195044. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés pozíciószabályozott DC-motorok sebességének automatikus és folyamatos szabályozására
A találmány tárgya áramköri elrendezés pozíciószabályozott DC-motorok sebességének automatikus és folyamatos szabályozására. A találmány szerinti megoldás előnyösen alkalmazható regisztráló berendezéseknél, pl X-Y íróknál, ahol az írótoll pozíciójának szabályozása szervohúrkon keresztül történik. A technikai szintet képviselő ismert megoldások két csoportba sorolhatók. Az első csoportba tartozó megoldásnál a regisztrálási tulajdonságok beállítása nagy áttételi módosítással lehetséges. Ilyen ismert, elterjedten használt sebesség szabályozási rendszert ismertet a „MÉRÉS ÉS AUTOMATIKA" c. folyóirat XXVI. évfolyam 5. száma. Ennél a megoldásnál egy adott regisztráló mechanizmusban a tehetetlenségi-, a hajtó- és fékezőnyomatékok adott értékeihez, a motor sebességváltója által meghatározott fix és nagy áttétel módosítással lehet a regisztrálási tulajdonságokat beállítani. Ennek a megoldásnak a hátrányai a következők: — rossz hatásfok a nagy áttételi viszony miatt, — a sebesség egyik forgásirányban sem módosítható vagy állítható. A második csoportba tartozó megoldásnál a motor fordulatszámát állandó értéken tartják. Ilyen megoldást ismertet pl. a 3 944 90l lajstromszámú, „Circuit arrangement for maintaining the speed of a DC motor constant“ c. US szabadalmi leírás. Ennél a megoldásnál a szabályozó hurok a motor fordulatszámával arányosan forgó tachogenerátor jelét érzékeli, s így szabályozza állandó értékre a motor fordulatszámát. Ennek a megoldásnak a hátrányai a következők: — nincs pozíció szabályozás, — az állandó, rendszerint beállítható fordulatszám miatt a beállás, a gyakori indítás-forgás-megállás paramétereit nem veszik figyelembe. A találmány szerinti megoldás célul tűzte ki az ismert megoldások hiányosságainak megszüntetését és olyan áramköri elrendezés létrehozását, amelynek segítségével pozíciószabályozott DC-motorok sebessége automatikusan és folyamatosan szabályozható. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy ha a pozíciószabályozó szervóhurokban egy további sebességszabályozó, járulékos szabályozó hurkot alkalmazunk, amelyben a pozíciószabályozó jeléből sebességgel arányos jelet állítunk elő, amellyel egy szabályozható osztón keresztül módosítjuk a DC-motorra kerülő feszültséget, akkor a DC-motor szögsebessége egy beállítható értéknél stabilizálódik Ennek az a feltétele, hogy a pozíciószabályozó szervóhurok egyébként maximális kivezérléssel működne, amikor a regisztrálónak gyors jeleket kellene regisztrálnia, pl. ugrásjel esetén. Ekkor a rendszer tehetetlensége miatt 2 1 csak lassabban tudná követni a jelet és így a hibajel annyira megnőne, hogy a DC-motor maximális feszültséget kapna. Ebben az esetben a DC-motor szöggyorsulása a következő képlettel írható le: (0M -)- 0l)-^p-= M — (Ml -+- Mf), ahol 0M a DC-motor tehetetlenségi nyomatéka, 0L a terhelés tehetetlenséginyomatéka, M a DC-motor hajtónyomatéka, Ml a DC-motor terhelés ellennyomatéka, Mf a terhelés ellennyomatéka. A fenti képletből megállapítható, hogy amíg a nyomatékok egyensúlyba nem kerülnek, addig van szöggyorsulás és az o> szögsebességet a differenciálegyenletek ismert megoldása adja: m = col (1 — e_(/T), ahol col a maximális szögsebesség, t az idő, T az időállandó. A <p szögelfordulás és ezzel együtt a regisztrált vonal időfüggvénye pedig: <P = « ,t ['/t — 1 + e"'/T] Az 1. ábrán ez az időfüggvény látható. Regisztráláskor tehát számottevően a-^r<3 időben a szöggyorsulás miatt a regisztrátum nem egyenes vonalú, amely különösen kis amplitúdók esetén eredményeket zavaró jeltorzulásokat okoz. A hosszú gyorsulási szakaszt úgy csökkenthetjük le, hogy a DC-motor úgy induljon, mintha a rendszer maximális o> szögsebesség elérhetné o)|=oimax, M=Mm0X). Amint azonban a kívánt co szögsebességet eléri, a DC-motor co szögsebessége növelését leszabályozva, a DC-motor M hajtónyomatékát ehhez a stabilizált o) szögsebességhez szükséges nyomatékra korlátozzuk. így a regisztrátum kezdeti görbült szakasza csökkenthető, utána pedig egyenesvonalú egyenletes sebességű vonallal közelíti meg a kívánt pontot. Az állandó sebesség előnyösen amplitúdótól függetleníti a beállás környékén a rendszer dinamikus viselkedését is. A találmány szerinti sebesség-szabályozás biztosítja ezen felül a kívánt szögsebességhatár beállíthatóságát is, továbbá a mozgásirány szimmetrizálhatóságot vagy aszimmetrizálhatóságot is. Ugyanekkor elérhető az is, hogy ha nem szükséges az egyenesvonalú egyenletes mozgás; pl., ha minimális idő alatt kell egyik pontból a másikba jutnia az írótollnak, akkor a sebesség-határt a lehetséges maximális értékig növelhetjük. A találmány szerinti megoldást részletesebben rajzok alapján ismertetjük, melyek a következők: 2 195044 5 ^0 ■*5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
