Устройство для синхронного управления приводами
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ
Союз Советских
Социапистических
Республик
<„,868814 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.з
G 08 С 19/44 а 0Ь В 11/01 (22) Заявлено 230379 (21) 2739776/18-24 с присоединением заявки М(23) Приоритет—
Государствеииый комитет
С С С Р по делам изобретеиий и открытий
Опубликовано 300981 Бюллетень Hо 36
Дата опубликования описания 30.0981 (53) УДК ez-Ьо (088.8) (72) Автор изобретения
В Ф Русинов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПРИВОДАМИ
Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может найти применение для обеспечения синхронного перемещения или вращения механичес5 ки не связанных друг с другом исполнительных органов-регуляторов.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее многообходной датчик угла - синусно-ко- io синусный вращающийся трансформатор, приемник углового перемещения с исполнительным двигателем на валу (1).
Статорные обмотки вращающихся трансформаторов- датчиков объединены трехпроводной линией перекрестной связи каналов управления, обмотки возбуждения их подключены к сети переменного напряжения, а квацратурные обмотки, развернутые относительо но обмоток возбуждения на 90 — к 20 первым входам соответствующих блоков сравнения. Формирователями синхросигналов в известном устройстве являются сами датчики угла; а непосредственными источниками синхросигналов - их квадратурные обмотки. Синхросигнал в каждом канале управления пропорционален синусу угла рассогласования между датчиком угла этого
Канала и средним угловым положением 30 датчиков всех остальных каналов.
3а счет совмещения в каждом датчике угла также функции формирователя синхросигнала благодаря использованию конструктивной особенности синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, схема известного устройства обладает предельной простотой.
Однако в большинстве известных многообходных датчиков угла (реостатных, емкостных, пневмогидравлических, фотоэлектрических и т.п.) совмещение приведенных функций неосуществимо, что ограничивает область применения, устройства.
Другим недостатком устройства является невозможность оперативного изменения в нем взаимного расположения синхронно управляемых сервоприводов (связанных с ним исполнительных органов), что ограничивает функ"циональные возможности устройства, как элемента системы многосвязного регулирования. Необходимость в коррекции положения сервоприводов или их датчиков положения возникает при замене одного из перечисленных элементов на резервный, как правило,. не вполне идентичный заменяемому даже в устройстве с фиксированным от
868814 носительным сдвигом синхронно управляемых исполнительных органов.
Цель изобретения — расширение .функциональных воэможностей и области применения.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее в каждом канале управления после довательно соединенные многообходной, датчик угла, фазовращатель, формирователь сиихросигналов и блок сравнения, второй вход которого подключен 10 к источнику управляющего сигнала, введены три сумматора, три элемента сравнения и в каждый канал управления два вентиля, причем три выхода фазовращателей соединены с первыми, вторыми и третьими входами формирователей синхросигналов и со входами соответственно первого, второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора подключен к первым входам первого и третьего элемента сравнения и к четвертым входам формирователей синхросигналов, выход второго сумматора — к первому входу второго и к второму входу первого элементов сравнения и к пятым входам формирователей синхросигналов, выход третьего сумматора — к вторым входам второго и третьего элементов сравнения и к шестым входам формирователей синхросигналов, седьмые, восьмые и 30 девятые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов сравнения, и в каждом канале управления выход формирователя синхро сигналов соединен через первый вен- 35 тиль.с управляющим входом фазовращателя, а выход блока сравнения через второй вентиль — с соответствующим приводом. Кроме того, формирователь синхросигналов состоит из четвертого, пятого и шестого элементов сравнения, трех умножителей, выходами подключенных к четвертому сумматору, выход которого подключен к выходу формирователя синхросигналов, первые входы элементов сравнения подключены к первому, второму и третьему входам формирователя синхросигналов, четвертый, пятый и шестой, входы которого подключены к вторым входам элементов сравнения, выходы которых подключены соответственно к первым входам блоков умножения, вторые входы которых подключены к седьмому, восьмому и девятому входам формиро- 55 вателя синхросигналов.
Устройство работоспособно при использовании в сервоприводах многообходных датчиков любого известного типа, но в устройствах промышленной автоматики наибольшее применение в качестве датчиков угла нашли сельсины. Фазовращатель может быть выполнен в виде дифференциального сель сина.
На чертеже показано предлагаемое устройство.
Каждый канал управления (на чертеже показаны лишь два канала) содержит сервопривод l с многообходныМ датчиком 2 углового положения его рабочего вала — сельсином, фазовращатель 3 выходных сигналов датчика, выполненный на дифференциальном сельсине 4 и кинематически связанном с ним реверсивном двигателе 5, форми.рователь 6 синхросигнала, выполненный на элементах сравнения 7,8 и 9, умножителях 10,11 и 12 и сумматоре
13, блок 14 сравнения и два вентиля
15 и 16. Общие для всех каналов цепи перекрестной связи выполнены на сумматорах 17, 18 и 19 и элементах сравнения 20,21 и 22.
Обмотка возбуждения сельсина-датчика 2 подключена к сети переменного напряжения U q, а обмотка синхронизации — к первичной обмотке дифференциального сельсина 4. Обмотка синхронизации сельсина 2, а также первичная и вторичная обмотки дифференциального сельсина 4 имеют по три вывода — по числу пространственно-модулируемых параметров датчика. Первые входы элементов 7,8,9 подключены соответственно к первому, второму и третьему выводам вторичной обмотки сельсина 4, а выходы — к первым входам элементов соответственно
10,11,12. Входы сумматора 13 подключены к выходам элементов 10,11,12, а выход — к сигнальному входу вентиля 16 и к первому входу блока 14, второй вход которого подключен к источнику управляющего сигнала Ug> .
Выход вентиля 16 подключен к входу реверсивного двигателя 5. Вход вентиля 15 подключен к выходу блока 14, а выход — к входу сервопривода 1 °
Запирающие входы вентилей 15 и 16 подключены к источнику сигнала Up определяющему режим работы устройства. При Up=1 предлагаемое устройство находится в режиме синхронного управления сервоприводами по сигналу U>>, тогда все вентили 15 открыты, а вентили 16 — закрыты. При
Up-0 устройство переходит в режим автоподстройки и индивидуального управления сервоприводами (цепи индивидуального управления сервоприводами не показаны), тогда вентили
16 открыты, а вентили 15 — закрыты.
Входы сумматора 17 подключены к первым выводам всех сельсинов 4, а выход - к первому входу элемента 20 и ко второму входу элемента 22. Входы сумматора 18 подключены ко вторым выводам всех сельсинов 4, а выход — к первому входу элемента 21 и ко второму входу элемента 20.
Входы сумматора 19 подключены к третьим выводам всех сельсинов, а выход - к первому. входу элемента 22
868814
Н момент.,включения сервоприводы 1 находятся в некотором произвольном состоянии, при котором сельсины-датчики 2 занимают угловое положением( а дифференциальные сельсины 4 — ф, j=l 2... — порядковый номер канала управления. При этом, если сигнал
Up = О, вентили 16 открыты, вентили 15 закрыты и сервоприводы 1 остаются неподвижными (их входы закрыты). Напряжение на первом, втором и третьем выходах j-ro (любого) сельсина-датчика 2 записаны в виде
Uo sin+
0у = 0рзхп (с +120 ); (1)
Ug — Ugsin (dj +240 ) а однойменные напряжения на выходах дифференциального сельсина 4 в виде
Оц К0o»n (*j ю )
U2> = К0оз1п (д. — 9> + 120 ); (2)
Ug = KUgsin(d. - Aj + 240 ), где 0ф - амплитуда огибающей напряжения на фазах обмотки синхронизации датчика 2, а К вЂ” коэффициент трансформации между первичной и вторичной обмотками сельсина 4. В соответствии с логикой работы устройства, записываем выражения для напряжений на выходах сумматоров 17,18 и 19:
1 п
Uq = — P U
02
1 п (3)
П Я=л
l n
М п9„
n = 2,3,4... — число каналов управления; выражения для напряжений на выходах элементов сравнения 20, 21 и 22:
U 1 = Ug — 01)
02 0З) (4)
09л 03
Выражения для напряжений на выходах элементов сравнения 7,8 и 9:
Цц = 0Ч- 0 >
Ugj = Ug — Ug, (5)
IAl
U« = U9; — U
Выражения для напряжений на выходах умножителей 10,11 и 12г !
И
U4i U j 02% i
INI !И
0М
INI 1Ы
U8 US и (9) при увеличении модуля Uq> вьме определенного порогового значения вся группа сервоприводов приходит в движение., Вследствие некоторой иеидентичности сервопривадов или различия нагрузок мгновенные скорости движе,ния их оказываются разными. Равенство (9) нарушается и на выходах формирователей 6 появляются синхросигналы. При этом полярность их такова, у что результирующие сигналы на вхо(6) и к второму входу элемента 21. Выходы сумматоров 17,18 и 19 подключены также ко вторым входам элементов 7,8 и 9 соответственно всех каналов управления, а выходы элементов 20,21 и 22 - ко вторым входам элементов 12 10 и 11 соответственно всех каналов управления.
Устройство работает следующим образом.
Выражение для напряжения на выходе сумматора 13 j-го канала: м м м
+02 +03) ц (7)
После последовательной подставки значений переменных 0„>,02,0 (2)
Э в выражения (3) — (7), получается следующая форма сигнала 0
Uog KcUo sin аЭ г (8) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, а IIj — разность между значе-!
О нием угла (*„ -1g ), отнесеннрга,к. ,сельсинам 2 и 4 данйого (3-ro) кана- . ла, и средним значением от углов такого же вида, по отнесенным к парам сельсинов 2 и 4 всех каналов управления в целом. НапРяжение Uo> в каждом (j-ом) канале управления рассматриваемого устройства является синхросигналом и имеет такую же форму, как и синхросигналы в известном устройстве. Существенная разница состоит в том, что в предлагаемом устройстве этот синхросигнал получен от многообходных датчиков угла любого типа. .Таким образом, установлено, что
25 при включении устройства в режиме автоподстройки (Up = О), на выходах формирователей 6 всех каналов управления появляются синхросигналы вида (8). Так как вентили 16 в данном
3Q режиме открыты, то синхросигналы поступают к входам реверсивных двигателей 5. Двигатели приходят в движение, поворачивая роторы сельсинов
4 до тех пор, пока каждый из них не установится в положение, при котором справедливо равенство
* 1 (Q. " =*
С момента выполнения равенства (9) синхросигналы на выходах форми4Q рователей б становятся равными нулю и движение реверсивных двигателей 5 прекращается. Устройство гбтово к ,переходу в режим синхронного управления сервоприводами 1.
При изменении сигнала режима на
Up = 1 вентили 16 запираются, вентили 15 открываются и входы сервоприводов 1 оказываются подключенными к выходам соответствующих блоков 14 сравнения. Сигнал на выходе каждого из этих блоков равен либо алгебраической сумме сигнала U()> и Uo>, либо является некоторой нелинейной функцией этих сигналов в зависимости от логики работы блоков 14. Практически, 868814, дах отстающих сервоприводов увеличиваются, на входах опережающих — уменьшаются, скорости сер. воприводов выравниваются и движение их, в среднем, происходит синхронно.
При уменьшении управляющего сигнала ниже .порогового значения сервоприводы останавливаются. Взаимное расположение синхронно управляемых сервоприводов в прилагаемом чертеже может быть сравнительно быстро изменено в любых пределах. Для этого устройство переводится в режим автоподстройки, а сервоприводы — по цепям индивидуального управления (не показаны) — устанавливаются в требуемое положение. При этом реверсивные. 15 двигатели 5 практически мгновенно обрабатывают возникающий разбаланс в парах датчик — дифференциальный сельсин до выполнения равенства(9).
Таким образом, после перевода уст- щ ройства в режим синхронного управления движение сервоприводов происходит уже с вновь установленным их взаимным расположением.
Приемники угловых перемещений 3 выходных сигналов датчиков выполнены полностью на элементах электроники. Элементы 7,8 и 9 сравнения выполнены на трансформаторах напряжения. При этом первый вывод первичной обмотки каждого трансформатора 30 является первым входом соответствующего элемента сравнения, а выводы вторичной обмотки — его выходом.
Вторые выводы первичных обмоток трансформаторов — вторые входы всех одно- 35 именных элементов сравнения — электрически объединены.
Предлагаемое изобретение расширяет функциональные возможности устройства за счет более оперативного из- 4р менения взаимного расположения управляемых сервоприводов, дает возможность получить синхросигналы от реостатных, емкостных, пневмогидравлических фотоэлектрических датчиков угла, что расширяет область применения устройства.
Формула изобретения
1. Устройство для синхронного упРавления приводамиг содержащее в каждом канале управления последовательно соединенные многообходной датчик угла, фазовращатель, форми, рователь синхросигналов и блок сравнения, второй вход которого подключен к источнику управляющего сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и области применения устрой"тва в него введены три сумматора, три элемента сравнения и в каждый канал управления два вентиля, причем три выхода фазовращателей соединены с первыми, вторыми и третьими входами формирователей синхросигналов и со входами соответственно первого, второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора подключен к первым входам первого и третьего элемента сравнения, и к четвертым входам формирователей синхросигналов, выход второго сум-. матора — к первому входу второго и к второму входу первого элементов срав" нения и к пятым входам формирователей синхросигналов, выход третьего сумматора — к вторым входам второго и третьего элементов сравнения и к шестым входам формирователей синхросигналов, седьмые, восьмые и девятые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов сравнения, и в каждом канале управления выход формирователя синхросигналов соединен через первый вентиль с управляющим входом фазовращателя, а выход блока сравнения через второй вентиль — с соответствующим приводом.
2.устройство по п.1,о т л и ч а ю. щ е е с я тем,что формирователь синхросигналов состоит из четвертого, пятого и шестого элементов сравнения, трех умножителей, выходами подключенных к четвертому сумматору выход которого подключен к выходу формирователя синхросигналов, первые входы элементов сравнения подключены к первому, второму и третьему входам формирователя синхросигналов, четвертый, пятый и шестой, входы которого подключены к вторым входам элементов сравнения, выходы которых подключены соответственно к первым входам блоков умножения, вторые входы которых подключены к седьмому, восьмому и девятому входам формирователя синхросигналов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 441581 кл. G 08 С 19/44, 1972.
8688) 4
Тираж 694 Подписное
ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 8336/74
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель В. Грибова
Редактор Е. Спиридонова Техред М.Надь кОрректор С. Шекмар