автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование замкнутого планарного электропривода с автоматической коррекцией ошибок встроенного датчика положения

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛОДШ ЭНЕРШМЧЕСНИЛ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

араыян йгорь Константинович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМКНУТОГО ПЛАНАРНОПО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ОШИБОК ВСТРОЕННОГО ДАТЧИКА ГОЛОЖЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электромеханические конп -лексы и системы, включая их управление я регулирование

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

■а

Москва - 1991

;у

Работа выполнена на кафедре Автоматизированного елект{»привода Московского ордена Дейк на и ордена Октябрьской Ревоязции энергетического института.

Научный руководитель - лауреат Государственных премий СССР, доктор технических наук, профессор ИВОБОТШО В.А.

Официальные оппоненты - доктор технических науи, профессор

САЗОНОВ к.к.

кшуядат технически наук ШТКОВ ¿.И.

Ведуне предприятие - указывается в расонни Ученого Совета.

Защита состоится * /3 "1991 г. в чао.

иин. о аудатории й-214 на заседании специаяяаированного Совета К 053.16.06 при Московской ордена Ленина и ордена Октябрьской Револоция энергетическом институте.

Отзывы к& автореферат в двух акэеыпяярах, заверенные печать», проспи направить по адресу: 105835, ГСП, Москва, £-250, Красна -казарменная ул., 14, Ученый Совет МЭИ.

Автореферат разослан " -/У" __1991 г.

Ученый секретарь /р

специадиаированного Совета Л/ь^^'г?----

К 053.16.06 ^ П Т.В. Анчарова

^ММ^ П

угогпггги

- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Отдел — теальнооть темы. Повыпевне аффективнооти промышленного

:сорриан*< дотва неразрывно овязано о комплексное автоматизацией ва основе новейших достяженяв наужн я тешим», переходом к Звалвд-вой технологи! И8гоговленкя промышленной продукции. В области автоматизированного электропривода I последнее время это привело к увеличению доли разработок внсокопрецивионных быотродвйотвувдгп электроприводов о управлением от онотем о чяоловым программна?* управление« (СЧП7). ВоВ больпеэ признание находят разработке, а которых яопользуетоя идея изготовления н поставки потребителе модульных комплектных электроприводов, что позволяв? ванду"мим образом ооглаоовдвать его элементы между ообо« и иакоимально попользовать хх вовможноотн по дяиаиека я энергетика.

Применение ва практике разомкнутого па положении пленарного шагового электропривода (ПШЭ), базовыми элементами которого явля-втоя электромеханические модули движения (ЖМ) на аэроотатичеокоЭ подвеске в уоловиях детерминированных нагрузок ограничивает область его применения. Применение специальных методов автоматическое калибровки электргчеогах и механичеоких ооотояниЗ для ряда эксплуатационных оитуацнй так же окавываетоя неудовлетворительна по требуемоб точности воспроизводства движения н позиционирования, В этой овяви в дискретных электроприводах вой более широкое применение находят замкнутые структуры управления, иопольэущие различные датчика обратное овлэн по положению н опоообы коовенного измерения характеристик движения ШЭ. Таким образом, замкнутый по положенно ПШЭ, получает новые функциональные возможности, необходимые для его использования в прецезионннх промышленных установках. Наибольшей привлекательностью о точки зрения модульнооти и унификации ПШЭ обладают разработанные в последнее время магнито-резнотивные датчики положения (МРДП), иопользушже в качеотве информационной зубчатую структуру индуктора а конструктивно оовмеотв-мые о двигателем в одном корпусе. Однако измерительные оигнал ИРДЦ проотранотвенно промодулироваи высшими гармовнчеокими ооотавляша-ми я отличаетоя от отроги завиоимоотвй оивуоа и кооинуоа, тре -буемых для замыкания в оиотеме ЧПУ.

Поэтому в данное джооертационнов работе отавятоя задача 001-ния замкнутого по положению планерного шагового электропривода, '

включающего в свой состав МРДД с амплитудно-фазспым корректором (АФК) его измерительного сигнала и имеющего оптимальную структуру построения с точки зрения основных характеристик привода, таких как точность, быстродействие, надежность и т.д. АФК входит в состав ГШ как отдельное устройство, построенное на учете индивидуальных характеристик каждого конкретного ПШ.

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технических исследований и разработок, проводимых на кафедре Автоматизированного электропривода МЭИ в составе ССП НИЧ МЭИ "Время-2" в соответствии с проблемами и по тематике работ ВН11К "Время-2".

Цель работы состоит ь разработке средств и методов амплитудно-фазовой коррекции сигналов встроенных датчиков положения, обеспечивающих автоматизацию переработки информации об ошибках электропривода, ее компактного представления при программировании и уменьшения интервала адаптации корректора как элемента комплектного пленарного электропривода.

Для достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Анализ характера ошибок на ПШЭ и сопоставление программных и аппаратных средств их компенсалдаи.

2. Исследование влияния нестабильности аэростатической опоры и геометрии эубцовой зоны на статическую ошибку ПШЭ.

3. Разработка анализатора гармоник (АГ) измерительного сигнала ЫРДП для исследования ошибки в пределах рабочей поверхности.

4. Аттестация 1ШЭ по характеристикам координатной точности.

5. Выявление необходимого состава и синтез АФК для каждого конкретного ПШЭ.

6. Исследование возможности и разработка метода повышения точности МРДП путем коррекции его выходного сигнала с введением обратной связи по питанию.

7. Создание АФК с обратной связью в цепи питания МРДП.

8. Разработка экспериментального стенда и проведение исследований.

Методы исследований. 1еоретические исследования базируются на общей теории электропривода и теории автоматического управления с использованием методов цифрового моделирования на ЭВМ.

Экспериментальная проверка теоретических выводов и результатов осуществлена на специально созданном автоматизированном

стенде о использованием датчика положения магниторезистивного типа, прецезионных измерительных приборов и рэгиотрирутадай аппаратуры.

Научная новизна райоти состоит в с до душем:

- Проанализированы п классифицированы ошибка ПШ, рассмотрены пути их уменьшения о ломоцыа калибровки электрических и механических состояние а й использованием метода амплитудно-фазовой коррекции измерительного сигнала МРДП.

- Проведено исследование влияния нестабильности аэростатической опоры и геометрия зубцовой зоны на статическую стайку ПШ.

- Предлогая способ аттестации ПШЭ по характеристикам координатной точности.

- Разработал способ амплитудно-фазовой коррекции погрошо-сти измерительного сигнала ЫРДО с введением корректирующей обратной связи в изпь питания датчика полокеняя.

Практическая ценность работа заключается в том, что:

- Разработано устройство анализатора гармоник (АГ),позволявшее вести регистрации изменения гармонических ооставляоднх измерительного сигнала МРДП на рабочей поверхности индуктора ПШЭ.

- Разработана система, на база А<К и АГ, позволянцая аттестовать ПШЭ по характеристикам координатной точности. Полученная информация позволяет найти компромисс между программными и аппаратными средствами парирования ошибки и выявить необходимый состав А® для индивидуального ПШ.

- Разработан А® с обратной связыэ в цепи питания МРДП .являвшийся средством повавакяя статической и динамической точности при отработке траэкторного двикення ППВ.

- Предлагаемы! А® о обратной связью в цепи питания МРДП ыосет с успехом применяться для обработки сигналов индуктивных, емкостных и других типов измерителей, нывших на выхода синуско-косинусный сигнал я позовляет использовать датчики низкого класса точности, как датчики более высокого класса.

- Разработан и реализован автоматизированный стевд для экспериментального исследования гармонического состава измерительного сигнала МРДП и А Ж с обратной овязьо в цепа питания датчика поло те гая, входящих в состав замкнутого по появлении ПШ.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы в производстве пленарных шаговых электроприводов для меха-трокного узла перемещения детали в прессе с лазерным раскроем.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на научно-технической конференции Всесоюзного НТО Энергетики, г. Челябинск, 1969 г.;

- на заседании кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института, г. Москва, 1990 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы нашло отражение в четырех печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Общий объем диссертации составляет 172 страницы, в том числе 108 страниц основного машинописного текста, 68 рисунков и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткий анализ тенденций развития дискретных электроприводов дня систем воспроизведения движения на базе шаговых влектродвигателей. Сформулирована основная цель диссертационной работы, дало представление о ее стру;стуре, приведены задачи исследования и выдвинуты основные положения, представляемые к защите.

В первой главе дан обзор конструкций электромеханических преобразователей (Э!1П), структур управления и систем измерения координат шаговых электроприводов. Рассмотрен принцип модульного построения многокоординатных шаговых электроприводов, основу которого составляют линейные электромеханические модули (ЭММ), представлявшие собой конструктивно элементарные бесконтактные электромеханические преобразователи. Приведены конструкции серийных линейных однокоордикатных дискретных электродвигателей, проанализированы их основные технические характеристики. Более подробно рассмотрены двухкоорданатные дискретные электродвигатели пленарного типа, приведены условия их реализации с точки зрения компактности конструкции, технические характеристики. Приведена функциональная схема разомкнутого шагового электропривода. Показано,что ошибки возникающие в реальном, не полностью детерминированном разомкнутом шаговом электроприводе (колебания при пуске, торможении, реверсе) не поддаются управлению. Рассматривается принцип частотно - токового управления от микропроцессорного модуля управления шаговыми двигателями. Исполь -

зуя методы коррекции токовых состояний в фазах двигателя, в функция оетбки позиционирования, как в пределах зуйцового делания якоря, так и рабочего поля индуктора, статачасхут) ошбку можно онизить до *5 ти. Анализ ситуация развития дискретных электроприводов о разомкнутыми онстемами управления показывает, что априорное векторное управление (либо фазовое, либо аыплитудяо-фаэо-вов) целесообразно применять в разомкнутых сиотемах, где случайные воздействия отсутствуют, производственные модули имепт малое число оовй движения и характер технологического нроцесоа допуо-кает ограниченную точность, устойчивость и малое быстродействие. Однако при повышэнных требованиях к качеству движения этого оказывается недостаточно,

Рассматриваются замкнутые структуры управления патовыми электроприводами в системе устройства о числовым программным управлением (ЧПУ). Проведен анализ и даны основные технические характеристики промышленных гибких производственных модулей на базе линейных шаговых электроприводов. Рассматриваются технические параметры линейных и планарных шаговых электроприводов, выпускаемых ведущими отечественными и зарубежными фирмами. Приводится сравнительный анализ и рассматривается конструкции и параметры современных датчиков и измерительных сиотем о точки зрения целесообразности ах применения в линейных и пяанарянх влектропрнво-дах. На ооновании анализа проводится класояфякацая датчиков по-доаения п измерительных систем на три основные группы:

- датчики, о нээавиокмыш системами отсчета (индухтоонны, оптические линейки, лкзернне интер<}ероиотры),

- датчики о оистемой отсчета, приеденной к индуктору (ёмкостные, индуктивные, фотоэлектрические, магяиторезиотивныа),

- датчики, использусеяо косвенные параютры (э.д.о., мощность, акоелеромэтры).

Отмечено,что магкяторвзютивкые датчика пояовэния (ИРДП) о точки зрения простота конструкции и стоимости на сегодня наиболее привлекателшы. В данной диосертацнониой работе КРДП включая в состав исследуемого дискретного электропривода, замкнутого по по-ловению в системе ЧПУ. Однако примэнеше МРДП имеет ряд недостатков, влияющих на характер измерительных сигналов, снимаемых о его выхода, основными из которых является фгантуацм проводимости магнитной цепи вз-за девиации воздушного зазора и каллчие высших гармонических составлявдих. Поэтому необходима разработка новых средств и методов коррекции ошибок МРДП о целью улучшения

основных параметров ПЕВ, таких как точность, быстродействие, надежность и т.д.

Определены в сформулированы основные задачи, стоящие на пути создания высокопроизводительного ПИВ, замкнутого по положению в система ЧЦГ.

Вторая глава посвящена вопросам анализа погрешностей ПЩЦ в измерения его положения, а также определению методов и средств компенсации и коррекции этих погрешностей. Проведен анализ и классификация возникающих в процессе эксплуатации ошибок, которые условно подразделяйся на технологические, связанные с этапом изготовления якоря и индуктора,и эксплуатационные, проявляющиеся

а процессе эксплуатации привода. Приведена типовая кривая ошибок на величине рабочего хода двигателя. Анализ этой кривой показывает, что можно ввделить ошибку медленно меняющуюся, иногда о кусочно-монотонной компонентой, связанной с нарезкой опорной поверхности индуктора; периодического и стохастического характера компоненты. Рекомендуется при программном управлении для разомкнутых систем привода учитывать монотонную составляющую ошибки, поскольку она не требует больших массивов памяти ЭВМ и особых средств измерения. Методологически это относится к известным методам калибровки электрических и механических состояний. Периодическая ошибка так ке может быть учтена калибровкой. Показано, что применение методов калибровки электрических и механических состояний привода позволяет осуществить частичное приспособление системы управления ШЭП к фактически изменяющимся условиям эксплуатации, что повышает точность отрайотки позиционных перемещений, и получаются хороша результаты для детерминированных эксплуатационных ситуаций индивидуального привода.

Приведены рекомендации по повышению качества технологического процесса изготовления якорей и индукторов П1ВД. Рассмотрено влияние погрешностей нарезки зубцов на характеристики якоря двухфазного ПОД. В качестве результатов анализа выступают относительные амплитуда синхронизирующего усилия Гт и фазовый сдвиг.

Анализ источников погрешностей показывает, что сильным возмущающим фактором является нестабильность аэростатической опоры между рабочими поверхностями якоря и индуктора. Исходя из этого возникает необходимость теоретической оценки влияния изменения воздушного зазора на величину статической ошибки. Влияние девиации коэффициента воздушного зазора АО. *йг - а, на абсолютное

значение величины статической погрешности при заданных условиях определяется по известной формуле:

ах /С*'т * _Ш_ (I)

где Ож -г-а (2)

- эквивалентная магнитная проводамооть модуля;

- длина постоянного магнита;

// - амплитуда напряженности магнятого поля в рабочем воздушном зазоре, создаваемой фазной обмоткой движущего модуля ШЩ;

/I - текущее значение фазы суммарного вектора управляющих токов;

напряженность магнитного поля, создаваемая постоянным магнитом;

- возмущающая сила;

■¿- - шаг нарезки зубчатых структур якоря и индуктора; 0_ -й - коэффициент воздушного зазора;

л О 1

Оо , Л - амплитуды постоянной и переменной составляющих зк-вивалентного воздушного зазора. С целью уточнения модели (1) в выражение возмувдей силы была учтена ее вторая гармоническая составляпцая:

Г«* Л, ^¿ЙГ^р (3)

где К, , X) - амплитудные значения первой и второй гармонических составляющих возмутцащей силы, X; - текущее перемещение.

Приводится блок-схема программы расчета статической ошибка в зависимости от изменения воздушного зазора, программа дается в прилоаюнии { .

По результата расчетов построены графякн, представленные на рис. I. Анализ этих графиков показывает отличие кривой 2,учитывающей вторую гармоническую составляющую возмущающей силы Р» от кривой I, гае вторая гармоника Гв равна нулю. Сравнение кривых, 2 и 4 показывает, что при равенотве принимаемых значений Рм

Mi И3 Soo

1 3.Q м 0 -f0+20

2 3.9 H Í8H ---

5 У0 H S и ---

4 3.9 H 18 H 5 -г 25мкм

5 S5 И ?,5H -/0+20 M**

Рис. I.

- 1Г -

при изменения воздушного зазора в пределах 5-25 мкм, значение статической ошибки резко возрастает и достигает значения я 6 ¡им, в отличил от АХС- 2,5 мкм в случае изменения воздушного зазора от 10 до 20 мкм.

Рекомендуется, о целью повышения точности ПЕЭ повысить требования к жесткости аэростатической опоры для поддержания воздушного зазора В пределах Ю+20 мкм. Для уменьшения величины Рл требуется повысить точность нарезки зубцовых зон ПВД, улучшить аго магнитную геометрию и магнитную однородность. Приводятся конструкторские решения, обеспечивающие стабильность воздушного зазора. В случае применения датчика, рекомендуется конструктивная развязка его с двигателем, что позволит повысить точность измерз кия.

Показано, что дальнейшее повышение качества движения связано с применением датчика положения. Однако нестабильность воздушного зазора влияет не только на озшбку позиционирования ППШ, но п искажает измерительный сигнал датчика. Рассматриваются известно мзтод коррекции погрешности измерительного сигнала датчика положения с обратной связью по величине постоянной составляющей воздушного зазора и метод автоматической амплитудно-фазовой коррекции.

На основании проведенного анализа погрешностей и результатов экспериментальных исследований сигналов ?£РДП показано, что источники погрешности синусно-косинусннх датчиков положения пс~ хажеат измерительный сигнал и проявляются в девиациях его постоянной составляющей, амплитуды первой гармоники, амплитуды при косинусе второй гармоники и фазовом сдвиге мэаду сигналами синусной и косинусной составляющих. В результате демодулированныэ значения выходных сигналов датчика имеют вгщ:

У - ае + я, ¡¿пу * аг с-о$ 2 у

У ёс + сол(у СОВ(2у *0) (4)

где й„, - амплитуда постоянных составляющих измерительных сигналов датчика, - амплитуда первых гармоник, & - амплитуда вторых гармоник,

0 - фазовый сдвиг. Показана целесообразность применения метода амплитудно-фазовой коррекции этих сигналов. В основе этого метода лежит прия-

цип итеративной коррекции погрешностей измерения, который для измерительных сигналов синусно-косинусных датчиков заключается в формировании первых гармоник его синусной и косинусной составляющих, т.е. выполнение условия:

где Д? - постоянная величина.

Алгоритм коррекции имеет иерархическую структуру, в которой приоритетом обладает коррекция по коэффициентам ¿¡с, 6С и & , что необходимо доя обеспечения устойчивости процесса сходимости годографа измерительного сигнала к заданной окружности радиуса

Третья глава посвящена вопросам разработки средств измерения положения для пленарного шагового привода с использованием МРДП. Анализируется характер синусно-косинусного измерительного сигнала МРДД. Показана необходимость применения метода амплитудно-фазовой коррекции о использованием амплитудно-фазового корректора (АЖ), - устройства, реализующего этот метод. Однако уравнения (4) справедливы для наиболее общей ситуации эксплуатации привода, в которых в полной маре проявляются ранее рассмотренные источники погрешностей. С целью выявления реального гармонического состава измерительного сигнала МРДО, необходимо создание устройства - анализатора гармонических составляющих (АГ).

В работе поставлена и решена задача создания АГ, работающего в составе амплитудно-фазового интерполятора (А®) и способного предоставить достоверную информацию для выявления на об хода лого состава корректирующих элементов А Ж в каждом отдельном случае эксплуатации привода. Приведена функциональная схема АФИ с АГ. АФИ состоит из трех основных блоков: блока А®, блока нелинейных функциональных преобразований (БН) и блока логики (БД), Сигналы, соответствующие корректирующим воздействиям коэффициентов ( 1 й,; г ¿г О., 6, ; 1 йг ; г 6г ; т в ) с выхода ЕЛ подаются на входа АГ, который состоит из семи независимых четырехквадрантных-умножителей.

К аналоговым входам умно кителей подключен генератор опорного . напряжения, С выхода АГ, аналоговые сигналы, соответствующие изменениям амплитуд гармонических составляющих подаются на входы регистратора. Предложено полученную информацию для наглядности и

(5)

удобства анализа представить в виде поверхностей изменения каждого из коэффициентов на рабочей площади индуктора ПВД. Показано, что полученная ин<|юрмация, представленная в виде "поверхностей отклика" (рис. 3) позволит определить целесообразность использования того или иного умножителя, входящего в состав АСК. Показа- • но, что если коэффтцненг на рабочей плоскости изменяется плавно л с небольшой амплитудой, то он может бить линеаризован и занесен в память устройства ЧПУ, а умножитель, соответствующий этому коэффициенту, должен быть исключен из состава ASK. Рекомендуется в процессе подготовки привода к эксплуатация произвести его аттестацию по гармоническому составу измерительного сигнала МРДП о целью выявления необходимого состава А®. Показано, что комплектация кавдого конкретного ПШ индивидуально учитываю-дам его амплитудно-фазовым корректором с соответствующим набором умноаа-телей приведет к улучшению показателей быстродействия и надежности, уменьшению стоимости привода.

С далью дальнейшего повышения точности и быстродействия ПШЭ поставлена и регаэна задача создания активного АЗС, способного вмешиваться в формирование измерительной) сигнала датчика. Структурная схема предлагаемой измерительной системы прэдста&яена на рио. 2. Измерительная система имеет два качала: синусный и ¡»синусный. Каэдый канал состоят из управляемого источника тока (ИТ), модулятора (М), амплитудно-фазового корректора (АЖ), с выхода которого сигналы, соответствующе перемещению, поступают на входы следящей систем. В цепь обратной связи включены формирователи обратной связи по питанию МРДЗ.

На выходе модуляторов формируются сигналы X я У вида (4), пространственно промодулированные высшими гармоническими составлявшими, которые затем поступают в А5К. Скорректированные сигналы X и V подаются в следящую систему, где перемножаются на SlPfl и coSjs ( Ji соответствует перемещению до цифровому входу). Затем с помощью вычигателя формируется сигнал:

где И - постоянный коэффициент.

Зеллчина Ji в следящей систем изменяется так, что разность f-f) уменьшается до нуля. Скорректированные сигналы можно пред-:тавить в веде:

(5)

- 14 -гл

- Г5 -

Рис. 3.

Y = fi coif (7)

где R - радиус скорректированного годографа, измерительного

сигнала МРДП. ^ ^

С выхода А'ХК скорректированные сигналы / и У и с выхода модулятора сигналы X в У подается на входы формирователей обратной связи, в которых реализована функция деления аналоговых

сигналоз ~~ и ~~ . Затем через усилители о коэффициентами

* Y у

усиления кs и сигналы отношения ~ и подаются на

входы управляемых источников тока ЦТ% и ЦТС > осуществляющих

питание МРДП в функции этих сигналов.

Передаточная функция A<KS имеет вид:

и^, = * = —^^--(в)

X üff * Oj Sin У? f a г COs2f При Кs - {, с учётом обратной связи, справедливо выражение:

X = P-Sinfi__

X ' w*>rs a0 +a<sl-ny+aleos2<p 'w«n r4 ^

Тогда передаточная функция модулятора запишется как:

^Чс X ' М". = ' fisinji <Г0)

Аналогичная система уравнений может быть записана для косинусного канала.

Показано, что без учета реального запаздывания, введение обратной связи в цепи питания МРДП позволяет получить на его выходах сигналы, имеющие характер чистого синуса и косинуса. Приведены функциональная схема и фотография макета формирователя обратной связи. Для определения эффективности использования АЖ с ОС проведен сравнительный расчет на ЭВМ. Представлены полученные графика процесса коррекции измерительного сигнала о использованием АЖ и АЖ с ОС, программы расчёта приведены в приложении. Анализ результатов расчета показывает повышение быстродействия .процесса коррекции при введении обратной связи » в 1,5 раза.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию работоспособности АГ и эффективности применения АЖ с ОС в цэпи

питания МЦЩ1. Экспериментальные исследования выполнялись на созданном стендовом оборудовании, включащэм планарный шаговый двигатель, магниторезистивный датчик положения с АЖ с ОС, систему ЧНУ, блок управления, анализатор гармоник и необходимое электронно э оборудование для регистрации и обработки результатов эксперимента.

На автоматизированном экспериментальном стенде с помощью АГ было проведено исследование изменения коэффициентов ( (2„ ; ¿с ; <2, ; ¿1 '■ ; & ; & ) измерительного сигнала МРДП. Измерения проводились на плошаци индуктора 1ВД 100x100 мм. В систему УП7 бшга записана циклическая программа траектории движения ППД, имепцая форму "гребенки", с шагом в 5 мы. При движении ППД, формируемые на выходах МРДП сигналы вида (4) подаются в АФИ, где происходит процесс парирования высших гармонических составляющих. Из блока алгоритма АФИ сигналы, соответствующие корректирующим воздействиям подаются на входы АГ, а затем на регистратор, в качестве которого был использован шле!!$овый осциллограф. На рис. 3 представлена поверхности изменения коэффициентов О и ¿, . Анализ этих поверхностей позволяет сделать следуидие выводы. Коэффициент О изменяется достаточно плавно и с невысокой амплитудой. Поэтому целесообразно линеаризовать его и учесть в памяти системы ЧПУ в виде простейшей функции. Это позволит исключить углю житель, соответствующий коэффициенту О из состава АЗ>Г, в отличии от умножителя, соответствующего коэффициенту ^ , вследсг-вии его сильного изменения.

Аналогичные поверхности получены для всех семи коэффициентов.

Исследование процессов коррекции измерительного сигнала МРДП проводилось с использованием имитатора годографа измерительного сигнала и на реальном приводе. На рис. 4 приведены графики переходного процесса коррекция измерительного сигнала: умэнь-Ш9!шя девиации радиуса-вектора йр годографа и ошибки регистрации координаты А X на скорректированном участке движения в отличии от нескорректированного (сброс АЖ). Сравнение ошибки й ОС в случае применения АЖ с ОС с ошибкой при использовании АЭС без ОС позволило установить 2-х кратное уменьшение уровня собственной инструменталкой погрешности МРДП. Показатель быстродействия увеличивается « на 40'* ("интервал восстановления" скорректированного состояния измерительного годографа становится меньшим).

/s-<0 s ■ о

'3 ■ ■fí В

s \ /

О s 0 -<1<

AÏ

M.l^.lAi. i .

ьмгерблА ессстчсалелия

л/-- £,5+3***

X. ми

Cfpoc АР к

Рис. 4.

Результаты исследований показывают целесообразность применения АЖ с ОС в цепи питания МРДП в составе замкнутого по положению 1Ш.

Приложение содержит листинги программ расчетов на ЭВМ зависимости статической ошибки ПВД от изменения воздушного зазора, процессов коррекции исходных сигналов МРДП с использованием А® а А® с ОС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Проведен анализ и классификация ошибок положения ПШЭ; рассмотрены методы калибровки электрических и механических состояний привода и метод амплитудно-фазовой коррекции измерительного сигнала встроенного зубчатого датчика положения, как средства, служащие для парирования этих ошибок.

2. Выявлена специфика гармонических искажений сигнала ошибки, порождаемая нестабильностью аэростатической опоры пленарного двигателя; даны рекомендации новых конструкторских решений по уменьшению влияния нестабильности воздушного зазора на статическую и динамическую точность ПГО.

3. Предложен, разработан и введен в состав испытательного оборудования анализатор гармоник, позволяющий получить информацию о гармоническом составе измерительного сигнала датчика положения, представленную в виде поверхностей отклика и переработать эту информацию об ошибках электропривода в процессе его аттестации и подготовки к эксплуатации.

4. Разработана методика испытаний и обоснована целесообразность комбинированного использования новых программных и аппаратных средств, возводящих приблизить точность траекториях движений ПШЭ со встроенным зубчатым датчиком положения, с системой отсчета, приведенной к ивдуктору ЛПВ к точности привода с независимым пре-цезионными системами отсчета.

5. Предложено комплектовать ПШЭ со встроенным зубчатым датчиком положения амплитудно-фазовым корректором (А<Ж) .имевдим состав и структуру, индивидуально учитывающую каждый конкретный привод.

6. Предложен метод и разработано устройство активного воздействия АФК на формирование сигнала датчика полояэния о минимальным содержанием искажающих этот сигнал гармоник, использущее формирователь обратной связи в цепи питания датчика.

7. Разработан и реализован автоматизированный стевд для ат-

тестации ПШ по характеристикам координатной точности, выявления необходимого состава АЖ, экспериментального исследования 1ШЭ с АФК с обратной связью в цепи питания зубчатого встроенного датчика положения магниторезистивного типа.

Основные выводы и положение диссертации отражены в следуюа^х публикациях:

1. Арамян И.К., Кулагин Б.П. Построение линейного шагового алектропривода с автокоррекцией по положению в системе ЧПУ. // Научно-техническая конференция Всесоюзного НТО внергетики: Тез. докл. - Челябинск, 1989. - с. 30.

2. Арамян И.К., Воронежцев И.В. Управление прецезионным координатным столом от ВЭМ ДВК-3. -М., 1990 - 7 с. - Деп. в Информэлектро 19.II.90, » 145 - ЭТ90.

3. Арамян И,К., Воронежцев И.В. Управление шаговым приводом от С С-системы. —М•, 1990 - 7с. - Деп. в Информ'.лектро 19.11.90, * 146 - ЭТ90.

4. Арамян U.K. Выбор оптимального алгоритма автокоррекцик по положению шагового электропривода. - П., 1990 - 7 с. - Деп.

в Информэлектро 19.11.90, * 147 - ЭТ90. и в кн.: Оптимизация режимов работы систем электроприводов. Межвуг-'вский сб. // Под ред. В.А. Трояна; КрПЙ,- Красноярск, 1990 г. - с. 96-99.

ино к Ш'ча

л-

Тир.А /сХ>

1ми'.1(м4»нм ->1 I Кр-1

.Ъы,. НО

нарт-ниич, I i