs, as a result of which the error signal from the comparison unit 4 falls on the nonlinear element 10, and the engine begins to distort at a given point. When the signal at speed sensor 12 appears, the nonlinear element 1O "is disconnected and the motor brakes again. This process of jolts continues until nqp until the engine reaches a given point with an error that is determined by the dead band of the nonlinear element. The proposed device improves the quality of system regulation in the amplitude and dynamics, i.e. provides increased accuracy of positioning mechanism. Apparatus of the Invention A device for controlling a positional electric drive, comprising a series-connected speed controller, a current controller, an amplifier, a motor, kinematically connected with a date. tick of speed, sensors of coarse and coarse channel, outputs connected via device syn. synchronization to the first input of the crossbar comparing unit, the second input of which is connected to the output of the displacement setpoint, and the output to the third input of the synchronization device, the output of the scsf sensor And the motor current sensor are connected to the second inputs of the speed and current regulators and to the corresponding inputs of the calculator braking distance, the output of which is connected to the first input of the second unit of comparison, the output of which is connected to the second 1NLM input of the speed regulator, characterized in that, in order to improve the accuracy of the device, it contains a nonlinear element and a key whose control input is connected to the output of the speed sensor, an information input to the output of the first blog of the day, the first output to the second input of the second comparison unit, and a second output through the nonlinear element to the third speed controller input. Sources of information taken into account in the examination 1. S. Popov. Next systems, Higher School, 1963, p. 32.

2. USSR author's certificate number 528542, cl. Q 05 B 11 / O1, 1973 (prototype).