Устройство для управления приводом робота

 

Изобретение относится к робототехнике. Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет компенсации влияния реальной электрической постоянной времени двигателя. Для обеспечения указанной инвариантности электропривода промышленного робота в устройство, содержащее блок коррекции, вычислительный блок, блоки умножения, блок деления и усилитель, дополнительно введены два сумматора, датчик положения, блок умножения и блок деления. 2 ил.

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН (19) (111

А1 (51)5 В 25 3 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (? ) ) 4347918! 31-08 (22) 21. )2. 87 (46) 23.07.90. Бюл. N - 27 (71) Дальневосточный политехнич еский институт им, В.В. Куйбышева (72) В.Ф. Филаретов и М.Д. Чернов (53) 621-2?9.72(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

11 ))42810, кл. G 05 В !)/00, .1985, Лвторское свидетельство СССР

Р )352450, кл. G 05 В 11/Ol, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЧЧ УПРЛ)ПЕНИЯ ПРИВОДО)) РОБОТЛ

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов промышленньix роботов, Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет компенсации влияния реальной электрической постоянной времени электродвигателя °

На Лиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на birr. 2 — кинематическая схема исполнительного органа, Устройство содержит первый сумматор l, первое инерционное дифференцируищее звено 2, апериодическое звено 3, первый блок 4 умножения, второй сумматор 5, второй блок 6 умножения, первый усилитель 7, электродви. — . гатель 8, объект 9 управления,,третий сумматор 10, апериодическое звено 1) второго ччорядка, второе инерционное дифференцирующее звено 12, третий блок 13 умножения, первый блок (57) Изобретение относится .к робототехнике, Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет компенсации влияния реальной электрической постоянной времени двигателя, Для обеспечения укаэанной инвариантности электропривода промышленного робота в устройство, содержащее блок коррекции, вычислительный блок, блоки умножения, блок деления и усилитель, дополнительно введены два сумматора, датчик положения, блок умножения и блок деления. 2 ил.

14 деления, четвертый сумматор 15, первый квадратор !6, четвертый блок

17 умножения, пятый сумматор 18, второй квадратор 19, шестой сумматор

20, седьмой сумматор 21, восьмой сумматор 22, пятый блок 23 умножения, шестой блок 24 умножения, второй усилитель 25, датчик 26 положения, второй блок 27 деления и блок 28 коррекции. Ia чертежах приняты следующие обозначения: p,,g g д — обобщенные координаты, 1 з — расстояние от центра масс горизонтального звена, 1 — исходное расстояние от оси вращения горизонтального звена до его центра масс, m z — масса захваченного груза, S — момент инерции ротора двигателя и редуктора, S — момент инерции вертикального звена, S „ - момент инерции горизонтального звена, б — сигнал ошибки, Устройство работает следующим образом.

1579770 сист емы, 30

Б изобретении рассматривается устройство для управления приводом робота относительно вертикальной оси исполнительного органа робота, схема которого представлена на фиг.2, Этот привод управляет, обобщенной коорди35 натой р . Данная конструкция исполнительного органа позволяет осуществ-лять вертикальное прямолинейное перемещение груза (обобщенная координата 1; ) и его горизонтальное прямолинейное перемещение (обобщенная координата g >) .

Для разработки устройства управления приводом поворота, обеспечивающего инвариантность этого. привода к изменяющимся параметрам нагрузки, определяют характеристики моментного воздействия на этот привод со стороны перемещающихся масс исполнительно50

ro органа.

Из уравнении .Пагранжа II рода определяются моменФные воздействия на поворотный привод, которые имеют вид

N>=H(g )g +h(g,-,g )g„, (1) где Н=Н(8 )=m ý(I,+g ý) mà(1д+I,+g ) +

+ »+I б

На вход подается управляющее воздействие с(8 » обеспечивающее требуемый закон управления объектом. На выходе сумматора 5 вырабатывается сигнал ошибки Ф, который после коррекции

5 в блоках 2,3,4,6,11,12,13, усиливаясь, поступает на электродвигатель 8 с редуктором, приводя его вал во вращательное движение с нацравлением и. скоростью (ускорение), зависящий от величины поступающего сигнала .н внеш-. него моментного воздействия М 8 на привод.

Электроцривод при работе с различ- 15 ными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности испол1 нительного органа обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пре, делах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит

» к потере устойчивости его работы; Б ( результате возникает задача, связанная с обеспечением инвариантности ди- 25 намических свойств электропривода к изменениям его моментных нагрузочных характеркстик» что позволяет обеспечить стабильность заданного качества

1- (Вэаэ) =2Ь,(1"+8 )+

+m (l, I;+g,)1 g, (2)

С учетом соотношений (1) и (2) электропривод поворота на базе элект- . родвигателя 8 постоянного тока независимого возбуждения или с постоянными магнитами достаточно точно (в отличие от прототипа) можно описать передаточной функцией вида

W (P)= g " =

g(<)

К К4 (+КЯЬ) г +н ь, т!+н » +ьь

P +, . »+I где К =К вЂ” моментный коэффициент двигателя, приведенный к валу нагрузки;

K<=K P — коэффициент противоЭДС, приведенный к валу на грузки; . 2

I=I> . — момент инерции ротора .

P двигателя и редуктора, приведенный к валу на-. грузки; передаточные отношения

P редуктора;

К, — коэффициент усиления первого усилителя;

P, — символ дифференцирования;.

К вЂ” активное сагротивление .якорной цепи;

L — индуктивность якорной цепи.

Для обеспечения инвариантности электропривода поворота к изменяющимся параметрам нагрузки необходимо, чтобы он всегда описывался передаточной функцией с постоянными параметрами. Для этого в прямую цепь электропривода достаточно включить корректирующее устройство, параметры которого допускали бы требуемую непрерывную подстройку при изменении параметров нагрузки Н и h.

На первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы вычислительного блока соответственно поступает информация о величинах — Э вЂ” S - й» "Э» 5»g3» м»КМ» й»8Э (т +т +т )

Очевидно, что на выходе .блока 24 умножения формируется сигнал 1/2

h(g g ) (соотношение 2), Этот сигнал получается при помощи блоков 15, 20,21,23 и 24, причем суммирование по первому входу четвертого сумматора 20 производится с коэффициентом усиления, равным m>. тора и с коз{)мЬициентом усиления 2L

1 сигнал — h (g, g >} с выхода блока 24 умножения, на выходе сумматора 26 имеют (H+I }К„+Ы !!. Поделив этот сигнал в блоке 27 деления на сигнал К К +Ы с выхода сумматора 22, на выходе блока 27 деления имеют сигнал, равный

В

Учитывая, что передаточная функция апериодического звена 3 равна Ч (P)=

1 на выходе блока 13 умноже" ния имеют сигнал, равный

Полагая, что передаточная функ- 1 ция первого инерционного дифферен- 2 (Т Р+! } (Т Р+1)

Р цирующего звена 2 равна Ч (Р)= — — --- „

Т Р+1 а передаточная функция второго инерционного -дифференцирующего звена (7 +H)L )) (I +H)R hL)!

Р1. я 30 K K+1Æ q К,„К.+Ь у

12 — 1„(Р) — ð+» на.выходе 4 ум- < . 7Г1Т-.Р ТГ

1 ) ножения имеют сигнал (т- +Н)ЬЯ 1/6 Ъ(Перемнол{ив этот сигнал с помощью блока 6 умножения с сигналом с выхом )

Просуммировав с коз{!)фициентом уси- 35 да усилителя 25, на выходе блока 6 пения сигнал Я+1 с выхода сумма- умножения имеют сигнал

K up+hRq (I +H) R +h L (I +H) Ly

Р+ -„—,-т- Р+1) () К К) К К +И K,K„,+hR )! 1) (Т Р+1)(Т Р+1) то на выходе первого сумматора имеют сигнал расположенного между блоками 5 и 7, имеет вид

Таким образом, передаточная функция самонастраивающегося последовательного корректирующего устройства, (>,,П )*

ы ..,и.:,".. .. >

d {P, P+I ) Т Р+)) (4) постоянными, не завися)!ими от изме50 кения параметров нагрузочных характеристик.

Формула изобретения

Устройство для управления приводом робота, содержащее. последовательно соединенные блок коррекции, первый блок умножения, первый сумматор, второй блок умножения, первый усилитель и электродвигатель, а также вычислиПросуммировав с коэффициентом усиле-.

1 ния, равным 21, сигнал, — 2 h(g,g ) 1 з в сумматоре 22 с входным сигналом

К К и усилив полученную сумму в усилителе 25» имеющем коэффициент усиления 1/К К, на первом выходе . вычислительного блока (на выходе усилителя 25), получают сигнал, рав- !О ный (hR +KI K ) /K К . Очевидно также, что на выходе сумматора 18 формируется сигнал (H+I ) (соотношение 2), который получается с помощью блоков

15-21, причем суммирование по третье- 25 му входу сумматора 18 производится с коэффициентом усиления, равным тп-.

Поделив в блоке 14 деления сигнал

H+I с выхода сумматора на сигнал

К„ „К,,+hR с выхода сумматора 22, на выходе блока !4 деления, имеют сигнал» равный (H+I )/(Кмк и+Ькя), С учетом передаточной функции (3) двигателя и передаточной функции (4) последовательно корректирующего устройства передаточная функция прямой цепи разомкнутого привода примет вид

И(Р. !)! (Р, г7 (Р)

{5)

Иэ выражения (5) видно,. что параметры передаточной функции являются!

Поскольку передаточная функция аперио: дического звена второго порядка 11 равна

1579 770

Составитель Е, Политов

Редактор А. Шандор Техред M. Ходанич Корректор М.Пожо

Подписное

Тираж 689

Заказ 19 83

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 тельный блок, семь входов которого подключены к семи входам устройства, håðâûé выход — к второму входу второ1 го блока умножения а второй и треt

5 тий выходы — соответственно к первому и второму входам первого блока деления, соединенного выходом с вторым входом первого блока умножения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, оно содержит последовательно соединенные датчик положения и второй сумматор, ! а также пУстждовательно подключенные третий сумматор второй блок деления

М и трет ий блок умножения, второй вход с которого соединен с вторым выходом бл лока коррекции, а выход — с вторым входом первого сумматора, подключенного третьим входом к третьему выходу лока коррекции, вход которого соеб динен с выходом второго сумматора, подключенного вторым входом к восьмому входу устройства, датчик положения кинематически связан с валом электродвигателя, второй вход второго блока деления содеинен с четвертым выходом

t вычислительного блока, пятый и шестой выходы которого подключены к первому и второму входам третьего сумматора соответственно.