Устройство для управления приводом робота

 

Изобретение относится к робототехнике. Технический результат - повышение точности и устойчивости привода при больших скоростях изменения нагрузки в процессе работы манипулятора с учетом электромагнитной постоянной времени двигателя. Для формирования необходимых корректирующих сигналов предлагается дополнительно ввести десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый, девятнадцатый и двадцатый блоки умножения. Кроме того, в устройство введены одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый сумматоры, четвертый и пятый квадраторы, первый, второй и третий датчики ускорения, а также четвертый функциональный преобразователь. После коррекции привод становится инвариантным к изменениям параметров нагрузки, а также к моментам сухого и вязкого трения. При этом стабилизируются его динамические свойства и качественные показатели работы. 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в электроприводах промышленных манипуляторов.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения и второй сумматор, последовательно соединенные первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - к второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к входу второго усилителя, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора, а также девятый блок умножения, второй вход которого подключен к четвертому входу второго сумматора и десятый сумматор (см. патент РФ 1781027, В 25 J 13/00,1992).

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает инвариантность качественных показателей к переменным динамическим нагрузочным характеристикам объекта управления лишь в том случае, когда эти характеристики в процессе управления меняются достаточно медленно, т.е. когда выполняется условие квазистационарности и можно применить метод замороженных коэффициентов.

Если же нагрузочные характеристики меняются быстро, то строить самонастраивающееся корректирующее устройство на основе передаточных функций нельзя. Аппарат передаточных функций в данном случае неприменим, т.е. не позволяет достичь требуемой инвариантности качества управления к существенно и быстро изменяющимся параметрам нагрузки. Кроме того, при синтезе адаптивной коррекции не учитываются моменты сухого и вязкого трения.

Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - к второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к входу второго усилителя, последовательно соединенный пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, а его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора, девятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора десятый сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, третьему входу второго сумматора и первому входу девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, причем первый вход десятого сумматора подключен к выходу первого сумматора, его второй вход - к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора (см. патент РФ 2028931, В 25 J 13/00,1995).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитывается, считаясь малой, электромагнитная постоянная времени электродвигателя. Это приводит к возрастанию ошибки управления при быстром изменении динамических моментных нагрузочных характеристик привода. Следовательно, для увеличения динамической точности и улучшения показателей качества переходных процессов необходимо учитывать индуктивность якорной цепи электродвигателя.

В результате возникает задача обеспечения полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик и тем самым повышения динамической точности управления.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного форсирующего сигнала, который точнее компенсирует вредное моментное воздействие на качественные показатели работы рассматриваемого устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - к второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к входу второго усилителя, последовательно соединенный пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, а его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора, девятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, десятый сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, третьему входу второго сумматора и первому входу девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, причем первый вход десятого сумматора подключен к выходу первого сумматора, его второй вход - к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, дополнительно вводится последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, одиннадцатый сумматор, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, и двенадцатый сумматор, последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а его второй вход -к выходу второго квадратора, тринадцатый сумматор и тринадцатый блок умножения, выход которого подключен к второму входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, и пятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен также со вторым входом тринадцатого сумматора, а его второй вход - со вторым входом тринадцатого блока умножения и выходом девятого сумматора, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а второй вход - с выходом третьего датчики скорости и вторым входом четырнадцатого блока умножения и пятый квадратор, выход которого подключен к четвертому входу двенадцатого сумматора и первому входу семнадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, а выход - с пятым входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а выход - к второму входу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого сумматора, а второй - с выходом первого датчика скорости и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора, а также последовательно соединенные третий датчик ускорения и двадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к второму входу четырнадцатого сумматора, третий вход которого соединен с выходом третьего датчика ускорения.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого технического решения с существенными признаками известных аналогов и прототипа показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет обеспечить полную инвариантность привода к эффектам взаимовлияния между степенями подвижности и моменту трения, что, в свою очередь, позволяет получить высокое качество управления в любых режимах работы привода.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для управления приводом робота; на фиг.2 - кинематическая схема робота.

Устройство для управления приводом робота содержит первый сумматор 1, последовательно соединенные первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, первый усилитель 4, электродвигатель 5, связанный с первым датчиком 6 скорости непосредственно и через редуктор 7 - с первым датчиком 8 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик 9 положения, третий сумматор 10, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 11 постоянного сигнала, первый квадратор 12, четвертый сумматор 13, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика 14 постоянного сигнала, пятый сумматор 15, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика 16 постоянного сигнала, второй блок 17 умножения и шестой сумматор 18, последовательно соединенные третий датчик 19 положения, второй усилитель 20, первый функциональный преобразователь 21 и третий блок 22 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 23 скорости, а выход - к второму входу второго блока 17 умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь 24, вход которого подключен к входу второго усилителя 20, второй квадратор 25, четвертый блок 26 умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 13 и седьмой сумматор 27, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика 28 постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь 29 и третий квадратор 30 - к входу второго усилителя 20, последовательно соединенный пятый задатчик 31 постоянного сигнала, восьмой сумматор 32, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора 10 и первому входу девятого сумматора 33, пятый блок 34 умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 35 массы, и шестой блок 36 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 32, а выход - к третьему входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные седьмой блок 37 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора 25, а его второй вход - к выходу девятого сумматора 33, вторым входом подключенного к выходу пятого блока 34 умножения, и восьмой блок 38 умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика 39 скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора 18, девятый блок 40 умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора 3, десятый сумматор 41, релейный элемент 42, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 3, а вход - к выходу первого датчика 6 скорости, третьему входу второго сумматора 3 и первому входу девятого блока 40 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 18, причем первый вход десятого сумматора 41 подключен к выходу первого сумматора 1, его второй вход - к выходу первого датчика 6 скорости, а выход - к первому входу первого блока 2 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 27, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь 43, вход которого подключен к выходу второго усилителя 20, десятый блок 44 умножения, второй вход которого через четвертый квадратор 45 подключен к выходу второго датчика 23 скорости, одиннадцатый сумматор 46, одиннадцатый блок 47 умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора 15 и двенадцатый сумматор 48, последовательно соединенные двенадцатый блок 49 умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика 50 ускорения, а его второй вход - к выходу второго квадратора 25, тринадцатый сумматор 51 и тринадцатый блок 52 умножения, выход которого подключен к второму входу двенадцатого сумматора 48, последовательно соединенные четырнадцатый блок 53 умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего блока 22 умножения и пятнадцатый блок 54 умножения, первый вход которого соединен также со вторым входом тринадцатого сумматора 51, а его второй вход - со вторым входом тринадцатого блока 52 умножения и выходом девятого сумматора 33, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора 48, последовательно соединенные шестнадцатый блок 55 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя 24, а второй вход - с выходом третьего датчика 39 скорости и вторым входом четырнадцатого блока 53 умножения и пятый квадратор 56, выход которого подключен к четвертому входу двенадцатого сумматора 48 и первому входу семнадцатого блока 57 умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика 35 массы, а выход - с пятым входом двенадцатого сумматора 48, последовательно соединенные второй датчик 58 ускорения и восемнадцатый блок 59 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя 21, а выход - к второму входу одиннадцатого сумматора 46, последовательно соединенные девятнадцатый блок 60 умножения, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого сумматора 48, а второй - с выходом первого датчика 6 скорости и четырнадцатый сумматор 61, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора 3, а также последовательно соединенные третий датчик 62 ускорения и двадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 18, а выход - к второму входу четырнадцатого сумматора 61, третий вход которого соединен с выходом третьего датчика 62 ускорения, объект управления 64.

На фиг.1 и 2 приведены следующие обозначения: ВХ- сигнал с выхода программного устройства; - сигнал ошибки; u*, u - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем; q1, q2, q3 - обобщенные координаты трех степеней подвижности; m1, m2, m3, mг - массы соответствующих звеньев робота и груза; l3 - расстояние от центра масс третьего звена до средней точки схвата; l*2, l*3, - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев до их центров масс; скорости изменения соответствующих обобщенных координат; скорость вращения ротора двигателя первой степени подвижности;
ускорения соответствующих обобщенных координат;
ускорение ротора двигателя первой степени подвижности;
JSi - моменты инерции соответствующих звеньев робота относительно продольных осей
JNi - моменты инерции соответствующих звеньев робота относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс
В изобретении рассматривается устройство для управления приводом робота, обеспечивающим вращение исполнительного органа относительно вертикальной оси. Его схема представлена на фиг.2. Этот привод управляет обобщенной координатой q1.

Устройство работает следующим образом.

На вход подается управляющее воздействие ВХ, обеспечивающее требуемый закон управления объектом. На выходе сумматора 1 вырабатывается сигнал ошибки , который после коррекции в блоках 2-3, усиливаясь, поступает на электродвигатель 5 с редуктором, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала и внешнего моментного воздействия МВН на привод.

Датчики положения 19 и 9 установлены соответственно во второй и третьей степенях подвижности робота (см. фиг.2) и измеряют величины q2 и q3 соответственно.

Датчики скорости 23 и 39 установлены соответственно во второй и третьей степенях подвижности робота (см. фиг.2) и измеряют величины соответственно.

Датчики ускорения 58 и 50 установлены соответственно во второй и третей степенях подвижности робота (см. фиг.2) и измеряют величины соответственно.

Функциональные преобразователи 21 и 29 реализуют функцию sin, а функциональные преобразователи 24 и 43 - функцию cos. В результате на выходе квадраторов 30 и 25 формируются сигналы sin2q2, cos2q2.

Усилитель 20 имеет коэффициент усиления, равный 2. Следовательно, на выходе блока 22 умножения формируется сигнал а на выходе квадратора 45 - сигнал Таким образом, на выходе блока 44 умножения формируется сигнал а на выходе блока 59 умножения - сигнал
Первый вход сумматора 46 (со стороны блока 44 умножения) имеет коэффициент усиления, равный 2, а его второй вход имеет единичный коэффициент усиления, следовательно, на выходе сумматора 46 формируется сигнал
Задатчики 11 и 31 постоянного сигнала соответственно формируют сигналы l*3, l3. Положительные входы сумматоров 10 и 32 имеют единичные коэффициенты усиления. Следовательно, на их выходах соответственно формируются сигналы l*3+q3 и l*3+q3+l3, на выходах квадратора 12 и блока 34 умножения - соответственно сигналы (l*3+q3)2mг(l*3+q3+l3), а на выходе блока 36 умножения - сигнал mг(l*3+q3+l3)2,так как датчик 35 измеряет массу захваченного груза mг.

Задатчик 14 постоянного сигнала подает на второй положительный единичный вход сумматора 13 сигнал, равный JN2+JN3+m2l*22, третий (со стороны блока 36 умножения) и первый положительные входы сумматора 13 имеют коэффициенты усиления, соответственно равные единице и m3. В результате на выходе блока 26 умножения формируется сигнал

Задатчик 28 постоянного сигнала подает на второй положительный единичный вход сумматора 27 сигнал, равный Js1+Ji2 p, где J - момент инерции ротора двигателя и вращающихся частей элементов редуктора, приведенный к валу двигателя; ip - передаточное отношение редуктора. Третий (со стороны квадратора 30) и первый положительные входы этого сумматора соответственно имеют коэффициенты усиления, равные Js2+Js3 и единице. В результате на выходе сумматора 27 формируется сигнал

На выходе задатчика 16 постоянного сигнала формируется сигнал Js2+Js3. Первый отрицательный (со стороны сумматора 13) и второй положительный входы сумматора 15 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 17 умножения формируется сигнал

а на выходе блока 47 умножения - сигнал

Второй (со стороны блока 34 умножения) и первый положительные входы сумматора 33 соответственно имеют коэффициенты усиления, равные 2 и 2m3. В результате на выходе сумматора 33 формируется сигнал
2(m3(l*3+q3)+mг(l*3+q3+l3)), а на выходе блока 38 умножения - сигнал
На выходе квадратора 56 появится сигнал а на выходе блока 57 умножения - сигнал
На выходе блока 49 умножения формируется сигнал на выходе блока 53 умножения - сигнал а на выходе блока 54 умножения - сигнал

Первый положительный (со стороны блока 49 умножения) и второй отрицательный входы сумматора 51 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 52 умножения формируется сигнал

Первый (со стороны блока 47 умножения), четвертый (со стороны блока 52 умножения) положительные и третий (со стороны блока 54 умножения) отрицательный входы сумматора 48 имеют единичные коэффициенты усиления, а второй положительный (со стороны квадратора 56) и пятый положительный (со стороны блока 57 умножения) - соответственно коэффициенты усиления, равные 2m3 и 2. В результате на выходе сумматора 48 формируется сигнал

Положительные входы сумматора 18 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал А + В, а на выходе блока 60 умножения - сигнал
Первый (со стороны блока 63 умножения), второй (со стороны датчики 62 ускорения) и третий положительные входы сумматора 61 соответственно имеют коэффициенты усиления 2/ip 2, кв, 1/ip 2, где кв - коэффициент вязкого трения. В результате на его выходе формируется сигнал

Первый положительный (со стороны сумматора 1) и второй отрицательный входы сумматора 41 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный кУ. В результате на его выходе формируется сигнал а на выходе блока 2 умножения - сигнал

где к, кУ- соответственно коэффициент противо-ЭДС электродвигателя 5 и коэффициент усиления усилителя 4.

Первый (со стороны блока 2 умножения), второй (со стороны релейного элемента 42), третий (со стороны датчика 6 скорости), четвертый (со стороны блока 40 умножения) и пятый положительные входы сумматора 3 соответственно имеют коэффициенты усиления, равные

где R - активное сопротивление якорной обмотки электродвигателя 5, L - индуктивность якорной обмотки электродвигателя 5, Jн- номинальное значение приведенного к валу электродвигателя 5 момента инерции, кв - коэффициент вязкого трения, км - коэффициент крутящего момента электродвигателя 5. В результате на выходе сумматора 3 формируется сигнал

т. к. релейный элемент 42 имеет характеристику где Mт - величина сухого трения движения.

Поскольку кинетическая энергия движущихся масс робота описывается в виде

а потенциальная энергия имеет вид
П = g(m2l*2+m3(l*3+q3)+mГ(l*3+q3+l3))sinq2,
где g - ускорение свободного падения, то, учитывая, что



из уравнения Лагранжа 2 рода несложно получить, что моментные воздействия Мв на рассматриваемый привод со стороны других степеней подвижности манипулятора имеют вид

С учетом соотношения (2), а также уравнений электрической

и механической

цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый привод, управляющий координатой g1, можно описать дифференциальным уравнением

где Мстр - момент сухого трения вала электродвигателя, приведенный к его ротору. Причем
Сформированный сигнал управления u* (1) обеспечивает превращение дифференциального уравнения нагруженного электропривода (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с номинальными постоянными параметрами

обеспечивающими рассматриваемому приводу поворота заданные динамические свойства и качественные показатели работы.


Формула изобретения

Устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - к второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к выходу второго усилителя, последовательно соединенный пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, а его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора, девятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, десятый сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, третьему входу второго сумматора и первому входу девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, причем первый вход десятого сумматора подключен к выходу первого сумматора, его второй вход - к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, одиннадцатый сумматор, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора и двенадцатый сумматор, последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а его второй вход - к выходу второго квадратора, тринадцатый сумматор и тринадцатый блок умножения, выход которого подключен к второму входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего блока умножения и пятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен также со вторым входом тринадцатого сумматора, а его второй вход - со вторым входом тринадцатого блока умножения и выходом девятого сумматора, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а второй вход - с выходом третьего датчика скорости и вторым входом четырнадцатого блока умножения и пятый квадратор, выход которого подключен к четвертому входу двенадцатого сумматора и первому входу семнадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, а выход - с пятым входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а выход - к второму входу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого сумматора, а второй - с выходом первого датчика скорости и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора, а также последовательно соединенные третий датчик ускорения и двадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к второму входу четырнадцатого сумматора, третий вход которого соединен с выходом третьего датчика ускорения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к робототехнике и позволяет повысить точность и устойчивость при больших скоростях изменения нагрузки в процессе работы манипулятора с учетом электрической постоянной времени двигателя

Изобретение относится к робототехнике и позволяет повысить точность и устойчивость привода при больших скоростях изменения нагрузки в процессе работы манипулятора с учетом электрической постоянной времени двигателя

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электродуговой сварке промышленными роботами с произвольной конфигурацией шва

Изобретение относится к робототехнике

Изобретение относится к робототехнике и используется для создания системы управления движителями подводного робота

Изобретение относится к робототехнике

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при разработке систем управления манипуляционными и мобильными роботами, обеспечивающих решение траекторных задач при предъявлении дополнительных требований к контурной скорости

Изобретение относится к станкам для сборки колес транспортных средств

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании адаптивных роботов, снабженных очувствленным схватом

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для управления транспортными средствами типа робокаров

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам

Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию для изготовления крупных поковок с вытянутой осью методом горячей штамповки

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах технического зрения для управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам

Изобретение относится к робототехнике с системами автоматического управления и может быть использовано при ориентации груза относительно объекта для его последующего закрепления

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к видеосенсорному устройству, которое может быть использовано при электродуговой сварке шва с произвольной конфигурацией промышленными роботами

Изобретение относится к технике управления транспортными средствами типа робокаров, передвигающихся по непересекающимся трассам-ориентирам

Изобретение относится к робототехнике

Изобретение относится к автоматическим манипуляторам с программным управлением, промышленным роботам и предназначено для использования в медицине в качестве автоматических артикуляторов - имитаторов движений нижней челюсти, и может быть использовано в ортопедической стоматологии

Изобретение относится к робототехнике

Наверх