Способ управления микроманипулятором
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионного перемещения виброизолированных рабочих органов, например микроманипуляторов . Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Для этого закон управления рабочим органом формируют таким образом, чтобы его ускорение в начале и в конце периода закона управления было бы равно нулю. При этом для исключения возможности возникновения паразитных колебаний рабочего органа и влияния перемещаемых механизмов друг на друга осуществляют управление жесткостью виброизоляции рабочего органа в соответствии с величиной его перемещения, а также управление движением основания, на котором установлен рабочий орган, по тому же закону управления , скорректированному на величину соотношения масс рабочего органа и основания . 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК 511 4 В 25 1 7/00, 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4116730/31-08 (22) 11.09.86 (46) 23.12.88. Бюл. № 47 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) P. Г. Наумавичюс и К. М. Рагульскис (53) 62.229.72 (088.8) (56) Вибротехника 2 (32) . Межвузовский тематический сборник научных трудов. — Вильнюс, 1981, с. 137 — 141. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОМАНИПУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионного перемещения виброизолированных рабочих органов, например микроманипуляторов. Целью изобретения является
„„SU„„1445942 д1 повышение точности и быстродействия.
Для этого закон управления рабочим органом формируют таким образом, чтобы его ускорение в начале и в конце периода закона управления было бы равно нулю. При этом для исключения возможности возникновения паразитных колебаний рабочего органа и влияния перемещаемых механизмов друг на друга осуществляют управление жесткостью виброизоляции рабочего органа в соответствии с величиной его перемещения, а также управление движением основания, на котором установлен рабочий орган, по тому же закону управления, скорректированному на величину соотношения масс рабочего органа и основания. 1 ил.
1445942
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионного перемещения виброизолированных рабочих органов, например микроманипуляторов, установленных на виброизолированном основании.
Целью изобретения является повышение точности и быстродействия за счет исключения возможности возникновения паразитных колебаний объекта и влияния перемещаемых механизмов друг на друга.
На чертеже представлена функциональная схема управления перемещаемых объектов презиционного механизма, например ми кром а нипул ятора.
Схема содержит платформу 1, установленную на виброизоляторе 2, состоящем из упругого элемента 3 и демпфирующего элемента 4, прецизионный механизм 5, установленный на платформе 1, в состав которого входит перемещаемый объект 6, связанный через управляемый упругий элемент 7 с платформой 1. Схема также содержит исполнительный механизм 8 перемещения Х объекта 6, размещенный между объектом 6 и платформой 1 параллельно упругому элементу 7, и исполнительный механизм 9 перемещения платформы 1, расположенный между платформой 1 и основанием 10 параллельно виброизолятору 2.
Управляющий вход упругого элемента 7 подключен к выходу сумматора 11, входами подключенного к выходам преобразователя 12 перемещения и источника 13 опорного напряжения. Выход преобразователя 12 также подключен к одному входу блока 14 управления, а его вход — к датчику 15 перемещения объекта 6. Выход формирователя 16 управляющего напряжения подключен к управляющему входу исполнительного механизма 8, через блок 17 коррекции, имеющий коэффициент, равный соотношению mq/mi величин масс mz перемещаемого объекта 6 и m прецизионного механизма 5 вместе с платформой 1— к управляющему входу исполнительного механизма 9, а через блок 18 двухкратного интегрирования — к второму входу блока 14 управления, выходом подключенного к управляющему входу формирователя 16.
Способ реализуется следующим образом.
Для стабильного перемещения виброизолированного объекта 6 необходимо воздействовать на объект 6 таким усилием Р(1). при котором в системе (объект 6 — упругий элемент 7) не возбуждаются паразитные резонансные колебания. Это достигается лишь в том случае, если ускорение объекта 6, вызванное воздействием управляющего усилия F (t), в начале и конце перемещения объекта 6 равно нулю.
Это, условие удовлетворяется следующим законом изменения ускорения: о щ.
xz=jo sin — —.
o Т при 1<0; при 0 5 при t) T, где xz — максимальное значение ускорения объекта 6; Т вЂ” длительность периода сигнала управления. Для получения такого закона ускорения xz с помощью блока 16 формируют электрический сигнал по формуле Ц7 I = Uõð з1п — — гГ (.. г 15 при t<0; при 0 25 о gg" "(1)= ". " т при t Kz — линейный коэффициент преобразования исполнительного механизма 8; Fo — амплитудное значение силы, приложенной к объекту 6. Составляющая силы от движения массы mz системы F(t) =mz z, откуда xz — — — z — Ux,. z 4Q Таким образом, управляющий сигнал Up пропорционален ускорению х объекта 6. Так как объект 6 упруго подвешен относительно платформы 1, то, управляя 4 движением массы mz силой F(t), необходимо одновременно управлять величиной упругости элемента 7. Для этого измеряют перемещение х объекта 6 с помощью датчика 15, преобразователем 12 преобразуют это перемещение в электрический сигнал Ux„и после суммирования этого сигнала с напряжением источника 13 опорного напряжения управляют величиной жесткости упругого элемента 7. Источник 13 опорного напряжения необходим для установления положения объекта 6 в исходное по55 ложение равновесия, т. е. при F(t) =0 необходимо добиться, чтобы Ux, =О. Математически сигнал перемещения Ux, можно представить следующим образом: 1445942 при t(0; при 0 Поскольку рению х2, то ремещению х U>, пропорционально ускои Ux пропорционально пеобъекта 6. при t<0; при 0 Составитель И. Афонин Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор В. Романенко Заказ 6647/19 Тираж 908 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Для компенсации влияния перемещения объекта 6 на положение платформы 1, на которой находится прецизионный механизм 5, сигнал формирователя 16 через блок 17 коррекции подают на управляющий вход исполнительного механизма 9, который пере- 15 мещает платформу 1 синхронно с перемещением объекта 6. Наличием блока 17 учитывается разница масс перемещаемого объекта 6 и платформы 1 с прецизионным механизмом 5. Поэтому при перемещении объекта 6 на величину х перемещение платформы 1 должно быть xi=0. С помощью блока 14 управления задаются величинами х и длительностью Т перемещения объекта 67 При этом величина сигнала U- определяется после сравнения двухкратно проинтегрированного управляющего сигнала формирователя 16 с выходным сигналом преобразователя 12. Формула изобретения Способ управления микроманипулятором, преимущественно с вертикально перемещаемым виброизолированным рабочим органом, установленным на виброизолированном основании, заключающийся в том, что рабочему органу сообщают направленное перемещение в соответствии с заданными законом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, управление движением рабочего органа осуществляют по закону о F(t) = I Fosin вЂ”â€” o где Fo — амплитуда силового воздействия; Т вЂ” длительность периода закона управления; t — текущее время, при этом осуществляют по тому же закону, умноженному на соотношение величин масс рабочего органа и основания, управление движением основания, а жесткость виброизоляции рабочего органа изменяют в соответствии с величиной перемещения рабочего органа относительно основания.
