СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ

Полезная модель относится к автоматизированным системам управления приводом для антенны радиолокационной станции (РЛС) с расширенными возможностями.
Известна система управления приводом сканирующего опорно-поворотного устройства (см. патент РФ на ПМ №127958, МПК G05D 3/00, опубл. 10.05.2013), содержащая микропроцессор, моментный двигатель, силовой блок управления двигателем, датчик углового положения вала опорно-поворотного устройства, широтно-импульсный формирователь, вход которого соединен с выходом микропроцессора, а выход через силовой блок управления двигателем - с входом моментного электродвигателя, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель углового положения, вычислитель угловой скорости, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а входы подключены к информационным входам микропроцессора. При этом датчик углового положения выполнен бесконтактным виде постоянного магнита, расположенного на валу привода, и магниторезистивного сенсора с двумя полномостовыми чувствительными элементами, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.
Недостатком является ограниченный диапазон углов вращения, а также отсутствие возможности имитации работы привода для проведения регламентных или иных работ без включения силовой части привода.
Наиболее близким техническим решением является устройство управления электроприводом, включающее в себя блок выходных сигналов управления частотой вращения привода, блок выходного сигнала управления торможением и блок источника питания (см. патент РФ на И№2351972, МПК G05B 11/00, опубл. 10.04.2009). Устройство снабжено блоком установки начального состояния, блоком управления режимами работы привода, блоком выбора режимов работы привода, блоком разрешения работы привода, блоком гальванической развязки с преобразователем частоты, блоком гальванической развязки с сигналами управления нулевого режима, блоком усилителя мощности сигнала управления тормозом привода, блоком формирования сигнала неисправности привода, блоком формирования сигнала запуска привода, блоком входных управляющих сигналов, блоком входного сигнала от преобразователя частоты вращения привода, блоком входного сигнала датчика угла поворота антенны и блоком отображения сигнала неисправности привода, при этом блок управления режимами работы привода выполнен с возможностью перехода в состояние разрешения вращения двигателя привода и расторможенного состояния тормоза привода и с возможностью перехода в состояние запрета вращения двигателя привода и заторможенного состояния тормоза. Блок разрешения работы привода выполнен с возможностью передачи команды на управление в выбранном режиме, либо сигнала отключения, блок гальванической развязки с сигналами управления нулевого режима выполнен с возможностью анализа принимаемого сигнала с блока входного сигнала от преобразователя частоты вращения привода и сигнала с блока входного сигнала с датчика угла поворота антенны, выполняющего функцию сигнала импульса начала торможения, поступающего с упреждением относительно истинного углового положения, для передачи сигнала останова на блок разрешения работы привода и на блок усилителя мощности сигнала управления тормозом привода в случае совпадения во времени сигналов с блока входного сигнала от преобразователя частоты вращения привода и сигнала с блока входного сигнала с датчика угла поворота антенны, блок формирования сигнала неисправности привода выполнен с возможностью анализа выходных сигналов блока разрешения работы привода и блока усилителя мощности сигнала управления тормозом привода для получения сигнала неисправности привода при поступлении сигнала на вращение двигателя привода с блока разрешения работы привода в случае получения сигнала с блока усилителя мощности сигнала управления тормозом привода о том, что тормоз находится в заторможенном состоянии, причем выход блока источника питания подключен к входу блока установки начального состояния для выработки инверсионного импульса, выход блока установки начального состояния соединен с первым входом блока управления режимами работы привода, выход блока формирования сигнала запуска привода соединен с вторым входом блока управления режимами работы привода, для передачи сигнала от преобразователя частоты вращения привода и сигнала от внешнего устройства обработки датчика угла поворота антенны, выполняющего функцию импульса начала торможения, выход блока входного сигнала от преобразователя частоты вращения привода и выход блока входного сигнала с датчика угла поворота антенны соединены с первым и вторым входами соответственно блока гальванической развязки с сигналами управления нулевого режима, выход которого соединен с третьим входом блока управления режимами работы привода для передачи состояния запрета вращения двигателя и создания заторможенного состояния тормоза, а выход блока управления режимами работы привода соединен с первым входом блока разрешения работы привода и с входом блока усилителя мощности сигнала управления тормозом привода для передачи сигнала состояния разрешения вращения двигателя и расторможенного состояния тормоза привода, при этом выход блока входных управляющих сигналов соединен с входом блока выбора режимов работы привода, а выход блока выбора режимов работы привода для передачи указания на выбранный режим работы соединен с вторым входом блока разрешения работы привода, выход блока разрешения работы привода соединен с входом блока гальванической развязки с преобразователем частоты и с первым входом блока формирования сигнала неисправности привода для передачи состояния разрешения работы двигателя в выбранном режиме либо передачи сигнала запрета вращения двигателя, при этом выход блока усилителя мощности сигнала управления тормозом привода соединен с входом блока выходного сигнала управления торможением и для сбора общей информации о неисправности привода с вторым входом блока формирования сигнала неисправности привода, выход блока формирования сигнала неисправности привода соединен с входом блока отображения сигнала неисправности привода, а выход блока гальванической развязки с преобразователем частоты соединен с входом блока выходных сигналов управления частотой вращения привода.
Недостатками устройства являются отсутствие устройства ввода поправки курсового угла, обеспечение возможности имитации работы привода для проведения регламентных или иных работ без включения силовой части привода.
Задачей полезной модели является разработка устройства для автоматизированной системы управления приводом горизонтального вращения антенны РЛС с расширенными возможностями.
Технический результат заключается в повышении точности поддержания скорости вращения и расширении функциональных возможностей, как то: обеспечение торможения устройства с упреждением для останова в заданном положении путем изменения частоты, направления вращения и характера обмена между блоками; обеспечение возможности имитации работы привода для проведения регламентных или иных работ без включения силовой части привода, а при необходимости и имитирование целей для проверки канала сопровождения целей без излучения в эфир.
Указанный технический результат достигается тем, что система управления приводом содержит блок датчика угла поворота антенны, блок задания скорости вращения привода, блок индикации состояния привода, блок управления стопорением привода, блок механики, редуктор, исполнительное устройство, согласно решению в нее введены блок микропроцессоров, блок имитации вращения привода, генератор, мультиплексор скорости/ошибки, демпфер, блок аналого-цифрового преобразователя напряжений вращающегося трансформатора, счетчик wt, сумматор, мультиплексор кода курсового угла, блок имитатора видеосигнала, блок интерфейса, блок электроники, преобразователь напряжение-ток, цифро-аналоговый преобразователь опорный, цифро-аналоговый преобразователь коррекции курсового угла, регистр усилитель, пульт управления; выход пульта управления соединен с первым входом блока микропроцессоров, второй выход блока микропроцессоров соединен с входом блока интерфейса, выход которого соединен с первым входом блока электроники, выход которого соединен с входом блока механики, первый выход которого соединен с вторым входом блока электроники, а второй выход блока механики соединен через редуктор с исполнительным устройством, выход исполнительного устройства соединен с первым входом блока датчика угла поворота антенны, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, вход преобразователя напряжение-ток соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя коррекции курсового угла, вход цифро-аналогового преобразователя коррекции курсового угла соединен с выходом сумматора, второй вход которого предназначен для соединения с внешним устройством, первый вход сумматора соединен с первым выходом счетчика wt, вход которого соединен с выходом генератора, вход цифро-аналогового преобразователя опорного соединен с первым выходом счетчика wt, а выход цифро-аналогового преобразователя опорного соединен с вторым входом блока аналого-цифрового преобразователя напряжений вращающегося трансформатора, первый вход которого соединен с выходом блока датчика угла поворота антенны, а выход блока аналого-цифрового преобразователя напряжений вращающегося трансформатора соединен с третьим входом блока управления стопорением привода, первый вход блока управления стопорением привода соединен с пятым выходом блока микропроцессоров, второй вход блока управления стопорением привода соединен с первым выходом блока задания скорости вращения привода, первый выход блока управления стопорением привода соединен с вторым входом мультиплексора скорости/ошибки, второй выход блока управления стопорением привода соединен с третьим входом мультиплексора скорости ошибки, первый вход мультиплексора скорости/ошибки соединен с выходом демпфера, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания скорости вращения привода, вход блока задания скорости вращения привода соединен с третьим выходом блока микропроцессоров, а второй выход блока задания скорости вращения привода соединен с третьим входом блока имитации вращения привода, второй вход блока имитации вращения привода соединен с вторым выходом счетчика wt, третий выход счетчика wt соединен с вторым входом демпфера, первый вход блока имитации вращения привода соединен с четвертым выходом блока микропроцессоров, выход блока имитации вращения привода соединен с вторым входом мультиплексора кода курсового угла, первый вход мультиплексора кода курсового угла соединен с выходом блока аналого-цифрового преобразователя напряжений вращающегося трансформатора, а выход мультиплексора кода курсового угла соединен с входом регистра-усилителя, выход которого предназначен для соединения с внешним устройством, выход мультиплексора скорости/ошибки соединен с вторым входом блока микропроцессоров, соединен с вторым входом блока имитатора видеосигнала, первый вход которого соединен с первым выходом блока микропроцессоров, а выход блока имитатора видеосигнала предназначен для соединения с входом внешнего видеоусилителя, шестой выход блока микропроцессоров соединен с входом блока индикации состояния привода, седьмой выход блока микропроцессоров соединен с третьим входом мультиплексора кода курсового угла.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема предлагаемого устройства, где
1 - блок индикации состояния привода;
2 - блок микропроцессоров;
3 - блок имитации вращения привода;
4 - блок управления стопорением привода;
5 - генератор;
6 - мультиплексор скорости/ошибки;
7 - демпфер;
8 - блок задания скорости вращения привода;
9 - блок аналого-цифрового преобразователя напряжений вращающегося трансформатора (АЦПВТ);
10 - счетчик wt (счетчик круговой частоты);
11 - сумматор;
12 - мультиплексор кода курсового угла;
13 - блок имитатора видеосигнала;
14 - блок интерфейса;
15 - блок электроники;
16 - блок механики;
17 - редуктор
18 - исполнительное устройство;
19 - блок датчика угла поворота антенны;
20 - преобразователь напряжение-ток;
21 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) опорный;
22 - цифро-аналоговый преобразователь коррекции курсового угла (ЦАП ККУ);
23 - регистр усилитель;
24 - пульт управления;
при этом 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 23 образуют ячейку КУПРИМ.
Выход пульта управления 24 соединен с первым входом блока микропроцессоров 2, второй выход блока микропроцессоров 2 соединен с входом блока интерфейса 14, выход которого соединен с первым входом блока электроники 15, выход которого соединен с входом блока механики 16, первый выход которого соединен с вторым входом блока электроники 15, а второй выход блока механики 16 соединен через редуктор 17 с исполнительным устройством 18, выход исполнительного устройства соединен с первым входом блока датчика угла поворота антенны 19, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-ток 20, вход преобразователя напряжение-ток 20 соединен с выходом ЦАП ККУ 22, вход ЦАП ККУ 22 соединен с выходом сумматора 11, второй вход которого соединен с внешним устройством (внешнее устройство на фигуре не показано), первый вход сумматора 11 соединен с первым выходом счетчика wt 10, вход которого соединен с выходом генератора 5, вход ЦАП опорный 21 соединен с первым выходом счетчика wt 10, а выход ЦАП опорный 21 соединен с вторым входом блока АЦПВТ 9, первый вход которого соединен с выходом блока датчика угла поворота антенны 19, а выход блока АЦПВТ 9 соединен с третьим входом блока управления стопорением привода 4, первый вход блока управления стопорением привода 4 соединен с пятым выходом блока микропроцессоров 2, второй вход блока управления стопорением привода 4 соединен с первым выходом блока задания скорости вращения привода 8, первый выход блока управления стопорением привода 4 соединен с вторым входом мультиплексора скорости/ошибки 6, второй выход блока управления стопорением привода 4 соединен с третьим входом мультиплексора скорости ошибки 6, первый вход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с выходом демпфера 7, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания скорости вращения привода 8, вход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с третьим выходом блока микропроцессоров 2, а второй выход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с третьим входом блока имитации вращения привода 3, второй вход блока имитации вращения привода 3 соединен с вторым выходом счетчика wt 10, третий выход счетчика wt 10 соединен с вторым входом демпфера 7, первый вход блока имитации вращения привода 3 соединен с четвертым выходом блока микропроцессоров 2, выход блока имитации вращения привода 3 соединен с вторым входом мультиплексора кода курсового угла 12, первый вход мультиплексора кода курсового угла 12 соединен с выходом блока АЦПВТ 9, третий вход мультиплексора кода курсового угла 12 соединен с седьмым выходом блока микропроцессоров 2, а выход мультиплексора кода курсового угла 12 соединен с входом регистра-усилителя 23, выход которого соединен с внешним устройством (ВУ), которое на фигуре не показано, выход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с вторым входом блока микропроцессоров 2, соединен с вторым входом блока имитатора видеосигнала 13, первый вход которого соединен с первым выходом блока микропроцессоров 2, а выход блока имитатора видеосигнала 13 соединен с входом внешнего видеоусилителя (видеоусилитель на фигуре не показан), шестой выход блока микропроцессоров 2 соединен с входом блока индикации состояния привода 1.
Примером конкретного исполнения блока электроники и блока механики является изделие ЭПР 1.000.000 изготавливаемое ОАО «СИБИРСКИЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ», примером конкретного исполнения ячейки КУПРИМ является устройство ГИТЮ.466514.001 изготавливаемое ОАО «Саратовский радиоприборный завод».
Работа системы управления приводом состоит в следующем:
При подаче с источников питаний напряжений +5 В, +27 В, ±15 В (источники питания на фигуре не показаны) пульт управления 24 задает требуемый режим работы (останов привода, вращение с требуемой скоростью, сканирование и границы сканирования, установка в положение стопорения, имитация вращения) выходные сигналы которого поступают на первый вход блока микропроцессоров 2. Второй выход блока микропроцессоров 2 соединен с первым входом блока электроники 15 через блок интерфейса 14, по которому передаются команды управления приводом. Выход блока электроники 15 соединен с входом блока механики 16 по которому передаются импульсные сигналы широтно-импульсной модуляции на моментный двигатель с встроенным в двигатель датчиком положения ротора (моментный двигатель и датчик положения ротора на фигуре не показаны). Первый выход блока механики 16 соединен с вторым входом блока электроники 15 по которому передается сигнал обратной связи по скорости от вала двигателя (на фигуре не показан). Второй выход блока механики 16, т.е. вал двигателя (вал двигателя на фигуре не показан) соединен через редуктор 17 с исполнительным устройством 18, например антенной горизонтального вращения РЛС. Исполнительное устройство 18 механически связано с валом блока датчика угла поворота антенны 19, в качестве которого может выступать датчик ВТ-5, причем контакты С3, С4 блока датчика угла поворота антенны 19 замкнуты между собой (контакты на фигуре не показаны), а на контакты С1, С2 блока датчика угла поворота антенны 19 с выхода преобразователя напряжение-ток 20 поступает синусоидальный ток.
На вход преобразователя напряжение-ток 20 с выхода ЦАП ККУ 22 поступает синусоидальное напряжение. Выход генератора 5 подключен к входу счетчика wt 10 и задает опорную частоту для этого счетчика. Второй выход счетчика wt 10 соединен с вторым входом блока имитации вращения привода 3 и задает частоту f1 относительно опорной. Первый выход счетчика wt 10 соединен цифровой шиной с входом ЦАП опорный 21, который преобразует цифровой код в аналоговое напряжение, выход ЦАП опорный 21 соединен с вторым входом блока АЦПВТ 9 по которому передается опорное синусоидальное напряжение. Также первый выход счетчика wt 10 соединен с первым входом сумматора 11 по которому передается цифровой код. Второй вход сумматора 11 соединен с выходом внешнего устройства, которое на фигуре не показано, по нему передается цифровой код поправки курсового угла. Выход сумматора 11 соединен с входом ЦАП ККУ 22, на вход которого поступает цифровой код с замешанным цифровым кодом поправки курсового угла. Выход блока датчика угла поворота антенны 19 соединен с первым входом блока АЦПВТ 9 на который поступают роторные напряжения с выхода блока датчика угла поворота антенны 19. Выход блока АЦПВТ 9 соединен с третьим входом блока управления стопорением привода 4, соединен с первых входом мультиплексора кода курсового угла 12 по которому передается истинный код курсового угла в цифровом виде. Второй вход мультиплексора кода курсового угла 12 соединен с выходом блока имитации вращения привода 3 по которому передается имитированный цифровой код курсового угла. Выход мультиплексора кода курсового угла 12 соединен с входом регистра-усилителя 23, выход которого соединен с внешним устройством (внешнее устройство на фигуре не показано), которому передается умощненный цифровой код курсового угла через регистр-усилитель 23. Первый вход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с третьим выходом блока процессоров 2 по которому задается требуемая скорость привода в цифровом коде. Первый выход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с первым входом демпфера 7 по которому передается требуемый код скорости в цифровом виде. Также первый выход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с вторым входом блока управления стопорением привода 4. Второй выход блока задания скорости вращения привода 8 соединен с третьим входом блока имитации вращения привода 3 по которому передаются импульсы с частотой пропорциональные цифровому коду скорости. Второй вход демпфера 7 соединен с третьим выходом счетчика wt 10 на который поступают импульсы с частотой f2. Выход демпфера 7 соединен с первым входом мультиплексора скорости/ошибки 6. Третий вход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с вторым выходом блока управления стопорением привода 4 по которому передается цифровой код скорости или цифровой код ошибки относительного нулевого положения. Второй вход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с первым выходом блока управления стопорения привода 4 и передает логический сигнал "Зона стопорения", подключающий к выходу мультиплексора кода скорости/ошибки 6 второй или третий вход мультиплексора кода скорости/ошибки 6, в зависимости от состояния уровня логического сигнала "Зона стопорения". Первый вход блока управления стопорением привода 4 соединен с пятым выходом блока микропроцессоров 2 по которому передается команда "Стопорение". Первый вход блока имитации вращения привода 3 соединен с четвертым выходом блока микропроцессоров 2 по которому передается команда "Имитация". Шестой выход блока микропроцессоров 2 соединен с входом блока индикации состояния привода 1 по которому передается информация о состоянии системы управления приводом. Седьмой выход блока микропроцессоров 2 соединен с третьим входом мультиплексора кода курсового угла 12 и передает в него логический сигнал "Привод включен", который передает цифровой код на выход мультиплексора кода курсового угла 12 с второго или первого входа мультиплексора кода курсового угла 12 в зависимости от состояния уровня логического сигнала "Привод включен". Первый выход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с вторым входом блока микропроцессоров 2 и передает цифровой код в блок микропроцессоров 2 либо с первого либо с третьего входа мультиплексора скорости/ошибки 6 в зависимости от логического уровня на втором входе мультиплексора скорости/ошибки 6. Первый выход мультиплексора скорости/ошибки 6 соединен с вторым входом блока имитатора видеосигнала 13 и передает на него цифровой код скорости для формирования имитированных целей для трансляции их на вход видеоусилителя (видеоусилитель на фигуре не показан). Первый выход блока микропроцессоров 2 соединен с первым входом блока имитатора видеосигнала 13 по которому передается сигнал логического уровня "Включение видео".