RU2164859C2

RU2164859C2 - Apparatus for controlling robot drive mechanism

Info

Publication number: RU2164859C2
Application number: RU99110976A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Сураев; В.Ф. Филаретов
Original assignee: Дальневосточный государственный технический университет
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2001-04-10

Abstract

FIELD: robotics. SUBSTANCE: rapid changes of parameters of robot loading are caused by significant mutual influence between freedom degrees of multiple-link mechanism at high speed operation, variable mass of trapped cargo and friction values. After correction drive unit becomes invariant relative to changed parameters of load and also to moments of dry and viscous friction. EFFECT: enhanced dynamic accuracy of robot drive mechanism at quick change of its load parameters, stable dynamic characteristics and quality factors of robot operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов роботов. The invention relates to robotics and can be used to create robot drives.

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 со входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - ко второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно ко второму и третьему входам второго сумматора (см. авторское свидетельство N 1764990, БИ N 36, 1992 г.). A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a first multiplication unit and a second adder connected in series to a first amplifier, an electric motor connected directly to the first speed sensor and, via a gearbox, with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first the adder, the second input of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected in series nen with the output of the mass sensor of the captured cargo, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator connected in series, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second the input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series, the third position sensor connected in series, the fourth functional converter and the third quadrator, connected in series to the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, connected in series to the third functional converter and the fifth quadrator, connected in series to the fourth functional converter and the sixth quadrator, the outputs of the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and at the seventh inputs of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third unit connected in series a constant signal, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, connected in series to the second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the second input of which connected to the third input of the tenth adder, the fourth constant signal generator, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third a position sensor, and a sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication unit, as well as the tenth and eleventh multiplication blocks, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder (see copyright certificate N 1764990, BI N 36, 1992).

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает инвариантность качественных показателей к переменным параметрам нагрузки лишь в том случае, когда эти параметры в процессе управления меняются достаточно медленно, т.е. когда выполняется условие квазистационарности и можно использовать аппарат передаточных функций. Если же указанные параметры меняются быстро, то аппарат передаточных функций использовать нельзя. The disadvantage of this device is that it provides the invariance of quality indicators to variable load parameters only when these parameters change quite slowly during control, i.e. when the quasistationary condition is satisfied and the apparatus of transfer functions can be used. If the indicated parameters change quickly, then the apparatus of the transfer functions cannot be used.

Наиболее близким по своей технической сущности является 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 со входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - ко второму входу седьмого блока умножения, выходы десятого и одиннадцатого блоков умножения подключены соответственно ко второму и третьему входам второго сумматора, выход релейного элемента соединен с четвертым входом второго сумматора, а вход - с выходом первого датчика скорости, первыми входами десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятым входом второго сумматора, второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, первый вход первого блока умножения соединен с выходом первого сумматора, а его второй вход - со вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, при этом выход второго сумматора подключен к выходу первого усилителя (см. патент РФ N 2063866, БИ N 20, 1996 г.). The closest in technical essence is a device for controlling a robot drive, comprising a first adder, a first multiplication unit and a second adder connected in series to a first amplifier, an electric motor connected directly to the first speed sensor and, with a first position sensor through the gearbox, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, connected in series, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor of the captured cargo, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator connected in series, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth an adder and a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series the third position sensor, the first functional converter and the third quadrator, the second functional converter connected in series to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, the third functional converter and the fifth quadrator connected in series to the fourth functional a converter and a sixth quadrator, the outputs of the third, fourth, fifth and sixth quadrators being connected are connected to the fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the fourth adder, respectively, the outputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input a second quadrator, connected in series with a third constant signal generator, a ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and second the fifth input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, series-connected second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the tenth adder, the fourth constant signal generator, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth a multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output to the second input of the sixth adder, the third amplifier connected in series b, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication block, the outputs of the tenth and eleventh multiplication blocks are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, the output of the relay element is connected to four the first input of the second adder, and the input with the output of the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication units and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication unit is connected to the output of the eleventh adder, the first input of the first multiplication unit is connected to the output of the first adder, and its second input is with the second input of the eleventh multiplication block and the output of the fourth adder, while the output of the second adder is connected to the output of the first amplifier (see RF patent N 2063866, BI N 20, 1996).

Недостатком данного устройства является то, что оно не учитывает электрической постоянной времени электродвигателя. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности исполнительного органа, обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. The disadvantage of this device is that it does not take into account the electric time constant of the electric motor. The electric drive when working with various loads, as well as due to the mutual influence of the degrees of mobility of the executive body, has variable torque characteristics, which can vary widely. This reduces the quality indicators of the electric drive and even leads to a loss of stability of its operation.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение инвариантности динамических свойств электропривода к изменениям его моментных нагрузочных характеристик, что позволяет обеспечить стабильность заданного качества системы (динамической точности управления). The problem to which the invention is directed is to ensure the invariance of the dynamic properties of the electric drive to changes in its momentary load characteristics, which allows to ensure the stability of a given quality of the system (dynamic control accuracy).

Технический результат, который достигается при реализации заявленного технического решения, выражается в формировании дополнительного форсирующего сигнала управления, подаваемого на вход привода, который точнее компенсирует вредное моментное воздействие со стороны других степеней подвижности робота и гравитационной нагрузки на качественные показатели работы рассматриваемого устройства. The technical result that is achieved by the implementation of the claimed technical solution is expressed in the formation of an additional forcing control signal supplied to the input of the drive, which more accurately compensates for the harmful moment effect from other degrees of robot mobility and gravitational load on the quality performance of the device in question.

Поставленная задача решается тем, что в 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 со входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - ко второму входу седьмого блока умножения, выходы десятого и одиннадцатого блоков умножения подключены соответственно ко второму и третьему входам второго сумматора, выход релейного элемента соединен с четвертым входом второго сумматора, а вход - с выходом первого датчика скорости, первыми входами десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятым входом второго сумматора, второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, первый вход первого блока умножения соединен с выходом первого сумматора, а его второй вход - со вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, при этом выход второго сумматора подключен к выходу первого усилителя, дополнительно введены последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый, вход которого соединен с выходом девятого сумматора, тринадцатый блок умножения, второй вход которого через восьмой функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя, четырнадцатый сумматор, четырнадцатый блок умножения, пятнадцатый сумматор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, и шестнадцатый сумматор, выход которого соединен с шестым входом второго сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу пятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого через девятый функциональный преобразователь соединен с выходом второго усилителя, последовательно соединенные семнадцатый и восемнадцатый сумматоры, и восемнадцатый блок умножения, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого функциональных преобразователей, двадцатый блок умножения, девятнадцатый сумматор, двадцать первый блок умножения, двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока умножения и второму входу четырнадцатого сумматора, третий вход которого соединен с выходом восемнадцатого блока умножения, и двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и вторым входам семнадцатого сумматора и двадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом тринадцатого сумматора и со вторым входом двадцать первого блока умножения, восемнадцатый блок умножения, предназначенный для перемножения сигналов с выходов восемнадцатого сумматора и двадцать третьего блока умножения, последовательно соединенные первый датчик ускорения и двадцать пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения и двадцать седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, причем выход десятого функционального преобразователя через двадцать четвертый блок умножения соединен также со вторым входом девятнадцатого сумматора, а второй вход двадцать четвертого блока умножения подключен к выходу третьего датчика скорости, первому входу семнадцатого сумматора, вторым входам двенадцатого и четырнадцатого блоков умножения, а также восемнадцатого сумматора, первый вход которого соединен также со вторым входом шестнадцатого блока умножения, выходы двадцать второго, двадцать пятого и двадцать шестого блоков умножения подключены соответственно ко второму, третьему и четвертому входам пятнадцатого сумматора, а выходы третьего датчика ускорения и двадцать седьмого блока умножения подключены соответственно ко второму и третьему входам шестнадцатого сумматора. The problem is solved in that in a device for controlling a robot drive containing a first adder, a first multiplication unit and a second adder connected in series to a first amplifier, an electric motor connected directly to the first speed sensor and, with a first position sensor through the gearbox, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, and the second unit are multiplied in series the second input of which is connected to the output of the cargo mass sensor, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first signal pickup and the second quadrator, the second signal pickup, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit are connected in series the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series, the third position sensor connected in series, the first the national converter and the third quadrator, connected in series to the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, connected in series to the third functional converter and the fifth quadrator, connected in series to the fourth functional converter and the sixth quadrator, the outputs being the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and gray the seventh inputs of the fourth adder, the outputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third signal setter is connected in series, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, serially connected to the second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder , the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input at the tenth adder, the fourth signal generator is connected in series, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter and the output - with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the sixth function an output converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication block, the second input of the third multiplication block through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication block, the outputs of the tenth and eleventh multiplication blocks are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, the output of the relay element is connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output of the first speed sensor, the first the inputs of the tenth and eleventh multiplication blocks and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication block is connected to the output of the eleventh adder, the first input of the first multiplication block is connected to the output of the first adder, and its second input is connected to the second input of the eleventh multiplication block and the output of the fourth adder, the output of the second adder is connected to the output of the first amplifier, a twelfth multiplication unit is additionally introduced in series, the first one, the input of which is connected to the output of the ninth a mattera, the thirteenth multiplication unit, the second input of which through the eighth functional converter is connected to the output of the third amplifier, the fourteenth adder, the fourteenth multiplication unit, the fifteenth adder, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the sixteenth adder whose output is connected with the sixth input of the second adder, the sixteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the fifth adder, and the seventeenth block are multiplied in series the second input of which through the ninth functional converter is connected to the output of the second amplifier, the seventeenth and eighteenth adders are connected in series, and the eighteenth multiplication unit, the nineteenth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second and fourth functional converters, the twentieth block multiplication, nineteenth adder, twenty-first multiplication block, twentieth adder, the second input of which is connected to the output of the seventh the ninth multiplication unit and the second input of the fourteenth adder, the third input of which is connected to the output of the eighteenth multiplication unit, and the twenty-second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor and the second inputs of the seventeenth adder and the twentieth multiplication unit, connected in series with the tenth functional converter, the input of which is connected to the output of the twelfth adder, and the twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the thirteenth adder and from the second the input of the twenty-first multiplication unit, the eighteenth multiplication unit, designed to multiply the signals from the outputs of the eighteenth adder and the twenty-third multiplication unit, the first acceleration sensor and the twenty-fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the second acceleration sensor connected in series and the twenty-sixth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the third acceleration sensor and two there is a seventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, and the output of the tenth functional converter through the twenty-fourth multiplication unit is also connected to the second input of the nineteenth adder, and the second input of the twenty-fourth multiplication unit is connected to the output of the third speed sensor, the first input of the seventeenth adder , the second inputs of the twelfth and fourteenth multiplication blocks, as well as the eighteenth adder, the first input of which is also connected to the second input of the sixth atogo multiplication unit, outputs of the twenty-second, twenty fifth and twenty sixth multiplication units connected respectively to the second, third and fourth inputs of the fifteenth adder, and outputs a third acceleration sensor and the twenty-seventh multiplier block are respectively connected to second and third inputs of the adder XVI.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed technical solution with its analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности управления приводом робота типа PUMA в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного эффектом взаимовлияния между степенями подвижности. The claimed combination of features, given in the characterizing part of the claims, allows to increase the dynamic accuracy of the PUMA-type robot drive control under conditions of a significant and rapid change in the load parameters due to the effect of mutual influence between the degrees of mobility.

Блок-схема предлагаемого устройства для управления приводом робота представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлена кинематическая схема робота. A block diagram of a device for controlling a robot drive is shown in FIG. 1. In FIG. 2 is a kinematic diagram of a robot.

Устройство для управления роботом содержит первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, первый усилитель 4, электродвигатель 5, первый датчик 6 скорости, редуктор 7, первый датчик 8 положения, третий сумматор 9, первый квадратор 10, второй блок 11 умножения, датчик 12 массы, четвертый сумматор 13, первый задатчик 14 сигнала, второй квадратор 15, второй задатчик 16 сигнала, пятый сумматор 17, третий блок 18 умножения, шестой сумматор 19, четвертый блок 20 умножения, второй датчик 21 скорости, второй датчик 22 положения, седьмой сумматор 23, третий датчик 24 положения, первый функциональный преобразователь 25, третий квадратор 26, второй функциональный преобразователь 27, четвертый квадратор 28, третий функциональный преобразователь 29, пятый квадратор 30, четвертый функциональный преобразователь 31, шестой квадратор 32, восьмой сумматор 33, третий задатчик 34 сигнала, девятый сумматор 35, пятый блок 36 умножения, десятый сумматор 37, шестой блок 38 умножения, третий датчик 39 скорости, одиннадцатый сумматор 40, второй усилитель 41, двенадцатый сумматор 42, пятый функциональный преобразователь 43, седьмой блок 44 умножения, четвертый задатчик 45 сигнала, тринадцатый сумматор 46, восьмой блок 47 умножения, девятый блок 48 умножения, третий усилитель 49, шестой функциональный преобразователь 50, седьмой функциональный преобразователь 51, десятый 52 и одиннадцатый 53 блоки умножения, релейный элемент 54, объект управления 55, двенадцатый 56 и тринадцатый 57 блоки умножения, восьмой функциональный преобразователь 58, четырнадцатый сумматор 59, четырнадцатый блок 60 умножения, пятнадцатый сумматор 61, пятнадцатый блок 62 умножения, шестнадцатый сумматор 63, шестнадцатый 64 и семнадцатый 65 блоки умножения, девятый функциональный преобразователь 66, семнадцатый 67 и восемнадцатый 68 сумматоры, восемнадцатый 69, девятнадцатый 70 и двадцатый 71 блоки умножения, девятнадцатый сумматор 72, двадцать первый блок 73 умножения, двадцатый сумматор 74, двадцать второй блок 75 умножения, десятый функциональный преобразователь 76, двадцать третий 77 и двадцать четвертый 78 блоки умножения, первый датчик 79 ускорения, двадцать пятый блок 80 умножения, второй датчик 81 ускорения, двадцать шестой блок 82 умножения, третий датчик 83 ускорения, двадцать седьмой блок 84 умножения. The robot control device comprises a first adder 1, a first multiplication unit 2, a second adder 3, a first amplifier 4, an electric motor 5, a first speed sensor 6, a gearbox 7, a first position sensor 8, a third adder 9, a first quadrator 10, a second multiplication unit 11 , mass sensor 12, fourth adder 13, first signal adjuster 14, second quadrator 15, second signal adjuster 16, fifth adder 17, third multiplier 18, sixth adder 19, fourth multiplier 20, second speed sensor 21, second position sensor 22 seventh adder 23 third position sensor 24, first functional converter 25, third quadrature 26, second functional converter 27, fourth quadrature 28, third functional converter 29, fifth quadrator 30, fourth functional converter 31, sixth quadrator 32, eighth adder 33, third signal pickup 34, ninth adder 35, fifth multiplier block 36, tenth adder 37, sixth multiplier block 38, third speed sensor 39, eleventh adder 40, second amplifier 41, twelfth adder 42, fifth functional converter 43, seventh oh multiplication block 44, fourth signal adjuster 45, thirteenth adder 46, eighth multiplication block 47, ninth multiplying unit 48, third amplifier 49, sixth functional converter 50, seventh functional converter 51, tenth 52 and eleventh 53 multiplying blocks, relay element 54, control object 55, twelfth 56 and thirteenth 57 multiplication blocks, eighth functional converter 58, fourteenth adder 59, fourteenth multiplication block 60, fifteenth adder 61, fifteenth multiplication block 62, sixteenth adder 63, shes the eleventh 64 and seventeenth 65 multiplication blocks, the ninth functional converter 66, the seventeenth 67 and the eighteenth 68 adders, the eighteenth 69, the nineteenth 70 and the twentieth 71 multiplication blocks, the nineteenth adder 72, the twenty first multiplication block 73, the twentieth adder 74, the twenty second multiplication block 75 , the tenth functional converter 76, the twenty-third 77 and the twenty-fourth 78 multiplication units, the first acceleration sensor 79, the twenty-fifth multiplication unit 80, the second acceleration sensor 81, the twenty-sixth multiplication unit 82, the third sensor 8 3 accelerations, twenty-seventh multiplication block 84.

На указанных чертежах введены следующие обозначения:
α_вх - сигнал с выхода программного устройства;
ε - сигнал ошибки;
U^*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем;
q₁, q₂, q₃ - обобщенные координаты трех степеней подвижности;
m₁, m₂, m₃, m_г - массы соответствующих звеньев робота и груза;
l₂, l₃ - длины соответствующих звеньев;
l $\binom{*}{2}$ ,l $\binom{*}{3}$ - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев до их центров масс;

скорости изменения соответствующих обобщенных координат;

скорость вращения ротора двигателя первой степени подвижности;

ускорения изменения соответствующих обобщенных координат;

ускорение вращения ротора двигателя первой степени подвижности;
J_si - моменты инерции соответствующих звеньев робота относительно их продольных осей

J_Ni - моменты инерции соответствующих звеньев робота относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс

Устройство работает следующим образом. На вход подается управляющее воздействие α_вх, обеспечивающее требуемый закон управления объектом. На выходе сумматора 1 вырабатывается сигнал ошибки ε, который после коррекции в элементах 2 и 3, усиливаясь, поступает на электродвигатель 5 с редуктором, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью /ускорением/, зависящим от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия М_в на привод.The following notation is introduced in the indicated drawings:
α _I - the signal from the output of the software device;
ε is the error signal;
U ^* , U - respectively, the amplified signal and the engine control signal;
q ₁ , q ₂ , q ₃ - generalized coordinates of three degrees of mobility;
m ₁ , m ₂ , m ₃ , m _g are the masses of the corresponding links of the robot and the load;
l ₂ , l ₃ - the length of the corresponding links;
l

\binom{*}{2}

, l

\binom{*}{3}

- the distance from the axis of rotation of the respective links to their centers of mass;

rate of change of the corresponding generalized coordinates;

rotational speed of the rotor of the engine of the first degree of mobility;

accelerating changes in the corresponding generalized coordinates;

acceleration of rotation of the rotor of the engine of the first degree of mobility;
J _si - moments of inertia of the corresponding links of the robot relative to their longitudinal axes

J _Ni - moments of inertia of the corresponding links of the robot relative to the transverse axes passing through their centers of mass

The device operates as follows. The input is supplied with the control action α _in , providing the required control law for the object. At the output of adder 1, an error signal ε is generated, which, after correction in elements 2 and 3, amplifies, enters the electric motor 5 with a gearbox, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed / acceleration /, depending on the value of the incoming signal U and the external moment the impact of M _in on the drive.

В изобретении рассматривается устройство для управления приводом робота относительно вертикальной оси исполнительного органа робота, схема которого представлена на фиг. 2. Этот привод управляет обобщенной координатой q₁.The invention contemplates a device for controlling a robot drive relative to the vertical axis of the robot's actuator, a diagram of which is shown in FIG. 2. This drive controls the generalized coordinate q ₁ .

Датчики 24 и 22 установлены соответственно во второй и третьей степенях подвижности робота /см. фиг. 2/ и измеряют соответственно обобщенные координаты q₂, q₃. Сумматор 23 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал q₂+q₃. Усилители 41 и 49 имеют коэффициенты усиления 2. Сумматор 42 имеет единичные коэффициенты усиления, но его второй вход /со стороны датчика 22/ отрицательный. Поэтому на выходе сумматора 42 формируется сигнал 2q₂+q₃. Функциональные преобразователи 25, 29, 43, 50 и 51 реализуют функцию SIN, а функциональные преобразователи 27, 31, 58, 66 и 76 - функцию COS. В результате на выходе третьего 26, четвертого 28, пятого 30 и шестого квадраторов соответственно формируются сигналы,
SIN²q₂, COS²q₂, SIN²(q₂ + q₃) и COS²(q₂ + q₃).Sensors 24 and 22 are installed respectively in the second and third degrees of mobility of the robot / cm. FIG. 2 / and measure, respectively, the generalized coordinates q ₂ , q ₃ . The adder 23 has positive inputs with unity gain, therefore, a q ₂ + q ₃ signal is generated at its output. Amplifiers 41 and 49 have gains 2. The adder 42 has unity gains, but its second input / from the sensor side 22 / is negative. Therefore, at the output of the adder 42, a signal 2q ₂ + q ₃ is generated. Functional converters 25, 29, 43, 50 and 51 implement the SIN function, and function converters 27, 31, 58, 66 and 76 implement the COS function. As a result, at the output of the third 26, fourth 28, fifth 30 and sixth quadrators, signals are formed respectively
SIN ² q ₂ , COS ² q ₂ , SIN ² (q ₂ + q ₃ ) and COS ² (q ₂ + q ₃ ).

Первый /со стороны функционального преобразователя 27/ и второй положительные входы сумматора 33 соответственно имеют коэффициенты усиления l₂ и l $\binom{*}{3}$ .. В результате на выходе квадратора 15 формируется сигнал [l₂cosq₂+l $\binom{*}{3}$ cos(q₂+q₃)]². Первый /со стороны функционального преобразователя 27/ и второй положительные входы сумматора 9 соответственно имеют коэффициенты усиления l₂ и l₃. В результате на выходе блока 11 умножения формируется сигнал m_г[l₂cosq₂ + l₃cos(q₂ + q₃)]², т.к. датчик 12 измеряет массу захваченного груза m_г.The first / from the side of the functional Converter 27 / and the second positive inputs of the adder 33 respectively have gains l ₂ and l $\binom{*}{3}$ .. As a result, the signal [l ₂ cosq ₂ + l $\binom{*}{3}$ cos (q ₂ + q ₃ )] ² . The first / from the side of the functional Converter 27 / and the second positive inputs of the adder 9 respectively have gains l ₂ and l ₃ . As a result, the signal m _g [l ₂ cosq ₂ + l ₃ cos (q ₂ + q ₃ )] ² is generated at the output of the multiplication unit 11, because the sensor 12 measures the mass of the captured cargo m _g

На выходе задатчика 14 сигнала формируется сигнал Ji_p ² + J_S1, где J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора /приведены к валу двигателя/, i_p - передаточное отношение редуктора. Первый /со стороны блока 11/ и второй /со стороны задатчика 14 сигнала/ положительные входы сумматора 13 имеют единичные коэффициенты усиления. Его третий /со стороны квадратора 26/, пятый /со стороны квадратора 28/, шестой /со стороны квадратора 30/ и седьмой /со стороны квадратора 32/ положительные входы имеют коэффициенты усиления J_S2, J_N2+m₂l $\binom{*}{3}$ ², J_S3, J_N3 и m₃ соответственно. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал:

Датчики скорости 39 и 21 устанавливаются соответственно во второй и третьей степенях подвижности робота /см, фиг. 2./ и измеряют соответственно

На выходе задатчика 34 сигнала формируется сигнал m₃l

\binom{2}{2}

+J_N2-J_S2+m₂l

\binom{*}{2}

². Первый /со стороны задатчика 34 сигнала/ и второй положительные входы сумматора 35 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный l₂ ². В результате на выходе блока 36 умножения формируется сигнал [J_N2-J_S2+m₂l

\binom{*}{2}

²+(m₃+m_Г)l

\binom{2}{2}

]sin2q₂.
Задатчик 16 сигнала формирует сигнал J_N3-J_S3+m₃l

\binom{*}{3}

². Первый /со стороны задатчика 16 сигнала / и второй положительные входы сумматора 17 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления l₃ ². В результате на выходе блока 18 умножения формируется сигнал [J_N3-J_S3+m₃l

\binom{*}{3}

²+m_Гl

\binom{2}{3}

]sin2(q₂+q₃).
Задатчик 45 сигнала формирует сигнал 2l₂l

\binom{*}{3}

m₃. Первый /со стороны задатчика 45 сигнала/ и второй положительные входы сумматора 46 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления 2l₂l₃. В результате на выходе блока 44 умножения формируется сигнал 2l₂(m₃l

\binom{*}{3}

+m_Гl₃)sin(2q₂+q₃).
Три положительные входа сумматора 37 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе блока 38 умножения формируется сигнал

На выходе блока 47 умножения формируется сигнал 2l₂[m₃l

\binom{*}{3}

+m_Гl₃]cosq₂, поэтому с учетом того, что оба положительных входа сумматора 19 имеют единичные коэффициенты усиления, на выходе блока 20 умножения формируется сигнал

Оба отрицательных входа сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал - (А+В).At the output of the signal setter 14, a signal Ji _p ² + J _S1 is generated, where J is the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the rotating parts of the gearbox / are brought to the motor shaft /, i _p is the gear ratio of the gearbox. The first / from the side of the block 11 / and the second / from the side of the signal setter 14 / positive inputs of the adder 13 have unity gain. Its third / from the side of the squared 26 /, fifth / from the side of the squared 28 /, sixth / from the side of the squared 30 / and seventh / from the side of the squared 32 / the positive inputs have gains J _S2 , J _N2 + m ₂ l

\binom{*}{3}

² , J _S3 , J _N3 and m _3, respectively. As a result, a signal is generated at the output of this adder:

The speed sensors 39 and 21 are installed respectively in the second and third degrees of mobility of the robot / cm, FIG. 2. / and measure accordingly

At the output of the signal setter 34, a signal m ₃ l

\binom{2}{2}

+ J _N2 -J _S2 + m ₂ l

\binom{*}{2}

² . The first / from the side of the signal setter 34 and the second positive inputs of the adder 35 respectively have a unity gain and a gain equal to l ₂ ² . As a result, the signal [J _N2 -J _S2 + m ₂ l

\binom{*}{2}

² + (m ₃ + m _G ) l

\binom{2}{2}

] sin2q ₂ .
The signal setter 16 generates a signal J _N3 -J _S3 + m ₃ l

\binom{*}{3}

² . The first / from the side of the signal setter 16 / and the second positive inputs of the adder 17 respectively have a unity gain and gain l ₃ ² . As a result, the signal [J _N3 -J _S3 + m ₃ l

\binom{*}{3}

² + m _G l

\binom{2}{3}

] sin2 (q ₂ + q ₃ ).
The signal setter 45 generates a signal 2l ₂ l

\binom{*}{3}

m ₃ . The first / from the side of the signal setter 45 / and the second positive inputs of the adder 46 respectively have a unity gain and a gain of 2l ₂ l ₃ . As a result, the signal 2l ₂ (m ₃ l

\binom{*}{3}

+ m _G l ₃ ) sin (2q ₂ + q ₃ ).
The three positive inputs of adder 37 have unity gain. Therefore, a signal is generated at the output of the multiplication unit 38

At the output of multiplication unit 47, a signal 2l ₂ [m ₃ l

\binom{*}{3}

+ m _G l ₃ ] cosq ₂ , therefore, taking into account the fact that both positive inputs of the adder 19 have unity gain, a signal is generated at the output of the multiplication unit 20

Both negative inputs of the adder 40 have unity gain, therefore, a signal is generated at its output - (A + B).

На выходах функциональных преобразователей 58, 66 и 76 соответственно формируются сигналы: cos2q₂·cos2(q₂ + q₃) и cos(2q₂ +q₃). На выходе блока 56 умножения формируется сигнал:

а на выходе блока 57 умножения - сигнал:

Положительные входы сумматоров 67 и 68 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходах этих сумматоров формируются сигналы

соответственно. На выходе блока 64 умножения формируется сигнал:

а на выходе блока 65 умножения - сигнал:

На выходе блока 77 умножения формируется сигнал cos(2q₂+q₃)2l₂[m₃l

\binom{*}{3}

+m_Гl

\binom{2}{3}

], поэтому на выходе блока 69 умножения образуется сигнал:

Первый и второй положительные входы сумматора 59 /со стороны блоков 57 и 65 умножения соответственно/ имеют коэффициент усиления 2, а его третий положительный вход /со стороны блока 69 умножения/ - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал:

а на выходе блока 60 умножения - сигнал

.The outputs of the functional converters 58, 66, and 76 respectively generate signals: cos2q ₂ · cos2 (q ₂ + q ₃ ) and cos (2q ₂ + q ₃ ). The output of the multiplication unit 56 forms a signal:

and at the output of the multiplication block 57, a signal:

The positive inputs of the adders 67 and 68 have unity gain. Therefore, signals are generated at the outputs of these adders

respectively. The output of the multiplication block 64 is the signal:

and at the output of the multiplication block 65, a signal:

At the output of the multiplication block 77, a signal cos (2q ₂ + q ₃ ) 2l ₂ [m ₃ l

\binom{*}{3}

+ m _g l

\binom{2}{3}

], therefore, at the output of the multiplication block 69, a signal is generated:

The first and second positive inputs of the adder 59 / from the side of the multiplication units 57 and 65 respectively / have a gain of 2, and its third positive input / from the side of the multiplication unit 69 / has a unity gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder:

and the output of the multiplication block 60 is a signal

.

На выходах блоков 70, 71 и 78 умножения соответственно формируются сигналы:
cos(q₂)cos(q₂+q₃),

Поэтому на выходе сумматора 72, входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, формируется сигнал:

На выходе блока 73 умножения формируется сигнал:

На выходе сумматора 74, первый вход которого /со стороны блока 73 умножения/ имеет единичный коэффициент усиления, а второй вход /со стороны блока 65 умножения/ - коэффициент усиления 2, формируется сигнал

а на выходе блока 75 умножения - сигнал

На выходах датчиков ускорения 79, 81 и 83 формируются сигналы

соответственно. На выходах блоков умножения 80 и 82 соответственно формируются сигналы:

и

Отрицательные входы сумматора 61 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал:

На выходах блоков умножения 62 и 84, соответственно, формируются сигналы:

Первый положительный вход сумматора 63 /со стороны блока 62 умножения/ имеет коэффициент усиления 1/i_p ², а его второй /со стороны датчика 83 ускорения/ и третий /со стороны блока 84 умножения/ положительные входы - коэффициенты усиления К_в и 2/i_p ², соответственно. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал:

На первый положительный вход сумматора 3 /со стороны блока 2/ с коэффициентом усиления (1/J_Hi_p ²) поступает сигнал (P + Ji_p ²)ε, на его второй положительный вход /со стороны блока 52/ с коэффициентом усиления R/К_мК_уi_p ² - сигнал

на третий отрицательный вход /со стороны блока 53/ с коэффициентом усиления K_ω/(K_yJ_Ni

\binom{2}{p}

) - сигнал

на четвертый положительный вход с коэффициентом усиления R/K_мK_у /со стороны релейного элемента 54/ - сигнал:

на пятый положительный вход с коэффициентом усиления (K_ω/K_y)+(K_BR/K_yK_M) поступает сигнал

где R - активное сопротивление якорной обмотки электродвигателя, К_в - коэффициент вязкого трения, K_у - коэффициент усиления усилителя 4, K_м - коэффициент крутящего момента, K_ω - коэффициент противоЭДС, М_т = const > 0 - величина момента сухого трения при движении электродвигателя, а на шестой положительный вход с коэффициентом усиления L/К_мК_у - сигнал

где L - индуктивность якорной обмотки электродвигателя.The outputs of the blocks 70, 71 and 78 of the multiplication, respectively, generated signals:
cos (q ₂ ) cos (q ₂ + q ₃ ),

Therefore, at the output of the adder 72, the inputs of which have unit gains, a signal is formed:

The output of the multiplication block 73 generates a signal:

At the output of the adder 74, the first input of which / from the side of the multiplication unit 73 / has a unity gain, and the second input / from the side of the multiplication unit 65 / has a gain of 2, a signal is generated

and at the output of the multiplication block 75, a signal

At the outputs of the acceleration sensors 79, 81 and 83, signals are generated

respectively. At the outputs of the multiplication blocks 80 and 82, respectively, signals are generated:

and

The negative inputs of the adder 61 have a unity gain, therefore, a signal is generated at its output:

At the outputs of the multiplication blocks 62 and 84, respectively, signals are generated:

The first positive input of the adder 63 / from the side of the multiplication unit 62 / has a gain 1 / i _p ² , and its second / from the side of the acceleration sensor 83 / and the third / from the side of the multiplication unit 84 / positive inputs are the gain K _in and 2 / i _p ² , respectively. As a result, a signal is generated at the output of this adder:

The first positive input of adder 3 / from the side of block 2 / with a gain (1 / J _H _p ² ) receives a signal (P + Ji _p ² ) ε, to its second positive input / from the side of block 52 / with a gain R / K _m K _y i _p ² - signal

to the third negative input / from the side of the block 53 / with the gain K _ω / (K _y J _N i

\binom{2}{p}

) - signal

to the fourth positive input with a gain of R / K _m K _y / from the side of the relay element 54 / - signal:

the fifth positive input with a gain of (K _ω / K _y ) + (K _B R / K _y K _M ) receives a signal

where R is the active resistance of the armature winding of the electric motor, K _в is the coefficient of viscous friction, K _у is the gain of the amplifier 4, K _m is the coefficient of torque, K _ω is the coefficient of counter-emf, M _t = const> 0 is the value of the moment of dry friction during movement electric motor, and at the sixth positive input with a gain of L / K _m K _y - a signal

where L is the inductance of the armature winding of the electric motor.

В результате на выходе сумматора 3 формируется сигнал

Кинетическая энергия всех движущихся масс исполнительного органа робота представляется в виде

а потенциальная энергия имеет вид

Учитывая, что

Из уравнения Лагранжа 2 рода несложно получить

Учитывая, что U = K_yU^*, q₁i_p= α₁, а также из уравнения электрической цепи

и механической цепи /с учетом соотношения (2)/

для электродвигателей постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, несложно показать, что рассматриваемый привод, управляющий координатой q₁ робота, можно описать следующим дифференциальным уравнением

Сформированный сигнал U^* (1), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с номинальными постоянными (желаемыми) параметрами:

обеспечивающими рассматриваемому приводу поворота заданные динамические свойства и качественные показатели работы за счет постоянных значений J_Н и К_у.As a result, a signal is generated at the output of adder 3

The kinetic energy of all moving masses of the robot's executive body is represented as

and potential energy has the form

Given that

From the Lagrange equation of the second kind, it is easy to obtain

Given that U = K _y U ^* , q ₁ i _p = α ₁ , as well as from the equation of the electric circuit

and mechanical chain / taking into account relation (2) /

for DC motors with permanent magnets or independent excitation, it is easy to show that the drive in question, which controls the coordinate q _{1 of the} robot, can be described by the following differential equation

The generated signal U ^* (1), as is easy to verify, provides the transformation of equation (3) with substantially variable parameters into an equation with nominal constant (desired) parameters:

providing the drive of rotation under consideration the specified dynamic properties and quality performance due to constant values of J _H and K _y .

Claims

A device for controlling a robot drive, comprising a first adder, a first multiplication unit and a second adder connected in series, a first amplifier in series, an electric motor connected directly to the first speed sensor and through a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output, are connected in series the load mass sensor, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first signal generator and the second quadrator, the second signal generator, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output a second speed sensor, a second position sensor and a seventh adder connected in series, a third position sensor, a first functional converter and a third kva in series a drarator, a second functional converter connected in series, the input of which is connected to the output of the third position sensor and a second input of the seventh adder, and a fourth quadrator, a third functional converter and a fifth quadrator connected in series, a fourth functional converter and a sixth quadrator connected in series, the outputs of the third, fourth, fifth and sixth quadrants are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the fourth adder, inputs the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third signal setter is connected in series, the ninth adder, the second input of which connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, the second amplifier connected in series, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the tenth adder, in series with the fourth signal adjuster, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output to the second the input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the sixth functional converter, the output of which is is dined with the second input of the fifth multiplication unit, and the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter is connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder is connected to the second input of the seventh multiplication unit, the outputs of the tenth and eleventh multiplication units are connected to the second and third inputs of the second adder, the output of the relay element is connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output of the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh smart blocks To the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication unit is connected to the output of the eleventh adder, the first input of the first multiplication unit is connected to the output of the first adder, and its second input to the second input of the eleventh multiplication unit and the output of the fourth adder, while the output of the second adder connected to the input of the first amplifier, characterized in that it is additionally introduced in series with the twelfth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the ninth adder, trinadtsa the fourth multiplication unit, the second input of which through the eighth functional converter is connected to the output of the third amplifier, the fourteenth adder, the fourteenth multiplication unit, the fifteenth adder, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the sixteenth adder, the output of which is connected to the sixth the input of the second adder connected in series to the sixteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the fifth adder, and the seventeenth multiplication unit, the second input to The second through the ninth functional converter is connected to the output of the second amplifier, the seventeenth and eighteenth adders and the eighteenth multiplication unit connected in series, the nineteenth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second and fourth functional converters, the twentieth multiplication unit, the nineteenth adder, twenty-first block of multiplication, the twentieth adder, the second input of which is connected to the output of the seventeenth block multiply and the second input of the fourteenth adder, the third input of which is connected to the output of the eighteenth multiplication unit, and the twenty-second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor and the second inputs of the seventeenth adder and the twentieth multiplication unit, connected in series with the tenth functional converter, the input of which connected to the output of the twelfth adder, and the twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the thirteenth adder and to the second input of twenty of the first multiplication unit, the eighteenth multiplication unit is designed to multiply the signals from the outputs of the eighteenth adder and the twenty-third multiplication unit, the first acceleration sensor and the twenty-fifth multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the second acceleration sensor and the twenty-sixth unit connected in series multiplication, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the third acceleration sensor and the twenty-seventh unit are multiplied in series the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, and the output of the tenth functional converter through the twenty-fourth multiplication unit is also connected to the second input of the nineteenth adder, and the second input of the twenty-fourth multiplication unit is connected to the output of the third speed sensor, the first input of the seventeenth adder, the second inputs the twelfth and fourteenth multiplication blocks, as well as the eighteenth adder, the first input of which is also connected to the second input of the sixteenth multiplication block, the outputs of the twenty-second, twenty-fifth and twenty-sixth multiplication units are connected respectively to the second, third and fourth inputs of the fifteenth adder, and the outputs of the third acceleration sensor and the twenty-seventh multiplication unit are connected to the second and third inputs of the sixteenth adder, respectively.