[发明专利]数字随动系统

说明书

本发明涉及控制系统，更确切地说是涉及数字随动系统。

目前定位装置中装有数字随动系统，应用很广，因此对数字随动系统的可靠性、定位的准确性、快动性和瞬态性能提出了很高的要求。必须解决的问题还有同步电机轴定位装置的电磁定位，静态下载荷力矩变化时保证所要求的准确度、以及符合要求的动态指标。已知的数字随动系统完全不符合以上所列举的全部要求。

已知的数字随动系统（M.T.yulukllHa编辑的“步进式电动机的间断驱动”，1971年，能源出版社（莫斯科），第49页）包括步进式电动机，它的轴与位置传感器有机械连接，传感器的电码输出端连接在轴的现时位置与给定位置之间的偏差角代码确定单元的一个输入端，轴的给定位置码传送到偏差角代码确定单元的另一个输入端，而该单元的输出端连接在串联的误差角码变换器（给出脉冲序列）和定子绕组内的电流形成单元，该电流与步进式电动机的定子绕组接通。

在已知的数字随动系统中，以脉冲序列作为控制脉冲，它是由偏差角码变换器形成的，用来确定步进式电动机轴的旋转角，而控制脉冲重复频率则用来确定轴的转速。同时由于存在步进式电动机轴位的反馈，这种反馈是通过位置传感器和轴的现时位置与给定位置之间的偏差角码确定单元来实现，这就可以消除由于步进式电动机加速频率有限引起的定位误差，进而又可以消除当控制脉冲重复频率较大时漏掉测步的可能性。

定子磁场的方向取决于步进式电子绕组接通电源的电路，该电路是由定子绕组中的电流形成单元实现的。同时定子磁场状态在定子绕组的每一次换向行程中都发生不连续的变化，而由步进式电动机形成的力矩脉动对数字随动系统的动态指标会产生不良的影响。当步进式电动机的电子绕组在全部换向行程期间都连接在电源上而实现对它的控制时，可以利用步进式电动机形成的同步力矩，实现步进式电动机轴的电磁定位，将其固定在定位点，而不需要附加的定位装置。但是，当步进式电动机轴上存在负荷力矩时，已知的数字随动系统不能消除由同步力矩与步进式电动机的转子和定子磁场的相对位置之间的关系决定的步进式电动机轴上的定位误差。

当轴的现时位置和给定位置的偏差角码的数值较大时，已知的数字随动系统的快动性不够，因为步进式电动机的轴位反馈不能保证维持步进式电动机的转子磁场和定子磁场之间最大的相互作用，而由不同的角表征的偏差恒定的速度产生。

此外，已知的数字随动系统的定位的准确度与位置传感器的最大分能力无关，因为步进式电动机的轴不可能定位在轴的旋转角的范围，该旋转角对应于一个控制脉冲，並由定子绕组的个数和它们的换相方法、以及步进式电动机转子极对的个数所决定。

还知道这样一种数字随动系统（自动装置中的电子技术、文集、1985年、第16卷，无线与通讯出版社（莫斯科），.N.ulamroxuHa，A.C.Muxaueb等“采用无接点直流电动机的工业机器人执行模块”，第211～215页），该系统包括多相同步机，在其轴上装有位置传感器，传感器的电码输出端连接在轴现时位置和给定位置的偏差角码确定单元的一个输入端上，轴给定位置码传送到该偏差角码确定单元的另外一个输入端，其输出端与偏差角的模量码形成单元相连接，该模量码形成单元与宽调制脉冲序列的形成器电性耦合，形成器与位置传感器的脉冲输出端电性耦合，而且形成器的一个输出端连接在换向单元的一个输入端，换向单元的控制输入端连接在轴现时位置和给定位置之间的偏差角码确定单元的输出端，该偏差角码确定单元的另一个输出端连接在多相同步机定子绕组电流形成单元的一个输入端，该电流形成单元的另一个输入端连接在换向单元的输出端，而该电流形成单元的输出端连接在多相同步机的定子绕组上。

在已知的数字随动系统中，宽调制脉冲序列形成器直接连接在位置传感器的脉冲输出端上，这就保证了定子磁场方向的变化，而且定子磁场的幅值正比于来自轴现时位置和给定位置偏差角码确定单元的输出端的信号的值。