Система управления комплексом электрогидравлических следящих приводов, расположенных на подвижном основании

 

Использование: в конструкциях промышленных роботов и манипуляторов. Сущность изобретения: приводы расположены на подвижном основании. Последовательно соединены блок выбора макс. давления и регулятор давления с датчиком давления на выходе. Каждый следующий привод состоит из последовательно связанных блока управления, электрогидравлического усилителя, подключенного к выходу регулятора давления. Датчик положения выходного вала подключен к одному из входов блока у правления, другой вход к-рого соединен с датчиком давления. Каждый привод снабжен тремя блоками умножения, тремя преобразователями координат и последовательно включенными блокам дифференцирования сигнала управления, нелинейным элементом и сумматором, причем выход каждого из последних соединен с входом блока выбора макс, давления, входы - с выходами всех блоков умножения привода. Один зход каждого блока умножения соединен с датчиком линейного ускорения, другой через преобразователь координат - с датчиком положения выходного вала гидродвигателя . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s F 15 В 9/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ двигателя. 2 ил.. (21) 4852707/29 (22) 20,07.90 (46) 15.06.92. Бюл. М 22 (71) Научно-исследовательский институт приборостроения и Научно-исследовательский институт специального машинострое.ния при МГТУ им.М.Э,Баумана (72) И.И.Зайченко, A.Н,Кропотов, С.А.Милакова, М.М.Скобелев, Б.И.Скобцов, П.Н.Толкачев и

В.А.Челышев (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1439296, кл. F 16 В 9/03, 1988. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ

НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ (57) Использование: в конструкциях промышленных роботов и манипуляторов.

Сущность изобретения: приводы расположены на подвижном основании. Последовательно соединены блок выбора макс.

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в конструкциях промышленных роботов и манипуляторов.

Цель изобретения — расширение диапазона применения и повышения точности за счет компенсации внешнего статического момента.

На фиг.1 изображена принципиальная схема системы; на фиг.2 — кинематическая схема системы.

Система управления комплексом электрогидравлических следящих приводов, расположенных на подвижном основании содержит регулятор 1 давления, подклюЯЛ 1740805 А1 давления и регулятор давления с датчиком давления на выходе. Каждый следующий привод состоит из последовательно связанных блока управления, электрогидрэвлического усилителя, подключенного к выходу регулятора давления. Датчик положения выходного вала подключен к одному иэ входов блока управления, другой вход к-рого соединен с датчиком давления. Каждый привод снабжен тремя блоками умножения, тремя преобразователями координат и последовэтельно включенными блокам дифференцирования сигнала управления, нелинейным элементом и сумматором, причем выход каждого из последних соединен с входом блока выбора макс. давления, входы — с выходами всех блоков умножения привода.

Один вход каждого блока умножения соединен с датчиком линейного ускорения, другой через преобразователь координат — с датчиком положения выходного вала гидроченные к нему, например, три электрогидравлических следящих привода, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные блок 2 управления, электрогидравлический усйлитель 3, подключенный к выходу регулятора 1 давления, пластинчатый (лопастной) гидродвигатель.4, на выходном валу {не показан) которого установлен датчик

5 положения, связанный с входом блока 2 управления, блок 6 выбора максимального давления, соединенный своим выходом с входом регулятора 1 давления, датчик 7 давления, установленный на выходе регулятора 1 давления, и подключенный своим выходом к блоку 2 управления каждого привода, 1740805 включающего датчики 8,.9, 10, линейных ускорений основания (не показано) по взаимно пе рпенди куля рным направлениям (координатам) Х, Y, Z соответственно, преобразователи 11, 12, 13 координат, последовательно соединенные с блоками 14, 15, 16 умножения, блок 17 дифференцирования входного сигнала, последовательно соединенный с нелинейным элементом 18, и сумматор 19 с четырьмя входами, причем входы преобразователей 11, 12, 13 координат соединены с датчиком 5 положения каждого привода, второй вход каждого из блоков 14, 16 16 умножения соединен с выходом соответствующего датчика 8, 9, 10 линейных ускорении, три входа каждого сумматора 19 соединены с выходами блоков

14, 15 16 умножения, четвертый вход сумматора 19 соединен с выходами блока нелинейного элемента 18, а выходы всех сумматоров 19 с входами блока, 6 выбора максимального давления, Усилители 3 имеют распределительные окна {не показаны).

Валы гидродвигателей связаны с нагрузкой.

Система управления комплексом злектрог;;;.,равлических следящих приводов работает следующим образом, Сигналы управления на приводы

q>(q<„..,о,) постуг1ают на блоки 2 управления, где происходит их сравнение с сигналами датчиков 5 положения, установленных на выходных валах гидродвигателей 4, и выделение ошибки приводов. Сигнал ошибки привода, усиленный в блоке 2 управления, является управляющим для злектрогидравлического усилителя 3 и поступает на его вход. Сигнал с выхода усилителя 3 вызывает перемещение выходного вала ги.-. родвигателя 4 и, как следствие, из менение сигнала с датчика 5 положения до тех пор, пока он не сравняется с сигналом уп равления qi. Таким образом, происходит обработка управляющего сигнала в каждом замкнутом по положению злектрогидравлическом следящем приводе. Одновременно с этим происходит настройка давления гидропитания приводов. Определяется требуемое давление питания каждого привода в зависимости от скорости входного воздействия, величины внешнего статического мо= мента, действующего на привод при движении основания с ускорением и конструктивных параметров привода. Величина статического момента М ть действующего на каждый привод определяется величинами линейных ускорений Х, V, Z, по взаимно перпендикулярным направлениям измеря-. емыми датчиками 8, 9 и 10 линейных ускорений, угловыми координатами приводов а», где Х вЂ” относительное открытие окна усилителя;

15 a i — максимальная проводимость окна усилителя;

Pr,i — давление питания; цн — радиальная производительность гидродвигателя;

Q — угловая скорость движения привода (скорость входного воздействия);

Ь PI-II — перепад давления в рабочих полостях гидродвигателя, определяемый уравнением динамики нагрузки, имеющим вид

IHGl =-AMPHI он-М„, (2) где !н — момент инерции нагрузки;

30 а — угловое ускорение нагрузки;

Мст — статический момент t-го поивода.

Выражение для определения давления питания получается при совместном решении уравнений (1) и (2) относительно Рок нэпри35 мер, при открытии окна усилителя х = 0,7: в

a(Унй M„i

g ° Х Г qri qri

40 Величина статического момента М т в неподвижной системе координат Х, Y, Z равна

М„=. Щ,vy> P y> + „" (4) 45 где M — масса нагрузки; — плечо, на котором действует момент

Мст.

Величина статического момента каждо50 го привода Мсп равна величине проекции вектора. Мст на ось Z системы координат, связанной с I-м приводом, Мст! = М1 (Y Kyl + Х Kxi + Z Krl) (5)

55 где Кх =$1йа<, Км=-соза1cos cg, К 1=0

Кх = О, Kp = з|п а 1 сов аз, Kz2 = со за 3 в!па 2 (6) измеряемыми датчиками 5 положения приводов и кинематической схемой системы, . Величины давлений Ры от приводов поступают нэ вход блока 6 выбора максимального

5 давления, где происходит выбор максимального из них Р, на которое и настраивается регулятор 1.

Уравнение расходов гидродвигателя имеет вид

Оп. Ж Ро(- н! =щ Й (1) 1740805

Кгз=сада cosWsina1-slnà2s!n аз Куз=

= -сов a> cosa з, Kzg = cosa > з!паз+ соваз slna1 sin а2

Каждый из коэффициентов Кхь Ky!, Kz! в выражениях (6) определяется с помощью преобразователя 13, 12, 11 координат.

Умножение выходных сигналов датчиков 8, 9, 10, линейных ускорений основания на выходные сигналы преобразователей 13, 12, 11 координат производится блоками 16, 15, 14 умножения. Величина проекции момента на ось !-го привода Уст! определяется при суммировании его составляющих, пол ученных на выходах блоков 14, 15, 16 умножения в сумматоре !9. Кроме того, эти составляющие умножаются на . коэффициент М! /qrI и суммируются с сигналом, равным квадрату скорости входного воздействия, умноженному на коэффициент

/q г!/ o û/ получаемым на выходе нели2 Х "2 нейного элемента 18, Скорость входного воздействия а получается при дифференцировании входного воздействия qt блоком 17 дифференцирования. Таким образом определяются сигналы, соответствующие величинам требуемого давления литания для каждого привода. Эти сигналы поступают на вход блока

6 выбора максимального давления, выходной сигнал которого и является управляющим сигналом для регулятора 1 давления, осуществляющего настройку давления питания.

Формула изобретения

Система управления комплексом электрогидравлических следящих приводов, расположенных на подвижном основании, 5 содержащая последовательно соединенные блок выбора максимального давления и регулятор давления с датчиком давления на выходе, а также электрогидравлические следящие приводы, каждый из которых включа10 ет последовательно связанные блок управления, злектрогидравлический усилитель, подключенный к выходу регулятора давления, и гидродвигатель с датчиком положения выходного вала, подключенным к

",5 одному из входов блока управления, другой вход которого соединен с датчиком давления, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона применения и повы. шения точности за счет компенсации внеш20 него статического момента, она снабжена тремя датчиками. линейных .ускорений по взаимно-перпендикулярным направлениям, а каждый электрогидравлический следящий привод снабжен тремя блоками

25 умножения, тремя преобразователями координат и последовательно включенными блоком дифференцирования сигнала управления, нелинейным элементом и сумматором, причем выход каждого из последних

30 соединен с входом блока выбора максимального давления, а входы — с выходами всех блоков умножения привода, один вход каждого из которых соединен с датчиком линейного ускорения, а другой через

35 преобразователь координат — с датчиком положения выходного вала гидродвигателя.

Составитель С.Рождественский фС/Р. 2

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 2070 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101