Устройство для управления приводом робота

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ РОБОТА, содержащее блок умножения, последовательно соединенные усилитель, электродвигатель , датчик тока, первьй сумматор, второй выход электродвигателя соединен с исполнительным механизмом, датчиком положения и датчиком скорости , выходы датчика положения и датчика скорости соединены соответственно с вторыми входами второго сумматора и блока деления, второй вход первого сумматора соединен с выходом измерителя внешнего момента , отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности при изменении момента инерции нагрузки, в него дополнительно введены третий сумматор интегратор, апериодическое звено и инерционное дифференцирующее звено, причем выход второго аумматора соединен с входами апериодического звена и инерционного дифференцирующего звена, выход которого соединен с первьм входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока деления, (Л первьй вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, а выJtn ход - с входом усилителя. Х cf.&x 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1!) 4(51) G 05 В 11/01 ъФЗ/ Ъа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТ ЕНН Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3582210/24-24 (22) 17. 02. 83 (46) 28 ° 02.85. Бюл. Р 8 (72) В.Ф. Филаретов (71) Дальневосточный ордена Трудо— вого Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 830293, кл. С 05 В 11/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 928298, кл. G 05 В 11/0;), 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРИВОДОИ РОБОТА, содержащее блок умножения, последовательно соединенные усилитель, электродвигатель, датчик тока, первый сумматор, второй выход электродвигателя соединен с исполнительным механизмом, .датчиком положения и датчиком скорости, выходы датчика положения и датчика скорости соединены соответственно с вторыми входами второго сумматора и блока деления, второй вход первого сумматора соединен с выходом измерителя внешнего момента, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности при изменении момента инерции нагрузки, в него дополнительно введены третий сумматор интегратор, апериодическое звено и инерционное дифференцирующее звено, причем выход второго сумматора соединен с входами апериодического звена и инерционного дифференцирующего звена, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, а вы- ход — с входом усилителя.

1142810

Изобретение относится к автомати- ческому управлению и может быть использовано в электроприводах промъшленных манипуляторов.

Известна система автоматичес- 5 кого управления, предназначенная для управления электроприводом промышленного робота j1) .

Однако указанная система не позволяет точно компенсировать влия- 10 ние переменного момента инерции нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления приводом робота, содержащее после- 1S, довательно соединенные первый сумматор, блок умножения, блок коррекции, первый усилитель, электродвигатель и датчик тока, причем вал электродвигателя связан с исполнительным меха- 20 низмом, датчиком положения и датчиком скорости, выход которого подключеч к.первому входу блока деления, а выход датчика положения соединен с первым входом первого сумматора, 25 вторым входом подключенного к выходу задающего устройства. Кроме того, устройство содержит источник опорного напряжения, последовательно соединенные датчик момента и второй сумма.30 тор, а также последовательно соединенные второй усилитель и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а ВыхОд — к ВторОму ВхОду блока умножения, выход датчика тока соединен с вторым входом второго сумматора, выходом подключенного к второму входу блока деления, выход которого соединен с входом второго уси-40 лителя (2) .

Недостаток данного устройства обусловлен невысокой точностью компенсации переменного момента инерции нагрузки, что приводит к снижению динамической точности всего устройства в целом.

Цель изобретения — повышение динамической точности при изменении момента инерции нагрузки. 50

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления приводом робота, содержащее блок умножения и последовательно соединенные усилитель, электродвигатель, датчик тока, первый сумматор, второй выход электродвигателя соединен с исполнительным механизмом, датчиком положения и датчиком скорости, выходы датчика положения и датчика скорости соединены соответственно с вторыми входами второго сумматора и блока деления, второй вход первого сумматора соединен с выходом измерителя внешнего момента, дополнительно введены третий сумматор, интегратор, апериодическое звено и инерцион. ное дифференцирующее звено, причем выход второго сумматора соединен с входами апериодического звена и инерционного дифференцирующего звена, выход которого соединен с первым входом блока, умножения, второй вход которого соединен с выходом

I блока деления, первый вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, выход блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, а виход с входом усилителя .

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления приводом робота.

Схема включает усилитель 1, электродвигатель 2, датчик 3 тока, первый сумматор 4, интегратор 5, блок 6 деления, блок 7 умножения,. исполнительный механизм 8, датчик

9 положения, датчик 10 скорости, второй сумматор 11, апериодическое звено 12, инерционное дифференцирующее звено 13, третий сумматор 14, измеритель 15 внешнего момента.

Введены следующие обозначения: oC „ — сигнал задающего воздействия, рассогласование (ошибка) электропривода; M — моментное воздействие ( на электропривод, 1 g — соответственно угол и скорость вращения вала электродвигателя, i — выходной сигнал датчика тока, U — сигнал управления двигателем; iy — выходной сигнал измерителя внешнего момента, U — усиливаемый сигнал.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал ошибки 8 с первого сумматора 11 после коррекции в бло— ках 12, 13 и 7, усиливаясь, поступает на электродвигатель 2, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины

142810 к, ") (2)

Тр+1

3 1

- поступающего сигнала и внешнего моментного воздействия Ìs. Электропривод при работе с различными

rpузами обладает переменным моментом инерции ), Изменение момента инерции .нагрузки ухудшает показатели качества работы устрой- . ства и может привести к потере устойчивости. Следовательно, устройство управления должно быть инвариантно к изменению момента инерции нагрузки.

Поскольку электродвигатель 2 достаточно точно описывается передаточной функцией ))((Р)™(()i()(()=kg/(Р 1 — Р ) ()) где К(, L< — соответственно активное и индуктивное сопротивления якорной обмотки двигателя, К вЂ” конструктивный коэффициент электродвигателя, К вЂ” коэффициент усиления, то для реализации поставленной задачи в прямую цепь системы достаточно ввести последовательное корректирующее звено вида где T(<1, Т = const

С введением звена П (Р) передаточ ная функция прямой цепи привода примет вид

)p)(p)=, (()(Ö():êp(ò, 1 —, p )1 (з) Из выражения (3) видно, что параметры передаточной функции W(p) являются постоянными, независящими от переМенных параметров инерции момента нагрузки. Так как величина 1 . в выражении (1) является переменной, то необходимо непрерывно подстраивать параметр ) и в выражении П (Р) под соответствующее текущее значение.

Поскольку для типовых электродвигателей справедливо равенство (a,„-Мь1)Л»= 4) 4 то из выражения (4) следует /p(- м, (,„

10 ((.

3/"эм

Выражение (5) формируется на выходе блока 6 деления в предположении„ что = Ме/К, а передаточная функция интегратора 5 имеет вид

15 V<(p) = 1/р. Полагая,что передаточная функция инерционного дифференцирующего звена 13 имеет вид

Rg

1 ")

"эм на выходе блока 7 умножения будем иметь сигнал, равный

Р (т,+(1 3, 25

Поскольку передаточная функция апериодического звена 12 имеет вид

N<>(p) = 1/(Т +1), то передаточная функция прямой цепи электропривода между выходом второго сумматора 11

30 и входом усилителя 1 будет определяться выражением

0 Ю А93

P "1

3М к,„

З которое точно совпадает с выражением (2).

Следовательно, переменный параметр 1 в последовательном корректирующем устройстве П(Р) изменяет

40 ся с помощью блока 7 умножения и устройства оценки переменного ) (блоки 3, 4, 5, 6 и 1 0), непрерывно подстраиваясь под требуемое (текущее) значение. Это позволяет

45 обеспечить достижение более точной инвариантности следующей системы к изменяющемуся параметру момента инерции нагрузки. В результате обеспечивается высокое качество работы всего приводного механизма робота во всем. диапазоне изменения

-его момента инерции.

ВНИКПИ Заказ 736/41 Тираж 863 ° Подписное

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