Устройство для управления электроприводом робота

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ РОБОТА, содержащее последовательно соединенные первьй триггер, первый ключ, первый блок сравнения, усилитель и двигатель , связанньй с датчиком положения, выход которого подключен через последовательно соединенные преобразователь скорости и второй ключ ко второму входу первого блока сравнения, подсоединенного, третьим входом к выходу элемента И, первый вход которого соединен со вторым выходом триггера , подключенного первым выходом ко второму входу преобразователя ско-;., рости, а первым входом - к первому входу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит формирователь импульса, элементы ШШ и последовательно соединенные второй .блок сравне1шя, , шифра тЬр , и блок памяти , выход которого подключен ко второму входу элемента И, второй вход - к первому входу второго блока сравнения и второму входу устройства , а третий вход - ко второму выходу шифратора и первому входу элемента ИЛИ, выходом соединенного со вторым входом второго ключа, а вторым входом - со вторым входом преобразователя скорости, второй и третий выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, второй вход второго блока сравнения соединен с третьим входом устройства , третий вход - с выходом датчика положения, четвертый вход - с первым выходом триггера, второй выход - со вторым входом первого ключа , а третий выход через формирова§ тель импульса - со вторым входом триггера. 2. Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что второй блок сравнения содержит второй элемент ИЛИ, второй триггер и последовательно соединенные реверсивный счетчик , дешифратор, третий элемент ИПИ и третий триггер, второй выход -деСО шифратора подключен ко второму вхокэ ду третьего элемента ШШ, третий и четвертый выходы - соответственно к первому и второму входу второго элеto мента ШШ, выходом соединенного с первым входом второго триггера, первый выход второго блока сравнения подключен к выходу третьего триггера, второй выход - к выходу реверсивного счетчика, третий выход - к выходу второго триггера, первый, второй и третий входы - к соответствующим входам реверсивного счетчика, а четвертый вход - ко вторым входам второго и третьего триггеров.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

89) (11)

3(5I) С 05 В 11/00

2 A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3543595/18-24 (22) 13.12.82 (46) 15.05.84.Бюл. М 18 (72) В.П..Кузнецов, Н.Н.Немогай, Ф.В.Фурман, В.Н.Филиппович, А.П.Пашкевич и О.Н.Жаров (71) Минский радиотехнический институт (53) 62.50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 830299, кл; С 05 В 11/14, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

ti" 926615, кл. G 05 В 11/14, 1982 (прототип). (54) {57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ РОБОТА, содержащее последовательно соединенные первый триггер, первый ключ, первый блок сравнения, усилитель и двигатель, связанный с датчиком положения, выход которого подключен через последовательно соединенные преобразователь скорости и второй ключ ко второму входу первого блока сравнения, подсоединенного третьчм входом к выходу элемента И, первый вход которого соединен co BTopbM выходом триггера, подключенного первым выходом ко второму входу преобразователя ско-, рости, а первым входом — к первому входу устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит формирователь импульса, элементы IUIH и последовательно соединенные второй блок сравнения,,шифратор и блок памяти, выход котороФ о подключен ко второму входу элемента И, второй вход — к первому входу второго блока сравнения и второму входу устройства, а третий вход — ко второму выходу шифратора и первому. входу элемента ИЛИ, выходом соединенного со вторым входом второго ключа, а вторым входом — со вторым входом преобразователя скорости, второй H третий выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, второй вход второго блока сравнения соединен с третьим входом устройства, третий вход — с выходом датчика положения, четвертый вход — с первым выходом триггера, второй выход — со вторым входом первого ключа, а третий выход через формирователь импульса — со вторым входом триггера.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй блок сравнения содержит второй элемент ИЛИ, второй триггер и последовательно соединенные реверсивный счетчик, дешифратор, третий элемент ИЛИ и третий триггер, второй выход -дешифратора подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, третий и четвертый выходы — соответственно к первому и второму входу второго элемента ИЛИ, выходом соединенного с первым входом второго триггера, первый выход второго блока сравнения подключен к выходу третьего триггера, второй выход — к выходу реверсивного счетчика, третий выход — к выходу второго триггера, первый, второй и третий входы — к соответствующим входам реверсивного счетчика, а четвертый вход — ко вторым входам второго и третьего триггеров.

1092462

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов промышленных роботов.

Известно устройство для управле-. 5 ния электроприводом робота, содержащее первый и второй ключи, первый и второй широтно-импульсные модуляторы, дифференциатор, мультивибратор, первый и второй сумматоры,триггер и элемент резерва (? 3.

Однако известное устройство имеет низкие динамические характеристики.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные триггер, первый ключ, первый блок сравнения, усилитель и двигатель, связанный с датчиком положения, выход которого подключен 20 через последовательно соединенные преобразователь скорости и второй ключ ко второму входу первого блока сравнения, третьим входом подсоединенного к выходу элемента И, первый вход которого соединен со вторым вы- . ходом триггера, первым выходом под-.J ключекного ко второму входу преобразователя скорости.,а первым входом— к первому входу устройства ?.2 2. 30

Недостатком данного устройства является высокая чувствительность к изменению параметров исполнительного механизма, что не позволяет использовать его с заданной точностью для управления электроприводами, у кото) рых момент инерции меняется в широком диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности устройства. 40

Цель достигается тем, что устройство для управления электроприводом робота содержит формирователь импульса, элементы ИЛИ и последовательно соединенные второй блок сравне- 4$ ния, шифратор и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу элемента И, второй вход — к пер.— вому входу второго блока сравнения и второму входу устройства, а третий вход — ко второму выходу шифратора и первому входу элемента HJDI, выходом соединенного со вторым входом второго ключа, а вторым входом— со вторым входом преобразователя скорости, второй и третий выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, второй вход второго блока сравнения соединен с l третьим входом устройства, третий вход — с выходом датчика положения, четвертый вход с первым выходом триггера,, второй выход — со вторым входом первого ключа, а третий выход через формирователь импульса со вторым входом триггера.

Кроме того, второй блок срав-: нения содержит второй элемент ИЛИ, второй триггер и последовательно соединенные реверсивный счетчик, дешифратор, третий элемент H1?H и третий триггер, второй выход дешифратора подключен ко второму входу третьего элемента HJBi, третий и четвертый выходы — соответственно к первому и второму входу второго элемента ИЛИ» выходом соединенного с первым входом второго триггера, первый выход второго блока сравнения подключен к выходу третьего триггера, второй выход — к выходу реверсивного счетчика, третий выход — к выходу второго триггера, первый, второй и третий входы — к соответствующим входам, реверсивного счетчика, а четвертый вход — ко вторым входам второго и третьего триггеров.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы; на фиг.3 — функциональная схема второго блока сравнения; на фиг.4 — то же, преобразователя скорости; на фиг. 5 — то же, первого бло— ка сравнения.

Схема устройства содержит первый ключ ?, первый блок 2 сравнения, усилитель 3, двигатель 4, датчик 5 положения, преобразователь 6 скорости, второй ключ 7, первый триггер 8, элемент И 9, второй блок 10 сравнения, блок ll памяти, шифратор 12, формирователь 13 импульса, элемент ИЛИ 14, А» В» С» ?»» (» О» Ч» ?1?» ?? » »

1 2 3

?1 — входные сигналы блоков (фиг.?);

Тп и Т вЂ” соответственно минимальгпin àа», ное и максимальное значения электромеханической постоянной (фиг.21; первый реверсивный счетчик 15, дешифра-. тор 16» первый и второй элементы

ИЛИ 17 и 18 соответственно, второй и третий триггеры 19 и 20 соответственно (фиг,31; генератор 21, блок 22 задержки, второй реверсивный счетчик

23, регистр 24> второй дешифратор 25> третий и четвертый элементы ИЛИ 26 и 27 соответственно, четвертый, пятый и шестой триггеры 28,29 и 30 соответст1092462

4 ем U„=I, U> "- О, что соответствует появлению на выходе блока 11 кода (-U j „и подаче запрещающего уров ня а второй вход второго ключа 7.

Сигнал (-U ) „ через элемент И 9 и

5. блок 2 поступает на усилитель 3, обеспечивая на интервале (1:2, t ) режим динамического торможения.

Длительность интервала торможения (t>,t ) фиксируется в преобразоватевенно (фиг. 4); блок 31 инверторов, блок элементов ИЛИ 32,сумматор 33(фиг.5) .

Устройство работает следующим образом.

Входными сигналами являются сигнал задания(ХЗ) „,а также сигналы Ч и W формируемые функциональными элементами системы управления верхнего уровня, в которой используется данное устройство.

Траектория отработки задания состоит из четырех участков (фиг.2 1.

При включении напряжения питания на выходе формирователя 13 импульса формируется короткий импульс, устанавливающий триггер 8 в нулевое состояние, что соответствует подаче разрешающего уровня на вторые входы первого и второго ключей и 7 и запрещает прохождение кода с выхода блока 11 памяти через элемент И 9 на второй вход блока 2 сравнения.

При этом триггеры 19 и 20 блока 10 и второй и третий выходы преобразователя 6 скорости удерживаются в нулевом состоянии.

Начало отработки задания (Х по3 ложительное ) соответствует подаче сигнала Ч и сигнала W записи входного кода (Х5) оп в РевеРсивный счетчик 15. При этом триггер 8 переходит в единичное состояние. Первый ключ 1 и второй ключ 7 закрыты.

При отработке входного воздействия импульсы с выхода датчика 5 положения 4 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 15, умень шая тем самым значение кода на его выходах.

На первом интервале управления (t0, t ) t определяется моментом достижения текущей скоростью значения Х„, а на выходах шифратора 12 в

М1 соответствии с реализуемыми логичес. кими функциями будут нулевые уровни.

Комбинация всех "нулей" на первом, втором и третьем адресных входах блока 11 соответствует тому, что на

его выходе появляется код сигнала

f+U ) Ор (X5>0), который через элемент Й 9 поступает на второй вход блока 2. Так как ключи 2 и 7 закрь ты, то этот сигнал без изменения поступает на вход усилителя 3, в котором входной код, представленный в дополнительном коде, преобразуется в длительность импульса и усиливается.

Причем знаковый разряд кода (11) „од10

35 нозначно определяет направление вращения двигателя 4, разрешая прохождение модулированного импульса в требуемую диагональ усилителя 3.

Таким образом, интервал (t<, „) соответствует участку максимального разгона двигателя 4. При малых значениях электромагнитной постоянной времени динамика привода описывается дифференциальным уравнением

X(t)T +)((4)=AU(+) (1(! Си

Т е(Т . Т

ЗМ L ю1п Фах

Поэтому для перевода его из состояния Х=О в состояние Х = Х требуетм ся один интервал управления.

В момент достижения текущей скоростью значе"ия Х tXj оп=ГХм) оп на втором выходе преобразователя 6 скорости появляется единичный уровень в соответствии с логическими функциями, реализуемыми шифратором

12 U = О, U2 =1. Это соответствует тому, что на выходе блока 11 появляется код (Х )„,и,, а на второй вход второго ключа 7 подан разрешающий уровень. Таким образом, на интервале (t„, t>) устройство работает в режиме стабилизации скорости Х„,.

Момент окончания участка движения с постоянной скоростью определяется в блоке 10 при выполнении условия Х вЂ” Х =X где Х т — путь торможения, обеспечивающий оптимальные по быстродействию процессы в случае Т.

Зм

=T „ и определяется как

1 х =(u x )т,„ -е " -М а, Это соответствует тому, что на третьем выходе дешифратора 16 появляется короткий импульс, который через элемент ИЛИ 18 устанавливает триггер 20 в. единичное состояние.

При этом на выходах шифратора 12 име1092462 ле б скорости и определяется моментом достижения скорости величины ползучей скорости Х „ . Это соответствует появлению на третьем выходе преобразователя 6 скорости единичного уровня, что обусловливает, появление двух "единиц" на выходе шифратора 12 (U 1 1 у Uÿ + I ), На Второи вход ключа

7 подан разрешающий уровень, а на выходе блока ll появляется сигнал

jX ) ц На интервале (с, t ) система работает в режиме стабилйзации " скорости Х„, обеспечивая плавный подход к точке позиционирования, Длительность этого интервала зависит 15 от электромеханической постоянной времени Т . При Т =Т режим ползу зм mrõ чих скоростей может отсутствовать.

Момент t определяется вхождением устройства в некоторую окрестность 2О точки позиционирования (Х -ХfC Х©.

Это соответствует появленйю короткого импульса на первом выходе дешифратора 16, который через элемент

ИЛИ 17 устанавливает триггер 19 в 25 единичное состояние. В момент появления разрешающего уровня на первом выходе блока 10, триггер 8 через формирователь 13 переводится в нулевое состояние. При этом на вторые Зо входы первого и второго ключей 1 и 7 подается разрешающий уровень, триггеры 19 и 20 блока 10 и второй и третий выходы преобразователя 6 скорости переводятся в нулевое состояние, На первый вход элемента И 9 подан нулевой уровень, запрещающий проу хождение сигнала с выхода блока ll на блок 2.

В дальнейшем устройство работает как линейная система под действием сигналов скоростной и позиционной обратной связи.

При Х 9 <0 работа устройства аналогична, с той лишь разницей, что выполнение условий Х вЂ” Х = Х и Х -Х=

Э т 3

=Х фиксируется появлением коротких импульсов соответственно на четвертом и втором выходах. дешифратора 16, а импульсы от датчика 5 положения поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 15.

Применение предложенного устройства для управления приводами промышленных роботов, у которых изменение электромеханической постоянной времени незначительно во всем диапазоне нагрузок (выдвижение руки, подъем руки ), позволяет получить процессы, близкие к оптимальным по быстродействию, и обеспечивает высокую точность °

При управлении приводами роботов, у которых постоянная времени изменяется в значительных пределах в зависимости от расположения в пространстве последующих звеньев кинематической цепи (поворот руки ), устройство обеспечивает апериодические переходные процессы при сохранении высокого быстродействия и точности.

1092462

)О92462

1092462

1092462

Составитель E.Ïîëèòîâ

Редактор М. Келемеш Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Бутяга

Заказ 3253/30 Тираж 842 Подписное

ВЩ1ИПИ Государственного комитета СССР м по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4