Система управления

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при управлении роботаг -манипуляторами. Целью изобретения является повьшение быстродействия и точности и уменьшение колебательности системы. Поставленная цель достигается за счет того, что в ней измеряется момент сопротивления на выходном валу электропривода с помощью моментного датчика. Его выходной сигнал усиливается , преобразуется и делится на модуль сигнала задания, а результирующий сигнал суммируется с усилен- HbiM и преобразованным сигналом рассогласования в те моменты времени, когда модуль сигнала задания превышает некоторое заданное пороговое значение. 5 ил. (Л CAD со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 А1 паSU

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСМОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И OTHPblTHA. (21) 4059723/24-24 (22) 22.04. 86 (46) 30.08.87. Бюл. №- 32 (71) Институт машиноведения им. А.А. Благонравова (72) В.Е. Ковалев, Б.Н. Новогранов и А,А. Степанов (53) 62-50(088.8) (56) Гулько Л.В. и Семагина Э,П.

Нелинейные коррекции систем автоматического управления рабочим процессом: В кн. Автоматизация производственных процессов на открытых горных разработках. — M. Недра, 1966, с. 46.

Авторское свидетельство СССР № 241769, кл. G 05 В 13/02, 1967.

Авторское свидетельство СССР .

¹ 419847, кл. G 05 В 13/02, 1971. (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при управлении роботами-манипуляторами. Целью изобретения является повьппение быстродействия и точности и уменьшение колебательности системы.

Поставленная цель достигается за счет того, что в ней измеряется момент сопротивления на выходном валу электропривода с помощью моментного датчика. Его выходной сигнал усиливается, преобразуется и делится на модуль сигнала задания, а результирующий сигнал суммируется с усиленным и преобразованным сигналом рассогласования в те моменты времени, когда модуль сигнала задания превышает некоторое заданное пороговое значение. 5 ил.

13341

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении роботами-манипуляторами.

Цель изобретения — повьщ»ение

5 быстродействия и точности, уменьшение колдбательности системы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы; на фиг. 2 — структурная схема системы,: на фиг. 3 — ил- 10 люстрация работы блока деления, детектора, блока управления и блока обратной связи на фиг. 4 и 5 — графики переходных процессов на валу электропривода и валу объекта регули- 15 рования без коррекции и с коррекцией по упругому моменту.

Система содержит задатчик 1, измеритель 2 рассогласования, предварительный усилитель 3, электропривод 4, силовой вал 5, моментный датчик 6, объект 7 регулирования, усилитель 8, детектор 9, блок 10 деления, элемент 11 сравнения, блок 12 обратной связи, источник 13 опорного 25 напряжения, блок 14 управления, сумматоры 15 — 18.

Кроме того на фиг. 1-5 приняты обозначения: W„ (ð) и И, (р) — передаточные функции предварительного 30 усилителя 2 и усилителя 8; U Ä вЂ” опорное напряжение, Rz; 1, — активное и индуктивное сопротивление обмотки якоря электропривода 4, К, К вЂ” коэффициент момента и противо-ЭДС элск35 тропривода 4, J,,.1„ — моменты инерции электропривода 4 и объекта регулирования 7; М вЂ” момент сопротивления движению вала объекта регулирования 7; С и К вЂ” коэффициенты 40 упругости моментного датчика и силового вала, у — коэффициент потерь на деформацию; W„(p) — передаточная функция корректирующего звена Г(t)— сигнал на втором выходе задатчика 1; 45

F(t) — сигнал на выходе детектора 9

Z(t), Y(t) — сигналы на входе "Делимое" и на выходе блока делителя 10, U (t) — выходной сигнал предварительр ного усилителя 3; с (t), < „(t) углы поворота вала электропривода и вала объекта регулирования 7, М (t) М (t) — моменты на валах элек9 тропривода 4 и объекта регулирования

7, p — оператор Лапласа, t — время;

К вЂ” коэффициент передачи блока 10 де ения.

В состав блока 14 управления входят источник 13 опорного напряжения

04 2 и элемент 11 сравнения, например, компаратор. В качестве управляемого блока обратной связи может быть использован, например, аналогoBbIH ключ.

Силовой вал 5 может представлять собой, например, гибкий силовой проволочный вал. В качестве детектора 9 может быть использован, например, двухтактный детектор.

Система работает следующим образом.

С первого выхода задатчика 1 управляющего воздействия сигнал F(t), пропорциональный требуемому положению объекта регулирования 7, поступает на первый вход измерителя рассогласования, На второй вход измерителя 2 рассогласования поступает сигнал, соответствующий текущему положению объекта 7 регулирования.

Измер»»тель 2 рассогласования вырабатывает управляющее напряжение, которое усиливается предварительным усилителем 3 и поступает на первый вход электропривода 4. Электропривод

4 через силовой вал 5 приводит в действие объект 7 регулирования. С второго выхода задатчика 1 управляющего воздействия сигнал F(t) поступает на вход детектора 9. С выхода детектора 9 сигнал приходит на вход делителя блока 10 деления и на первый вход элемента 11 сравнения, на второй вход которого подается некоторое опорное напряжение U, с выхода источника 13 опорного напряжения. На первый вход "Делимое" блока

10 деления поступает сигнал с выхода моментного датчика 6, усиленный в усилителе 8. С выхода блока

10 деления сигнал идет на информационный вход блока 12 обратной связи, а на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода элемента 11 сравнения. С выхода блока 12 обратной связи сигнал поступает на второй вход электропривода 4.

Так как физически невозможно ввести какую-либо коррекцию в обратную связь по упругому моменту между сумматорами 16 и 18, то была организована дополнительная отрицательная обратная связь между точками сумматоров 15 и 18. Этим объясняется появление структурного блока 26 с пере1

R+LD даточной функцией И„(р)

Км з 1.

Заводя таким образом отрицательную обратную связь по упругому моменту, на вход электропривода 4 можем существенно влиять на динамику его работы, автоматически увеличивая или уменьшая степень демпфирования на участке разгона за счет переменности коэффициента обратной связи. Сигнал Y(t) определяется отношением

334104

4 замкнута. На фиг. 3 показана зависимость коэффициента передачи блока деления К от величины сигнала F.

Усилитель 8 позволяет поднимать или опускать эту характеристику. Его коэффициент усиления зависит от жесткости кинематической передачи.

Введение блока деления и дополнительного усилителя в обратную связь по упругому моменту и использование в качестве делителя модуля задающего сигнала позволяет значительно уменьшить колебательность системы и тем самым повысить точность позиционирования и сократить время переходного процесса. графики переходных процессов при одной и той же жесткости кинематической передачи на валу электропривода 4.,ос.„(t) и валу объекта 7 регулирования „ (t) без коррекции и с коррекцией по упругому моменту, при подаче на систему скачкообразного входного воздействия. Как видно из них амплитуда колебаний значительно уменьшилась и резко сократилось время. переходного процесса. Наличие

1 в данной системе элемента 11 сравнения и управляемого блока 12 обрат-. ной связи объясняется тем, что при нулевом входном воздействии вновь организованная обратная связь по упругому моменту должна размыкаться.

U+z, при котором образуется единичный импульс .и происходит срабатывание аналогового ключа (обратная связь размыкается), выбирается меньше наименьшего входного сигнала, поступающего на систему управления.

Таким образом, при входных напряжениях, меньших U „ элемент 11 сравнения постоянно выдает единичный импульс на управляющий вход блока 12 обратной связи и обратная связь по упругому моменту разомкнута. И наоборот, если на входе элемента 11 .сравнения сигнал больше U, то с

его выхода на управляющий вход блока обратной связи 12 идет нулевой сигнал и обратная связь по упругому моменту

Y(t) = — — — . На фиг. 4 и 5 показаны

z(t)

F(t)

Формула изобретения

Система управления, содержащая блок деления, блок управления, соединенный выходом с управляющим входом блока обратной связи, и задат25 чик, подключенный выходом к первому входу измерителя рассогласования, соединенного вторым входом с выходом объекта регулирования, а выходом через предварительный усилитель—

Зп с первым входом электропривода, силовой вал которого кинематически связан с объектом регулирования с моментным датчиком, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повы35 шения быстродействия и точности уменьшения колебательности системы, в нее дополнительно введены усилитель и детектор, соединенный входом с вторым выходом эадатчика, а выхо4О дом — с входом блока управления и С входом "Делитель" блока деления, подключенного входом "Делимое" через усилитель к выходу моментного датчика, а выходом — к информационному

45 входу блока обратной связи, соединенного выходом с вторым входом электропривода.

1334104

1334104

ЮО.ООО н() g(t J

200.000

100.000

О. Ид 0.5М

0.200

400.000

Зоа.аао

2ОО.ООО

100. 000

ОМАМ

О. 100

Составитель Т. Нефедова

Те>ред И.Попович

Редактор М.Товтин

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3959/43

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0.000

О.ООО акоп, и .

0.000

О.ООО

О.ИО 0.300 фце. 5

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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