SU1198458A1

SU1198458A1 - Device for programmed control of electric drive

Info

Publication number: SU1198458A1
Application number: SU802955722A
Authority: SU
Inventors: Олег Яковлевич Каретный; Александр Михайлович Глумчер; Михаил Николаевич Гашков; Ефим Аронович Гельман
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1985-12-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЮГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержашее задатчик перемещени , подключенный выходом к первому йходу блока сложени и вычитани , соединенного выходом с входом первого делител частоты, подключенного выходом к первому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом Ш1фроанапогового преобразовател . подключенного выходом к первому входу усилител мощности, соединенного выходом с входом двигател , св занного с первым входом фазовращател , соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми входами - с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делител частоты, вход которого св зан с выходом генератора опорного напр жени и вторым входом блока сложени и, вычитани , отличающеес тем, что, с целью повышени точности устройства, в него введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напр жени и третий делитель (Л частоты, соединенный входом с выходом формировател импульсов, а выходом - с управл ющим входом триггера, подключенного выходом к первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напр жени , а выходом - с входом одновибратора, подключенного выхосо дом к установочному входу триггера и пер00 4 вому входу измерител напр жени , соединенного вторым входом с выходом фильтра, сл а выходом - со входом усилител мощносСХ ) ти.A DEVICE FOR NUMBER CONTROL OF A ELECTRIC DRIVE, containing a motion setter, connected by an output to the first input of the addition and subtraction unit connected by an output to the input of a first frequency divider connected by an output to the first input of a phase discriminator connected by an output to the input Sh1 of the frequency distributor, connected to the first input of the phase discriminator connected by an output to the input of the Frequency Distributor connected to the first input of the phase discriminator connected by the output to the Input Sh1 of the frequency distributor connected to the first input of the phase discriminator connected by the output to the Input Sh1 of the frequency distributor connected to the first input of the phase discriminator connected by the output to the Input Sh1 of the phase discriminator connected to the first input of the phase discriminator connected to the input of the Frequency Divider. connected to the output to the first input of the power amplifier connected to the output of the engine connected to the first input of the phase shifter connected to the output through a filter connected in series, the first amplifier and pulse shaper to the second input of the phase discriminator, and the second inputs to the outputs of the second and third amplifiers, respectively connected by inputs to the outputs of the second frequency divider, the input of which is connected with the output of the reference voltage generator and the second input of the addition and subtracting unit, exc In order to improve the accuracy of the device, a trigger, a one-shot, a counter, a voltage meter and a third divider (L frequency connected by the input to the output of the pulse generator and the output to the control input of the first trigger) are entered into it. the input of the counter connected by the second input to the output of the reference voltage generator, and the output to the input of a single vibrator connected by an output to the installation input of the trigger and the first input 4 of the voltage meter connected by the second input to swing filter slabs and output - to the input of amplifier moschnosSKH) ti.

Description

1one

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано в широкодиапазонных автоматических системах управлени электроприводами, например, машин термическрй резки и станков с программным управлением.The invention relates to automation and can be used in wide-range automatic control systems for electric drives, for example, thermal cutting machines and software-controlled machine tools.

Известно устройство с программным управлением , содержащее блок задани программы , датчик обратной св зи по положению , первый узел сравнени , второй узел сравнени , преобраз.ователь, двигатель и тахогенератор , механически св занный с двигателем ij.A software control device is known which contains a program task block, a position feedback sensor, a first comparison node, a second comparison node, an converter, a motor, and a tacho generator mechanically coupled to an ij motor.

К недостаткам данного устройства вл етс по вление ошибки по положению вследствие наличи в сигнале обратной св зи по скорости пульсаций. Неточность и люфты механического сочленени тахогенератора с двигателем также снижают качество работы устройства. Кроме того, кинематика устройства достаточно сложна.The disadvantage of this device is the occurrence of a position error due to the presence of feedback in the signal on the ripple speed. The inaccuracy and play of the mechanical coupling of the tachogenerator with the engine also reduce the quality of the device. In addition, the kinematics of the device is quite complicated.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство, содержащее генератор опорных сигналов, выход которого соединен с входом первого делител частоты, первый и второй выходы которого соответственно подключены к первому и второму усилител м , выходы которых соответственно св зан со статорными обмотками индукционного фазовращател , который механически св зан с двигателем, выходы задающего генератора и генератора опорных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока сложени -вычитани , а его выход через второй делитель частоты - с первым входом фазового дискриминатора, выход которого через цифроаналоговый преобразователь св зан с первым входом тиристорного преобразовател (усилител мощности), выход которого подключен к двигателю, выход индукционного фазовращател через последовательно соединенные фильтр, третий усилитель и формирователь соединен с вторым входом фазового дискриминатора, выход тахогенератора, механически соединенного с двигателем, подключен к второму входу тиристорного преобразовател 2.Closest to the present invention is a device comprising a generator of reference signals, the output of which is connected to the input of the first frequency divider, the first and second outputs of which are respectively connected to the first and second amplifiers, the outputs of which are respectively connected to the stator windings of the induction phase shifter. is connected with the engine, the outputs of the master oscillator and the generator of the reference signals are connected respectively to the first and second inputs of the addition-subtraction unit, and its output through the second frequency converter - with the first input of the phase discriminator, the output of which is connected to the first input of the thyristor converter (power amplifier), the output of which is connected to the motor, the output of the induction phase rotator through the series-connected filter, the third amplifier and the driver are connected to the second input of the phase discriminator , the output of the tachogenerator, mechanically connected to the motor, is connected to the second input of the thyristor converter 2.

К недостаткам устройства следует отнести низкую точность работы, особенно на малых скорост х, вследствие пульсации в контуре скорости, несимметрии характеристики тахогенератора и неточности сочленени его с двигателем. За пределами контура скорост остаетс редуктор св зи двигател с датчико положени . Недостатком вл етс также сложность устройства , вследствие применени специального датчика скорости - тахогенератора и наличие механического сочленени его с двигателем.The disadvantages of the device include the low accuracy of operation, especially at low speeds, due to the pulsation in the speed loop, the asymmetry of the tachogenerator, and the inaccuracy of its coupling with the engine. Outside the speed loop, the motor gear reducer with the position sensor remains. The disadvantage is also the complexity of the device, due to the use of a special speed sensor - tachogenerator and the presence of a mechanical articulation with the engine.

84588458

Цель изобретени - повышение точности устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл программного управлени The goal is achieved by the fact that in the device for software control

5 злектроприводом, содержащее задатчик перемещени , подключенный выходом к первому входу блока сложени и вычитани , соединенного выходом с входом первого делител частоты, подключенного выходом к пер10 вому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом вдфроаналогового преобразовател , подключенного выходом к первому. входу усилител мощности, соединенного выходом с входом двигател ,5 with an electric drive containing a motion control device connected by an output to the first input of an addition and subtraction unit connected by an output to an input of a first frequency divider connected by an output to the first input of a phase discriminator connected by an output to an input of an analog converter connected by the output to the first. the input of the power amplifier connected to the output of the engine,

15 св занного с первым входом фазовращател , соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов - со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми15 connected to the first input of the phase shifter, connected by an output through a filter connected in series, the first amplifier and the pulse shaper - with the second input of the phase discriminator, and the second

20 входами - с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делител частоты, вход которого св зан с выходом генератора опорного напр жени и вторым входом бло25 ка сложени и вычитани , введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напр жени и третий делитель частоты, соединенный входом с выходом формировател импульсов , а выходом - с управл ющим входом20 inputs - with the outputs of the second and third amplifiers, respectively, connected by inputs to the outputs of the second frequency divider, whose input is connected to the output of the reference voltage generator and the second input of the addition and subtraction block, are entered trigger, one-shot, counter, voltage meter and third a frequency divider connected by an input with an output of a pulse former, and an output with a control input

30 триггера, подключенного выходом у первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напр жени , а выходом - с входом одновибратот i pa, подключенного выходом к установочному30 trigger connected by the output at the first input of the counter, connected by the second input to the output of the reference voltage generator, and by the output to the one-input input i pa connected by the output to the installation

, входу триггера и первому входу измерител напр жени , соединенного вторым входом с выходом фильтра низкой частоты, а выходом - с входом усилител мощности. На фиг. 1 приведена функциональна схе .Q ма устройства дл программного управлени электроприводом; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства. Устройство содержит второй генератор 1 опорного напр жени , второй делитель 2the trigger input and the first input of the voltage meter connected by the second input to the output of the low-frequency filter, and the output to the input of the power amplifier. FIG. 1 shows a functional diagram of the device for software control of the drive; in fig. 2 - timing diagrams for the operation of the device. The device contains the second generator 1 reference voltage, the second divider 2

., частоты, второй 3 и третий 4 усилители, задатчик 5 перемещени , блок 6 сложени и вычитани , первый делитель 7 частоты, фазовый дискриминатор 8, цифроаналоговый пре-, образователь 9, усилитель 10 мощности, двигатель II, фазовращатель 12, фильтр 13, первый усилитель 14, формирователь нмпульсов 15, третий делитель 16 частоты, триггер 17, счетчик 18, одновибратор 19 и измеритель 20 напр жени .., frequencies, second 3 and third 4 amplifiers, displacement setpoint 5, addition and subtraction unit 6, first frequency divider 7, phase discriminator 8, digital-to-analog preamplifier 9, power amplifier 10, engine II, phase shifter 12, filter 13, the first amplifier 14, the pulse driver 15, the third frequency divider 16, the trigger 17, the counter 18, the one-shot 19 and the voltage meter 20.

55 Устройство работает следующим образом.55 The device operates as follows.

Генератор опорного напр жени 1 посыпает импульсы частотой IQ во второй делитель частоты 2, формирующий две последовательности пр моугольных импульсов , сдвинутых на 90, которыми запитываютс статорные обмотки индукционного фазовращател 12 через второй 3 и третий 4 усилители. Выходной сигнал индукционного фазовращател 12 поступает на фильтр 13. На выходе фильтра 13 получают синусоидальное напр жение U частотой iJ,J Jфaзa которого несет информацию о положении вала двигател 11. Это напр жение через первый усилитель 14 поступает на формирователь 15 импульсов, на выходе которого образуетс последовательность импульсов Um сформированных в момент пересечени нул синусоидальным напр жением )фд , поступающим от фильтра 13 через первый усилитель 14.. Сигнал с задатчика 5 перемещени поступ ет на первый вход блока 6 сложени и вы читани , а на второй его вход - сигнал с генератора 1 опорного напр жени . Суммарный сигнал, проход через первый делитель 7, приходит на фазовый дискриминатор 8 (сигнал 1), на второй вход КОТОРОГО приход т импульсы Ида от формировател 15 импульсов. Фазомодулированный входной сигнал УЗ несущий информацию о задаваемом перемещ нии, .сопоставл етс с сигналом U р обратной св зи по положению с фазовращател 12 - датчика положени . На выходе фазового дискриминатора 8 образуетс сигнал U импульсной формы, знак и скважность которого пропорциональн разности между сигналом задани и сигналом датчика обратной св зи по положению. После цифроаналогового преобразовател 9 сигнал посто нного тока (1 поступает на первый вход усилител 10 мощности, который используетс в качестве задани скорос ти на скоростной контур. Одновременно с зтим отмер ют (от моме та ig перехода через- нуль напр жени на выходе индукционного фазовращател ) врем , где Сц- врем измерени ; 11 - число полупериодов измерени ; ig - частота напр жени питани фазовра . щател . Число полупериодов измерени п выбирают с учетом соотношени -4tc|2iBM..c-0 где - максимальна частота вращени вала индукционного фазовраща тел . При вращении вала инротсциошюго фазовращател с частотой ig частота сигнала .Ua, на его выходе . , поэтому через врем -Гц (момент времени t, ) мгновенное значение напр же1ги на выходе фазовращател U ,ti,rizio, 3) где А - амплитуда сигнала на выходе индук tционного фазовращател . Выражение (3) может быть преобразовано к виду ||t I fТ1 v s h-iB2T При достаточно малых значени х п 1,2,3 выражение (4) мало отличаетс от величины U-j определ емой выражением п , т. а. зафиксированное мгновенное значение напр жени на выходе индукционного фазовращател и пропорционально частоте вращени вала фазовращател и, следовательно, может быть использовано в качестве сигнала обратной св зи по скорости U(. . Соотношение (4) показывает св зь между частотой вращени вала фазовращател ig и зафиксированным уровнем напр жени . Дл этого сигнал (J q, с выхода формиро- вател 15 импульсов поступает на вход третьего делител 16 частоты. Коэффициент делени частоты выбираетс в зависимости от выбранного числа полупериодов измерений и . Дл п : 2i+ I (где i 0,1...) коэффициент делени может быть выбран равным единице, т. е. третий делнтель частоты 16 может отсутствовать. Дл Ь - 2i (где - 1,2) коэффициент делени К i п На фиг. 2 показаны временные диаграммы дл случа К 2. В момент перехода через нуль сигнала и л на выходе фильтра 13 положительным фронтом импульса на выходе третьего 16 делител частоты триггер 17 по первому входу устанавливаетс в состо ние, которое разрешает счет счетчику 18 (в исходном состо нии триггер 17 находитс в таком состо нии, что своим выходным сигналом удерхдавает одновибратор 19 в нулевом состо нии). Счетчик 19 после прихода импульса за Номером .M,.i, где i - частота генератора опорного тапр переполн етс и, следовательно, обнул етс и начинает заполн тьс заново. В момент обнулени счетчика 18 (после прихода импульса за номером N ) запускаетс одновибратор 19 и вырабатывает короткий импульс Ug, поступающий на первй вход измерител напр жени , на второй вход которого поступает синусоидальный сигнал Ujp с выхода фильтра 13. Таким образом, на измерителе 20 напр жени запоминаетс уровень напр жени в соответствии с (4). Сигнал U-fj с выхода измерител 20 напр жени подаетс на второй вход усилител мощности 10, где сравниваетс с сигналом llfi ошибки по положению, который подаетс 586 на его второй вход.Усиленный разностный сигнад О р поступает на двигатель 11. Описанный процесс циклически повтор етс с частотой, определ емой частотой импульсов выходе делител частоты 16. Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность программного управлени электроприводом вследствие охвата контуром скорости датчика обратной св зи по положению и информационного редуктора датчика положени . В контуре скорости отсутствуют пульсации. Обеспечиваетс высока линейность и симметричность сигнала обратной св зи по скорости. Качество работы устройства повышаетс также вследствие отсутстви механического сочленени датчика скорости и двигател , что упрощает устройство.The reference voltage generator 1 sprinkles pulses of frequency IQ into the second frequency divider 2, forming two sequences of square pulses shifted by 90, which feed the stator windings of the induction phase shifter 12 through the second 3 and third 4 amplifiers. The output signal of the induction phase shifter 12 is fed to the filter 13. At the output of the filter 13, a sinusoidal voltage U is obtained, the frequency iJ, J of which carries information about the position of the motor shaft 11. This voltage goes through the first amplifier 14 to the pulse shaper 15, the output of which is a sequence of pulses Um formed at the time of crossing zero zero sinusoidal voltage) fd, coming from filter 13 through the first amplifier 14 .. The signal from the displacement setter 5 is fed to the first input of the adding unit 6 and you are reading, and at its second input - a signal from the generator 1 of the reference voltage. The total signal, the passage through the first divider 7, arrives at the phase discriminator 8 (signal 1), the second input of which receives Ida pulses from the driver 15 pulses. The phase-modulated input signal UZS carrying information about the specified displacement, is compared with the feedback signal U p by position feedback from the phase shifter 12 - the position sensor. At the output of the phase discriminator 8, a pulse form signal U is generated, the sign and duty cycle of which is proportional to the difference between the reference signal and the position feedback sensor signal. After the digital-to-analog converter 9, a DC signal (1 is fed to the first input of the power amplifier 10, which is used as a speed reference for the speed loop. Simultaneously with this measurement, (from the time ig of the junction voltage at the output of the induction phase shifter) time, where Cs is the measurement time; 11 is the number of half-periods of measurement; ig is the frequency of the supply voltage of the phase switch. The number of half-periods of measurement n is chosen taking into account the ratio -4tc | 2iBM..c-0 where is the maximum frequency of rotation of the inductive phase shaft when rotating the shaft of an inrotstsiyuchyu phase shifter with frequency ig signal frequency .Ua, at its output. therefore, through time-Hz (time t,) the instantaneous voltage value at the output of the phase shifter U, ti, rizio, 3) where A - the amplitude of the signal at the output of the induction phase shifter. Expression (3) can be transformed to the form || t I fТ1 v s h-iB2T For sufficiently small values of n 1,2,3, expression (4) differs little from the value U-j defined by the expression n, m. A. fixed instantaneous voltage at the output of the induction phase shifter and proportional to the frequency of rotation of the shaft of the phase shifter and, therefore, can be used as a feedback signal on the speed U (.. The relation (4) shows the relationship between the rotation frequency of the shaft of the phase shifter ig and the fixed level voltage. For this, the signal (J q, from the output of the pulse shaper 15 is fed to the input of the third frequency divider 16. The frequency division factor is chosen depending on the selected half-period for measurements. For p: 2i + I (where i is 0.1 ...) the division factor can be chosen equal to one, i.e. the third frequency divider 16 can be absent. For b - 2i (where is 1.2) the division factor C i p Fig. 2 shows time diagrams for the case of K 2. At the time of zero crossing of the signal and l at the output of the filter 13, the positive edge of the pulse at the output of the third 16 frequency divider trigger 17 at the first input is set to a state that permits counting 18 (in the initial state, the trigger 17 is in such a state that its output signal is A single-shot 19 is in the zero state). The counter 19 after the arrival of the pulse behind the Number .M, .i, where i is the frequency of the generator of the reference tap, overflows and, therefore, is zeroed and begins to fill up anew. At the moment of zeroing of the counter 18 (after the arrival of the pulse behind the number N), the one-shot 19 is triggered and produces a short pulse Ug arriving at the first input of the voltage meter, the second input of which receives the sinusoidal signal Ujp from the output of the filter 13. Thus, on the meter 20 The voltage level is stored in accordance with (4). The signal U-fj from the output of voltage meter 20 is supplied to the second input of power amplifier 10, where it is compared with the position error signal llfi, which is fed 586 to its second input. The strong differential signal O p is fed to the motor 11. The described process repeats cyclically with a frequency determined by the frequency of the pulses of the output of the frequency divider 16. The proposed device allows to increase the accuracy of the programmed control of the electric drive due to the coverage of the position feedback speed sensor and the information speed position sensor There are no pulsations in the speed loop. The linearity and symmetry of the speed feedback signal is high. The quality of the device also increases due to the absence of a mechanical coupling between the speed sensor and the engine, which simplifies the device.

Claims

DEVICE FOR SOFTWARE CONTROL OF ELECTRIC DRIVE, containing displacement controller, connected by output to the first input of addition and subtraction unit, connected by output to input of first frequency divider, connected by output to first input of phase discriminator, connected by output to digital-to-analog converter input, connected by output to power amplifier connected by the output to the input of the motor, connected to the first input of the phase shifter, connected by the output through phi connected in series the liter, the first amplifier and the pulse shaper - with the second input of the phase discriminator, and the second inputs - with the outputs of the second and third amplifiers, respectively, connected by the inputs to the outputs of the second frequency divider, the input of which is connected to the output of the reference voltage generator and the second input of the addition and subtraction unit characterized by gem, in order to increase the accuracy of the device, a trigger, a single vibrator, a counter, a voltage meter and a third frequency divider connected to the input with the output of the pulse shaper are introduced into it s, and the output - with the control input of the trigger connected to the first input of the counter connected to the second input with the output of the reference voltage generator, and the output to the input of the one-shot connected to the installation input of the trigger and the first input of the voltage meter connected by the second input to the output filter, and output - with the input of a power amplifier.

™ SU „„ 1198458