Электромеханический привод с тормозным устройством

 

Изобретение относится к электромеханическим следящим системам, предназначено для слежения за изменением входного сигнала и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования. Привод содержит двигатель 1, связанный валом 2 с исполнительным органом 3. На валу 2 закреплен диск 4, размещенный в герметичном электропроводящем корпусе 5, закрепленном на основании и заполненном электровязкой жидкостью 6. В корпусе 5 установлен электрический ввод, в котором закреплен электрод 7. Система управления приводом включает задатчик 8 и датчик 9 частоты вращения, измеритель рассогласования 10, первый усилитель 11, интегратор 12 и второй усилитель 13, последовательно соединенные компаратор 14 и управляемый им ключ 15, служащий для сброса интегратора. 3 ил.

Изобретение относится к электромеханическим следящим системам, предназначено для слежения за изменением входного сигнала и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования.

Известно устройство для торможения электромашинных следящих систем (например, А. С. N 601659, МКИ G 05 B 11/01, БИ 13, 1978), содержащая последовательно соединенные первый блок выпрямителей, блок концевых выключателей и регулятор тока, последовательно соединенные второй блок концевых выключателей, блок выпрямителей и регулятор тока, управляющие входы регуляторов тока соединены с соответствующими входами блоков управления.

Недостатком данного устройства является невозможность генерации значительных тормозных моментов, превышающих по величине момент привода, что обеспечивает только удержание активного момента в следящей системе на заданном уровне.

Известно устройство для автоматического позиционного управления (А.С. N 798689 МКИ G 05 B 11/01, БИ 3, 1981 г.), содержащее последовательно соединенные блок сравнения, усилитель, первую электрическую машину, объект управления, вторую электрическую машину, и датчик обратной связи.

Данное устройство позволяет увеличивать тормозной момент на валу объекта за счет использования обеих электрических машин режиме торможения, но имеет большое энергопотребление, габариты, массу и удвоенные по величине постоянны времени, что в свою очередь обуславливает невысокую точность динамических режимах.

Наиболее близким по технической сущности является устройство позиционирования по А. С. N 452 803, МКИ G 045 B 11/01, БИ 45, 1974 г. содержащее в качестве основных элементов силовой привод с тахогенератором и тормозной блок, связанные с рабочим органом. Введение тормозного блока позволяет уменьшить время перемещения рабочего органа при ограничении динамических нагрузок в системе. Недостатком данного устройства является невозможность функционирования в непрерывном режиме отслеживания изменения входного сигнала, и как, следствие, низкая точность отслеживания изменения входного сигнала в динамических (а не старт-стопных) режимах.

Изобретение направлено на повышение точности в динамических режимах.

Указанные недостатки устраняются тем, что в электромеханическом приводе с тормозным устройством, содержащем двигатель постоянного тока, вал, которого связан с исполнительным органом, системы управления двигателем, включающую задатчик и датчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами измерителя рассогласования, выход которого подключен к последовательно соединенным первому усилителю и двигателю, соединен также с датчиком частоты вращения, введены последовательно соединенные интегратор и второй усилитель, а также компаратор, вход которого подсоединен к выходу измерителя рассогласования и входу интегратора. Тормозное устройство выполнено в виде герметичного электропроводящего корпуса, который заполнен электровязкой жидкостью и установлен на основании между исполнительным органом и двигателем, в полости которого заключена часть вала с жестко закрепленным на нем диском, в нижней части корпуса выполнено отверстие, в котором установлен изолированным от корпуса электрод, подключенный к выходу второго усилителя, выход компаратора подключен к входу обнуления интегратора.

При реализации заявляемого технического решения повышается точность отслеживания задающего воздействия. В изобретении вязкость жидкости изменяют пропорционально ошибке отработки задающего сигнала, что позволяет улучшить динамику предлагаемого привода и уменьшить время перерегулирования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема электропривода, на фиг.2 реакция привода на скачкообразное воздействие: а) прототипа, б) заявленного привода; на фиг.3 характеристики тормозного момента от величины ошибки.

Привод содержит двигатель постоянного тока 1, связанный валом 2 с исполнительным органом 3. На валу 2 закреплен диск 4, размещенный в герметичной электропроводящей емкости (корпусе) 5, закрепленной на основании и заполненной реологической жидкостью 6. В емкости 5 закреплен изолированно электрод 7. Система управления приводом включает задатчик 8 и датчик 9 частоты вращения, измеритель рассогласования 10, первый усилитель 11, интегратор 12, второй усилитель 13, последовательно соединенные компаратор 14 и управляемый им ключ 15, служащий для сброса интегратора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 15 замкнут, выходной сигнал интегратора равен нулю. Выходной сигнал датчика 9 частоты вращения сравнивается с выходными сигналом задатчика 8. В случае, если ошибка имеет положительный знак, т.е. сигнал задатчика по величине больше сигнала датчика, система работает как обычная система управления по отклонению. Ошибка e усиливается усилителем 11 и подается на двигатель 1, который увеличивает частоту вращения выходного вала 2. При превышении выходным сигналом датчика 9 сигнал задатчика 8 (ошибка e имеет отрицательный знак), компаратор 14 перебрасывается и размыкает ключ 15, интегратор 12 начинает интегрировать выходной сигнал измерителя рассогласования 10 (сигнал ошибки e), который усиливается усилителем 13 и подается на электрод 7 (другим электродом служит электропроводящий корпус емкости).

При этом электровязкая реологическая жидкость затвердевает (изменяет свою вязкость сторону увеличения), тем самым увеличивая тормозной момент, пропорционально силе тока, проходящего через объем электровязкой реологической жидкости, что способствует торможению исполнительного органа 3. Соответственно, в зависимости от величины ошибки e отрицательного знака изменяется и тормозной момент, действующий на вал 2 двигателя.

При уменьшении выходного сигнала датчика 9 сигнала задатчика 8 компаратор 14 переключается, ключ 15 замыкается и интегратор 12 сбрасывается, на электрод 7 напряжение не подается и система управления приводом работает как обычная система управления по отклонению.

Постоянная времени интегратора должна быть меньше или равна постоянной времени привода. В этом случае повышается устойчивость привода даже при увеличении коэффициента усиления прямой цепи контура регулирования скорости.

Таким образом, предложенный привод за счет введения пассивного управления в систему позволяет улучшить ее динамические качества, а именно, уменьшить время и колебательность переходного процесса. На фиг.2а показан вид переходного процесса без тормозного устройства, на фиг.2б с заявленным тормозным устройством.

Характеристику тормозного устройства можно регулировать изменением коэффициента усиления усилителя, постоянной времени интегратора, а также изменением состава реологической жидкости.

Использование тормозного устройства, управляемого сигналом ошибки привода, позволяет повысить динамическую точность системы, а именно, уменьшить время и колебательность переходного процесса.

Применение интегратора со сбросом в цепи управления тормозным устройством позволяет осуществлять более плавное и быстрое торможение исполнительного органа до заданного значения угловой скорости.

Формула изобретения

Электромеханический привод с тормозным устройством, содержащий двигатель постоянного тока, вал которого связан с исполнительным органом, систему управления двигателем, включающую задатчик и датчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами измерителя рассогласования, выход которого подключен к последовательно соединенным первому усилителю и двигателю постоянного тока, выход которого соединен с датчиком частоты вращения, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные интегратор и второй усилитель, а также компаратор, вход которого подсоединен к выходу измерителя рассогласования и входу интегратора, причем тормозное устройство выполнено в виде герметичного электропроводящего корпуса, который заполнен электровязкой жидкостью и установлен на основании между исполнительным органом и двигателем постоянного тока, в полости корпуса заключена часть вала с жестко закрепленным на нем диском, в нижней части корпуса выполнено отверстие, в котором установлен заизолированный от корпуса электрод, подключенный к выходу второго усилителя, выход компаратора подключен к входу обнуления интегратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3