Система управления положением объекта

 

Изобретение относится к системам управления приводом промьшшенного робота и может быть использовано при создании гибких автоматизированных производств с применением электромеханических манипуляторов. Цель изобретения - обеспечение возг-южности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора, Дпя достижения поставленной цели в систему дополнительно введены три сумматора и релейный элемент, а также четьфе блока умножения,, четыре блока инвертирования, два блока возведение в квадрат, блок формирования абсолютного значения переменной, блок логарифмирования, компаратор и задатчик. 1 ил. о да

СОИЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 05 D 3/00

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4172743/24-24 (2?) 04.01.87 (46) 15,07.88. Бюл, У 26 (71) Институт проблем механики

АН СССР (72) В.В.Аветисян, Л,Д.Акуленко, Н.Н.Болотник и M.IO.Рачков (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1141380, кл. G 05 D 3/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

У 966669, кл. G 05 D 3/00, 1/08, 1981.

Агейкин Д.И. и др. Датчики систем автоматического контроля и регулирования. М.: Машгиз, 1969.

Игловский И.Г. и др. Справочник по слаботочным электрическим реле, Л. . Энергоатомиздат, 1984.

Кори Г. и др. Электронные аналоговые и цифровые вычислительные машины. N.: Мир, 1967.

Аветисян В,В. и др. Моделирование и оптимизация транспортных движений промьппленного робота. — Изв. AH СССР, Техн, кибернетика, 1986, 9 3.

„„SU„„1409975 А I (54 ) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ

ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к системам управления приводом промышленного робота и может быть использовано при создании гибких автоматизированных производств с применением электромеханических манипуляторов, Цель изобретения — обеспечение возможности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора, Для достижения поставленной цели в систему дополнительно введены три сумматора и релейный элемент, а также четыре блока умножения,.четыре блока инвертирования, два блока возведени .в квадрат, блок формирования абсолютного значения переменной, блок логарифмирования, компаратор и задатчик.

1 ил.

1409975

Изобретение относится к системам ! управления приводом промышленного ро1 ,бота и может быть использовано при создании гибких автоматизированньж производств с применением электроме5 ханических манипуляторов.

Целью изобретения является обеспечейие возможности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора.

На чертеже изображена схема сис темы управления положением объекта.

Система содержит датчик 1 угла и датчик 2 угловой скорости, установленные на манипуляторе 3 и соединенные соответственно с, блоком 4 инвертирования и с релейным элементом 5, вход которого соединен через блок 6 возведения в квадрат с первым входом сумматора 7 и через блок 8 формирования абсолютного значения переменной— с первым входом блока 9 умножения.

Выход блока 4 связан через первый вход сумматора 10 с блоком 11 возведе25 ния в квадрат, который связан через второй вход сумматора 7 с первым входом компаратора 12. Выход блока 4 соединен также через первый вход сумматора 13 с управляющим входом релей- ЗО ( ного элемента 14, первый выход которого связан с управляющим входом релей ного элемента 15, а второй и третий выходы — соответственно с первым и вторым входами блока 16 умножения, Выход блока 16 соединен через первый информационный вход релейного элемента 15 с блоком 17 исполнительных органов, который соединен также с выходом компаратора 12. Выход блока 9 4О связан через первый вход сумматора

18 с блоком 19 логарифмирования, выход которого. через первый вход сумматора 20 соединен с первым входом блока 21 умножения. Второй и третий 4 входы блока 21 подключены соответственно к первому и второму выходам релейного элемента 5 и через инверторы 22 и 23 соответственно — к первому и второму входу блока 24 умножения. Выход блока 21 соединен с вторым

50 входом сумматора 13. Второй вход блока 20 связан через инвертор 25 с выходом блока 9, а задатчик 26 подключен к вторым входам блоков 9, 10, 12 и 18, к первому и второму информационным входам релейных элементов 5 и

14, к третьим входам блоков 13, 16 и 24 и к четвертому входу блока 21, (?+и 3 ) q =пр; а1

L — +R.+dn U; P=ci, i (2) где i — ток в цепи якоря;

U - управляющее напряжение; — момент инерции звена манипулятора относительно оси вращенияю

- момент инерции якоря электродвигателя и вращающихся частей редуктора; р — момент электромагнитных сил, приложенных к якорю;

n — передаточное число редуктора;

L u R — индуктивность и омическое сопротивление обмотки якоря соответственно; и и с . — постоянные, являющиеся техническими параметрами электродвигателя;

Ц вЂ” угол поворота звена манипулятора.

Для большинства электродвигателей, используемых в промышленных роботах, время установления тока в цепи якоря много меньше времени вьмода на стационарный режим вращения якоря и много меньше времени транспортной операции, выполняемой манипулятором. В терминах параметров системы это озна" чает, что при расчетах в уравнении (2) можно пренебречь индуктивностью обмотки якоря и положить L=O °

Применяя для предлагаемой системы известные методы теории оптимального

Все использованные конструктивные блоки являются стандартными, а вычислительные блоки строятся согласно схемам типовых операторов.

Система автоматического управления положением функционирует следующим образом.

Объектом 3 управления является электромеханическая система, состоящая из звена антропоморфного манипулятора, вращающегося вокруг неподвижной оси, и привода, осуществляющего управление этой, системой. Блок 17 исполнительных органов включает электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением и редуктор. Управление осуществляется изменением напряжения, подаваемого на обмотку якоря электродвигателя. Движение рассматриваемой системы описывается дифференциальными уравнениями

1409975

U=Uм,зign Ч

13=1-смаке

11мо<кс

30

45

55 управления, получим следующее решение (закон изменения напряжения на входе электродвигателя) для оптимального пЬ быстродействию перевода объекта манипулирования из произвольного начального положения в заданное конечное положение ц с торможением двигателя в конце процесса при ограничении на максимально допустимое напряжение. при 4 ФО; при y=0 Л Ц сО; (3) при =0 4 ф) О, где U ÄÄс- максимальное значение управляющего напряжения. (R(I+n 3)11иакс 1 I d„

М= Lf=Lft — — - — — - 1n(1+ - — — 1Ч1!)сй n + .

Для реализации управления вида . (3) формируется значение величины

11 на выходе блока 13 после преобразо-. вания сигналов с датчиков 1 и 2 на блоках 4, 5, 8 и 9, сумматорах 18 и

19, сумматорах 20, 21 и 25 и задат.— чике 26 в соответствии с выражением (4). При положительном, отрицательном или нулевом значении величины соответственно замыкается один из трех выходных контактов релейного элемента 14, и в соответствии с выражением (3) релейный элемент 15 подает на блок 17 исполнительных органов управляющие сигналы, сформированные блоками 5, !6, 22, 23 и 24 и задатчиком 26. Процесс позиционирования заканчивается, когда отрабатывается saданный угол поворота при гашении скорости поворота ц с заданной точностью

, Данное условие соответствует выражению (ц -ц) - j+ а E- (5) Условие 5 реализуется на блоке

6, сумматорах 7 и 10 и компараторе

12. Компаратор 12 в требуемый момент времени выдает сигнал останова в блок исполнительных органов, С семи выходов задатчика 26 снимаются значения постоянных величин соответственно 1, R (1+и y ) U akc .

1» »1 U

° ч» макс» — сdgn у мс кс

Таким образом, благодаря реализации оптимального управления достигается максимальное по быстродействию позиционирование звена манипулятора.

Управление получено при условиях, исключающих взаимовлияние различных степеней свободы манипулятора, и может быть использовано независимо для позиционирования многозвенного манипу лятора.

Формула из о бр ет ения

Система управления положением объ.— екта, содержащая датчик угла и датчик угловой скорости объекта управления, два сумматора, два релейных элемента и блок исполнительных органов, соединенный выходом с входом объекта управления, при этом выход первого сумматора соединен с управляющим входом первого релейного элемента, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора, в нее введены дополнительно три сумматора и релейный элемент, а также четыре блока умножения, четыре блока инвертирования, .два блока возведения в квадрат, блок фор- мирования абсолютного значения переменной, блок логарифмирования, компаратор и задатчик, причем выход датчика угла объекта управления соединен через первый блок инвертирования с первыми входами первого и второго сумматоров, выход датчика угловой скорости объекта управления соединен с управляющим входом второго релейного элемента и с входом блока формирования абсолютного значения пЕременной, 40 связанного выходом с первым входом первого блока умножения, а через первый блок возведения в квадрат — с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока возведения в квадрат, подключенного входом к выходу. второго сумматора, а выход — с первым входом компаратора, выход которого подключен к первому входу блока исполнительных органов, первый выход первого релейного элемента соединен с управляющим входом третьего релейного элемента, второй и третий выходы - с первым и вторым входами соответственно второго блока умножения, выход которого связан с первым информационным входом третьего релей- . ного элемента, подключенного выходом . к второму входу блока исполнительных

1409975

Составитель Л.Цаллагова

Редактор E.Êîï÷à Техред Л.Сердюкова корректор Э.Лончакова

Заказ 3477/42 Тираж 866 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 органов, первый и второй выходы второго релейного элемента соединены соответственно с первым и вторым входами третьего блока умножения и через второй и третий блоки инвертирования — с первым и вторым входами чет( вертого блока умножения, выход которого связан с вторым информационным ! входом третьего релейного элемента, выход первого блока умножения соединен с первым входом четвертого сумматора и через четвертый блок инвертирования с первым входом пятого сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока логарифмирования, соединенного входом с вьходом четвертого сумматора, а выход — к третьему входу третьего блока умножения, выход которого связан с вторым входом первого сумматора, причем первый выход задатчика связан. с первыми информационными входами первого и вто5 рого релейных элементов и с вторым входом четвертого сумматора, второй выход — с вторыми информационными входами первого и второго релейных элементов, третий выход — с вторым входом второго сумматора и с третьим входом первого сумматора, четвертый выход — с третьими входами второго и четвертого блоков умножения, пятый, шестой и седьмой выходы — соответственно с четвертым входом третьего блока умножения и с вторыми входами компаратора и первого блока умножения,