CS226610B1

CS226610B1 - Control element circuitry for speed servo-systems with stepping motor

Info

Publication number: CS226610B1
Application number: CS760180A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Ing Csc Almassy; Vaclav Prof Ing Drsc Kalas; Alexander Ing Varga
Original assignee: Almassy Stanislav; Kalas Vaclav; Alexander Ing Varga
Priority date: 1980-11-11
Filing date: 1980-11-11
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález sa týká zapojenie riadiaceho člena rýchlostného servosystému s krokovým motorom, ktorý pri rýchlej zmene riadiacej frekvencie zabezpeč! samočinný návrat krokového motora do synchronizmu.The present invention relates to a stepper motor servo system controller wiring that provides a rapid change in control frequency. the stepper motor automatically returns to synchronism.

Doteraz používané zapojenie riadiacich členov sú založené na principe zabezpečenia pomalého nárastu riadiacej frekvencie při rozběhu motora a pri každom přechode z jednej na druhů riadiacu frekvenciu. Přitom sa rýchlosť nárastu riadiacej frekvencie nastavuje pře najnepriaznivejší případ, čo u systémov, kde sa mění záťažný moment připadne moment zotrvačnosti vedie k nevyužitiu dynamických možností systému. Taktiež tu vznikajú značné problémy s prechodom cez rezonančně zóny krokového motora.The actuators used up to now are based on the principle of ensuring a slow increase in the control frequency when the motor is started and each time the frequency is switched from one to the other. In this case, the rate of increase of the control frequency is set against the most unfavorable case, which in systems where the load torque is changed or the moment of inertia leads to a failure to utilize the system's dynamic capabilities. There are also considerable problems with passing through the resonant zones of the stepper motor.

Tieto nedostatky odstraňuje zapojenie riadiaceho člena podTa vynálezu, ktorý nárast frekvencie impulzov privádzaných do ovládače krokového motora riadi na základe informácie z inkrementálneho snímače polohy rotora krokového motora, ktorý dává rovnaký počet impulzov na otáčku ako je počet mechanických krokov motora.These drawbacks are overcome by the wiring of a control member according to the invention, which controls the increase in the frequency of pulses supplied to the stepper motor controller based on information from the incremental stepper motor rotor position sensor which gives the same number of pulses per revolution as the number of mechanical steps.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že na prvý počítací vstup vratného čítača je připojený výstup inkrementálneho snímača a na druhý počítací vstup vratného čítača je připojený výstup člena logického súčtu, ktorý je zároveň výstupom riadiaceho člena, na vstupy ktorého sú připojené výstupy dvoch členov logického súčinu. Na prvý vstup prvého člena logického súčinu je připojený vstup so vstupnými impulzami so žiadanou frekvenciou a na druhý vstup prvého člena logického súčinu je připojený výstup druhého komparátora, na prvý vstup, ktorého je připojený výstup vratného čítača. Na prvý vstup druhého člena logického súčinu je připojený výstup generátore impulzov a na druhý vstup je připojený výstup prvého komparátora, na prvý vstup, ktorého je připojený výstup vratného čítača.SUMMARY OF THE INVENTION The incremental encoder output is connected to the first counting input of the return counter and to the second counting input of the logical sum member which is also the output of the control member to the inputs of which the outputs of the two logical product members are connected. The first input of the first logical product member is connected to an input with input pulses at the desired frequency, and the second input of the first logical product member is connected to the output of the second comparator, to the first input to which the output of the return counter is connected. The output of the pulse generator is connected to the first input of the second logical product member, and the output of the first comparator is connected to the second input, and the output of the return counter is connected to the first input.

Zapojením podTa vynálezu sa umožňuje na základe vstupného signálu so žiadanou frekvenciou získat signál pře ovládač krokového motora, ktorého frekvencia v ustálenom stave je rovná žiadanej frekvenci! a v přechodných stavoch je jeho nárast resp. pokles maximélny aký dynamické vlastnosti motora, a zátažný moment dovoTujú.The circuit according to the invention makes it possible, on the basis of an input signal with a desired frequency, to obtain a signal via a stepper motor controller whose frequency at steady state is equal to the desired frequency! and in transient states its increase or decrease maximum drop of the motor's dynamic characteristics and load torque allow.

Na pripojenom výkrese je znázorněné zapojenie riadiaceho člena podTa vynálezu. Riadiaci člen tvoria bloky 2 až 8. Na prvý počítací vstup vratného čítača J_ je připojený výstup inkrementálneho snímače 8. Na druhý počítací vstup vratného čítača J. je připojený výstup člena logického súčtu 6, ktorý zároveň představuje výstup riadiaceho člena a je připojený na vstup ovládače krokového motora 3· Výstup ovládača 3 j® připojený na krokový motor 10.The attached drawing shows the wiring of a control member according to the invention. The control member consists of blocks 2 to 8. The output of the incremental encoder 8 is connected to the first counting input of the return counter 1. The output count of the logical sum member 6 is connected to the second counting input of the return counter. stepper motor 3 · Controller output 3 j® connected to stepper motor 10.

Na vstup člena logického súčtu 6 sú připojené výstupy dvoch členov logického súčinu 2> 3·Outputs of two members of the logical product 2> 3 are connected to the input of the logical sum member 6 ·

Na prvý vstup člena logického súčinu 4 je připojený vstup so vstupnými impulzami so žiadanou frekvenciou Fg a na druhé vstupy člena logického súčinu 2, ί sú připojené výstupy prvého a druhého komparátora 2, J, ktorých prvé vstupy sú připojené na výstup vratného čítača i.The first input of the logic product 4 is connected to an input with input pulses at the desired frequency Fg and the second inputs of the logic product 2, ί are connected to the outputs of the first and second comparators 2, J, the first inputs of which are connected to the output of the return counter i.

Činnost zapojenia riadiaceho člena je nasledovná: Na začiatku činnosti riadiaceho člena je vratný čítač 2 nastavený do počiatočného stavu C, ktorý je z intervalu (B, A).The actuator engagement is as follows: At the start of the actuator operation, the return counter 2 is set to an initial state C, which is from the interval (B, A).

Na výstupe komparátora J je úroveň log 0 a ak stav vratného čítača 2 je vačří alebo rovný číslu B a úroveň log 1 ak stav vratného čítača 2 je menší ako číslo B. Na výstupe komparétora 2 je úroveň log 0 ak stav vratného čítače 2 je vačší alebo rovný číslu A. Pri nastavení počiatočného stavu C vratného čítača 2 je teda na výstupe komparátora 2 úroveň log 1 a na výstupe komparátora J úroveň log 0 a preto po připojení impulzov so žiadanou frekvenciou Fg na vstup člena logického súčinu 4 sú tieto prepúštané na počítací vstup vratného čítača J_ a zvyšujú jeho stav. Zároveň sa prepúšťajú aj na ovládač krokového motora 3·Comparator J output is log 0 and if return counter 2 is less than or equal to B, and log 1 if return 2 is less than B. The comparator 2 output is log 0 and return 2 is greater. Thus, when setting the initial state C of the return counter 2, the comparator 2 output is log 1 and the comparator J output is log 0, and therefore, after connecting the pulses with the desired frequency Fg to the input of the logic product 4, they are passed to the counter. input of the return counter 11 and increase its status. They are also released to the stepper motor controller 3 ·

Výstupné impulzy inkrementálneho snimača 8 sú přivedené na druhý počítací vstup vratného čítača 2 a znižujú jeho stav. Ak žiadaná frekvencia Fg je menšia ako je zrychliteTnosť krokového motora, potom neddjde k dosiahnutiu stavu A vo vratnom čítači 2 a výstup komparátora £ nezablokuje hradlo 2, t. j. přechod impulzov s frekvenciou Fg. Ak frekvencia vstupných impulzov Fg je vyššia ako je zrychliteTnosť krokového motora 10. potom po dosiahnutí stavu A vo vratnom čítači 2 ^sa výstupom komparátora 2 zablokuje přechod impulzov s frekvenciou Fg na vstup vratného čítača 2 ako ^aj na ovládač 3· Ďalší impulz sa cez člen logického súčinu 2 přepustí až vtedy, keň impulz zo snimača 8 zníži stav vratného čítača 2 pod hodu· notu A. Takýmto postupom sa krokový motor 10 rozbieha až dovtedy, kým frekvencia impulzov zo snimača 8 sa nevyrovná so žiadanou frekvenciou Fg, čo představuje žiadaný stav, t. j. motor sa točí žiadanou rýchlosťou. Pri rýchlom zvýšení frekvencia Fg je postup činnosti rovnaký. Pri rýchlom znížení frekvencie Fg sa začne znižovať stav vratného čítača 2 až dovtedy, kým jeho stav nebude menší ako číslo B. Vtedy výstupný signál komparátora J sa změní na úroveň log 1, čo má za následok, že okrem impulzov s frekvenciou Fg je na počítací vstup vratného čítača 2 ^a vstup ovládača 3 oez člen logického súčinu 3 prepustený impulz z generátore impulzov vysokej frekvencie 2, ktorý zvýší stav vratného čítače opat na hodnotu B. Tento postup sa opakuje až dovtedy, kým sa frekvencia impulzov zo snímače 8 opat nevyrovná so žiadanou frekvenciou Fg.The output pulses of the incremental sensor 8 are applied to the second counter input of the return counter 2 and reduce its state. If the desired frequency Fg is less than the acceleration of the stepper motor, then state A is not reached in the return counter 2 and the comparator output 6 does not block the gate 2, i.e. the pulse transition with frequency Fg. If the frequency of the input pulses Fg is higher than the speed of the stepper motor 10, then, after reaching state A in the return counter 2 ^{, the} comparator output 2 blocks the transfer of pulses with frequency Fg to the return counter 2 as ^and j to the control 3. The logic product 2 is only released when the pulse from sensor 8 lowers the state of the return counter 2 below the value A. In this way, the stepper motor 10 starts until the pulse frequency from sensor 8 is equal to the desired frequency Fg, which represents the desired state. ie the engine rotates at the desired speed. When the frequency Fg is increased rapidly, the procedure is the same. When the frequency Fg decreases rapidly, the state of the return counter 2 begins to decrease until its state is less than B. Then the comparator output signal J changes to log 1, which results in counting at the counting frequency Fg Return Counter Input 2 ^and Controller Input 3 oez Logic Product 3 Loop Pulse from High Frequency Pulse Generator 2, which raises the return counter state to B. This procedure is repeated until the pulse rate from sensor 8 has matched the desired pulse rate. frequency Fg.

Opísaným postupom teda riadiaci člen zabezpečuje stráženie fázového rozladenia vektore magnetického toku statore a rotora krokového motora. Pretože moment krokového motora je periodickou funkciou fázového rozladenia vektore magnetického toku statore a rotora, čísla A a B ako aj počiatočný stav vratného čítača 2 číslo C sa musia vybrat tak, aby fázové rozladenie sa strážilo v rámci jednej periody momentovej charakteristiky.Thus, by the described procedure, the control member provides guarding for phase tuning of the magnetic flux vector of the stator and the stepper motor rotor. Since the stepper motor torque is a periodic function of the phase tuning of the stator and rotor magnetic flux vector, the numbers A and B as well as the initial state of the return counter 2 number C must be selected such that the phase tuning is guarded within one torque characteristic period.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of the stepper servo system stepper motor interposed between the setpoint pulse source and the stepper motor controller, characterized in that an incremental encoder (8) is connected to the second input of the return counter (1) to its second input a stepper motor controller (9) is connected, and at the same time an output of the logical sum member (6) is connected, the first input of which is connected to the output of the first logical product member (4), provided with a first input with input frequency pulses (Fg); connected to the output of a second logic product (5), the first input of which is connected to the pulse generator (7), and the second of which is connected to the output of the first comparator (3), which contains the second input and whose first input is connected to the counter (1), wherein the second comparator (2) comprising the second input has its output coupled with the second input of the first logical product member (4), while its first input is connected to the output of the return counter (1).