RU2258601C1 - Устройство для управления приводом робота - Google Patents

Устройство для управления приводом робота Download PDF

Info

Publication number
RU2258601C1
RU2258601C1 RU2004118792/02A RU2004118792A RU2258601C1 RU 2258601 C1 RU2258601 C1 RU 2258601C1 RU 2004118792/02 A RU2004118792/02 A RU 2004118792/02A RU 2004118792 A RU2004118792 A RU 2004118792A RU 2258601 C1 RU2258601 C1 RU 2258601C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
multiplication
multiplication unit
Prior art date
Application number
RU2004118792/02A
Other languages
English (en)
Inventor
В.Ф. Филаретов (RU)
В.Ф. Филаретов
А.Н. Жирабок (RU)
А.Н. Жирабок
А.В. Лебедев (RU)
А.В. Лебедев
Original Assignee
Дальневосточный государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дальневосточный государственный технический университет filed Critical Дальневосточный государственный технический университет
Priority to RU2004118792/02A priority Critical patent/RU2258601C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2258601C1 publication Critical patent/RU2258601C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводом роботами. Технический результат - обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора по всем четырем степеням подвижности с учетом электрической постоянной времени электродвигателя. Сущность: за счет введения дополнительных элементов и связей формируется дополнительный сигнал управления, подаваемый на вход электропривода, который обеспечивает получение необходимого моментного воздействия, при наличии электрической постоянной времени электродвигателя. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы привода. 2 ил.

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводом роботами.
Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, второй вход - с вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом к второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик момента и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, а также второй датчик положения, второй и третий задатчики сигнала, шестой и седьмой сумматоры, четвертый и пятый блоки умножения, датчик ускорения, первый и второй функциональные преобразователи, шестой блок умножения и седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, второй вход - к выходу второго датчика скорости, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, соединенного пятым входом с выходом пятого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу датчика ускорения, а второй вход - к выходу седьмого сумматора, соединенного первым входом с выходом третьего задатчика сигнала, вторым входом - с выходом четвертого блока умножения и вторым входом пятого сумматора, а третьим входом - с выходом датчика момента и первым входом шестого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход - к первому входу шестого блока умножения и четвертого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом первого функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу второго датчика положения и входу второго функционального преобразователя, соединенного выходом с вторым входом шестого блока умножения, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения (см. патент РФ №1816684, БИ №19, 1993 г.).
Его недостатком является то, что рассматриваемый в нем робот имеет только три степени подвижности. Однако при трех степенях подвижности у робота значительно сокращается рабочая зона (зона обслуживания). Например, при работе на конвейере желательно перемещение робота вдоль этого конвейера без его остановки на время выполнения рабочих операций. Но при введении линейной четвертой степени подвижности в рассматриваемом приводе появляются дополнительные возмущающие моменты, ухудшающие его показатели качества. В результате появляется задача компенсации этих вредных дополнительных моментов за счет введения дополнительных сигналов коррекции.
Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым отрицательным входом первого сумматора, подключенного вторым положительным входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход подключен к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму входу шестого сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а его выход - к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму входу десятого сумматора, а его выход - ко второму входу восьмого блока умножения (см. патент РФ №2209719, БИ №22, 2003 г.).
Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.
Недостатком прототипа является то, что в электродвигателе рассматриваемой степени подвижности робота не учитывается, полагаясь малой, электрическая постоянная времени.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора по всем четырем степеням подвижности с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение необходимого моментного воздействия, при наличии электрической постоянной времени электродвигателя.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым отрицательным входом первого сумматора, подключенного вторым положительным входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход подключен к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму входу шестого сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а его выход - к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму входу десятого сумматора, а его выход - ко второму входу восьмого блока умножения, дополнительно введены последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, и двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, последовательно соединенные тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, тринадцатый сумматор и четырнадцатый блок умножения, последовательно соединенные квадратор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, и шестнадцатый блок умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, двадцатый блок умножения и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, первым входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу восьмого сумматора, и двадцать второй блок умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения и вторым входом двадцатого и двадцать второго блоков умножения, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый - к выходу двадцать пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока умножения, а второй вход - с выходом второго датчика скорости, входом квадратора и вторыми входами шестнадцатого блока умножения и четырнадцатого сумматора, причем второй вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию "новизна".
При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость работы привода робота в условиях существенного изменения параметров нагрузки.
На фиг.1 дана блок-система предлагаемого устройства для управления приводом робота, а фиг.2 - кинематическая схема исполнительного органа робота.
Устройство для управления приводом робота, содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 сумматоры, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, усилитель 5 и двигатель 6, связанный с первым датчиком 7 скорости непосредственно и через редуктор 8 с первым датчиком 9 положения, выход которого соединен с первым отрицательным входом первого сумматора 1, подключенного вторым положительным входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок 10 и четвертый сумматор 11, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 7 скорости и входом релейного блока 10, последовательно соединенные первый задатчик 12 сигнала и пятый сумматор 13, второй вход которого подключен к выходу датчика 14 массы, а выход - к второму входу первого блока 3 умножения, последовательно соединенные второй датчик 15 скорости, второй блок 16 умножения и третий блок 17 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 7 скорости, а выход - с третьим входом четвертого сумматора 11, а также второй датчик 18 положения, причем второй вход второго сумматора 2 соединен с выходом первого датчика 7 скорости, а выход четвертого сумматора 11 подключен ко второму входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные второй задатчик 19 сигнала, шестой сумматор 20, четвертый блок 21 умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь 22 соединен с выходом второго датчика 18 положения, седьмой сумматор 23, второй вход которого соединен с выходом третьего задатчика 24 сигнала, и пятый блок 25 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 26 ускорения, а выход подключен к четвертому входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь 27, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя 22, и шестой блок 28 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 20, а выход - ко второму входу второго блока 16 умножения, пятый вход четвертого сумматора 11 подключен к выходу седьмого блока 29 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика 15 скорости, а второй вход - с выходом второго блока 16 умножения, третий вход пятого сумматора 13 соединен с выходом четвертого блока 21 умножения, третий вход седьмого сумматора 23 подключен к выходу датчика 14 массы и второму входу шестого сумматора 20, восьмой сумматор 30, первый вход которого подключен к выходу второго датчика 18 положения, а его второй вход - к выходу первого датчика 9 положения, третий синусный функциональный преобразователь 31, восьмой блок 32 умножения, девятый сумматор 33 и девятый блок 34 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 35 ускорения, а его выход - к шестому входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные четвертый задатчик 36 сигнала, десятый сумматор 37, десятый блок 38 умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь 39 подключен к выходу первого датчика 9 положения, а его выход - ко второму входу девятого 33 сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик 40 сигнала и одиннадцатый сумматор 41, второй вход которого подключен к выходу датчика 14 массы и ко второму входу десятого сумматора 37, а его выход - ко второму входу восьмого блока 32 умножения, последовательно соединенные третий датчик 42 ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя 5, одиннадцатый блок 43 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 16 умножения, и двенадцатый сумматор 44, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 42 ускорения, а выход - к третьему входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные первый дифференциатор 45 и двенадцатый блок 46 умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 23, последовательно соединенные тринадцатый блок 47 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока 28 умножения, а второй вход - к выходу первого датчика 26 ускорения и входу первого дифференциатора 45, тринадцатый сумматор 48 и четырнадцатый блок 49 умножения, последовательно соединенные квадратор 50, пятнадцатый блок 51 умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока 21 умножения, и шестнадцатый блок 52 умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор 53, семнадцатый блок 54 умножения и восемнадцатый блок 55 умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора 41, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь 56, вход которого соединен с выходом первого датчика 9 положения, девятнадцатый блок 57 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 37, двадцатый блок 58 умножения и двадцать первый блок 59 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 7 скорости, первым входом четырнадцатого сумматора 53 и вторым входом четырнадцатого блока 49 умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь 60, подключенный входом к выходу восьмого сумматора 30, и двадцать второй блок 61 умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока 54 умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор 62, подключенный входом к выходу второго датчика 35 ускорения и вторым входом двадцатого 58 и двадцать второго 61 блоков умножения, и двадцать третий блок 63 умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока 32 умножения, а также двадцать четвертый блок 64 умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока 38 умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора 62, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора 44, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока 63 умножения, пятый вход - к выходу восемнадцатого блока 55 умножения, шестой вход - к выходу двадцать первого блока 59 умножения, седьмой вход - к выходу четырнадцатого блока 49 умножения, восьмой вход - к выходу шестнадцатого блока 52 умножения, девятый вход - к выходу двенадцатого блока 46 умножения, а десятый - к выходу двадцать пятого блока 65 умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока 47 умножения, а второй вход - с выходом второго датчика 15 скорости, входом квадратора 50 и вторыми входами шестнадцатого блока 52 умножения и четырнадцатого сумматора 53, причем второй вход тринадцатого сумматора 48 подключен к выходу пятнадцатого блока 51 умножения.
На чертежах введены следующие обозначения:
qвх - сигнал желаемого положения;
q1, q2, q3, q4 - соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота;
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- скорости изменения соответствующих обобщенных координат;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- ускорения изменения соответствующих обобщенных координат;
ε - ошибка привода (величина рассогласования);
m1, m2, m3, m4 - соответственно массы первого, второго, третьего звеньев исполнительного органа и захваченного груза;
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- расстояния от осей вращения горизонтальных звеньев до их центров масс;
l2, l3 - длины соответствующих горизонтальных звеньев;
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- соответственно скорость и ускорение вращения ротора двигателя;
U*,U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем 6.
Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки ε с сумматора 1 после коррекции в блоках 2, 3, 4, усиливаясь, поступает на электродвигатель 6, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U, моментов трения и внешнего моментного воздействия Мв. 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. В результате возникает задача, связанная с обеспечением инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его моментных нагрузочных характеристик, что позволяет обеспечить стабильность заданного качества системы управления.
Рассматриваемый привод управляет обобщенной координатой q2. Конструкция робота (фиг.2) является наиболее типовой для отечественных и зарубежных промышленных роботов (см. например, роботы типа skilam, SR-2, SR-3, SR-4, ТУР-2.5, гранат-2,5 и т.д.).
Эта конструкция позволяет осуществлять вертикальное прямолинейное перемещение груза (координата q4), два вращательных движения в горизонтальной плоскости (координаты q2 и q3) и линейное перемещение в горизонтальной плоскости (координата q1).
Моментные характеристики привода, управляющего координатой q2, существенно зависят от изменения координат q2, q3,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
и груза mГ. В связи с этим для качественного управления координатой q2 необходимо компенсировать отрицательное влияние изменения этих координат, а также переменной массы груза mГ на динамические свойства рассматриваемого привода (координата q2).
На основе уравнений Лагранжа 2 рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал привода, управляющего координатой q2 с грузом, имеет вид
Figure 00000014
где
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
С учетом соотношений (1) и (2), а также уравнений электрической
Figure 00000018
и механической
Figure 00000019
цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый привод, управляющий координатой q2, можно описать следующим дифференциальным уравнением:
Figure 00000020
где
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
L - индуктивность якорной цепи двигателя;
R - активное сопротивление якорной цепи двигателя;
J - момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенный к валу двигателя;
KM - коэффициент крутящего момента;
KW - коэффициент противо-ЭДС;
KB - коэффициент вязкого трения;
iр - передаточное отношение редуктора;
Мстр - момент сухого трения;
kу - коэффициент усиления усилителя 5;
i - ток якоря.
Из уравнения (3) видно, что его параметры, а следовательно, и параметры привода, управляющего координатой q2, являются существенно переменными, зависящими от величин q2, q3,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
,
Figure 00000031
,
Figure 00000032
, mГ. В результате в процессе работы привода меняются (при том существенно) его динамические свойства. Для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры привода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными параметрами.
Полагается, что первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления kW/kY. Следовательно, на выходе сумматора 2 формируется сигнал
Figure 00000033
.
Первый положительный вход сумматора 20 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 19 сигнала подает на него сигнал
Figure 00000034
. Второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l2l3. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000035
.
Датчик 18 положения измеряет обобщенную координату q3, a функциональный преобразователь 22 реализует функцию cos q3. В результате на выходе блока 21 умножения формируется сигнал
Figure 00000036
.
Первый положительный вход сумматора 13 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 12 сигнала подает на этот вход сигнал
Figure 00000037
где Jн - номинальное значение приведенного момента инерции. На его второй положительный вход с коэффициентом усиления
Figure 00000038
датчик 14 массы подает сигнал mГ. Третий положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления
Figure 00000039
. В результате на его выходе формируется сигнал
Figure 00000040
а на выходе блока 3 умножения - сигнал
Figure 00000041
Функциональный преобразователь 27 реализует функциональную зависимость sin q3. В результате на выходе блока 28 умножения формируется сигнал
Figure 00000042
Датчик 15 скорости измеряет скорость изменения обобщенной координаты q3. Он, как и датчик 18 положения, установлен в третьей степени подвижности робота. В результате на третий отрицательный вход сумматора 11 (со стороны блока 17 умножения) с коэффициентом усиления
Figure 00000043
поступает сигнал
Figure 00000044
а на пятый отрицательный вход этого сумматора (со стороны блока 29 умножения) с коэффициентом усиления l/ip - сигнал
Figure 00000045
Первый и второй положительные входы сумматора 23 (соответственно со стороны блока 21 умножения и задатчика 24 сигнала) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления
Figure 00000046
. Задатчик сигнала 24 формирует сигнал
Figure 00000047
а датчик 26 ускорения измеряет ускорение изменения обобщенной координаты q3 и установлен в третьей степени подвижности робота. В результате на выходе блока 25 умножения формируется сигнал
Figure 00000048
который поступает на четвертый положительный вход сумматора 11, имеющий коэффициент усиления l/ip. Первый и второй положительные входы сумматора 11 (соответственно со стороны релейного элемента 10 и датчика 7 скорости), соответственно, имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный kм/kw/R+kB.
Первый положительный вход сумматора 37 имеет единичный коэффициент усиления и задатчик сигнала 36 подает на него сигнал
Figure 00000049
, а его второй положительный вход - коэффициент усиления l2/ip. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000050
. Функциональный преобразователь 39 реализует функцию sin q2. В результате на выходе блока 38 умножения формируется сигнал
Figure 00000051
. Задатчик сигнала 40 подает на первый положительный вход сумматора 41 с единичным коэффициентом усиления сигнал
Figure 00000052
, а его второй положительный вход имеет коэффициент усиления, равный l3/ip. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000053
. Сумматор 30 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления. В результате на его выходе формируется сигнал q2+q3. Функциональный преобразователь 31 реализует функцию sin(q2+q3). В результате на выходе блока 32 умножения формируется сигнал
Figure 00000054
.
Сумматор 33 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления, поэтому на шестой положительный вход сумматора 11 с единичным коэффициентом усиления поступает сигнал
Figure 00000055
.
Выходной сигнал релейного элемента 10 с нулевой нейтральной точкой имеет вид
Figure 00000056
где |MT| - величина момента сухого трения при движении. В результате на выходе сумматора 11 формируется сигнал
Figure 00000057
Отрицательные входы сумматора 48 имеют коэффициенты
Figure 00000058
в результате на седьмой положительный вход сумматора 44, имеющий единичный коэффициент усиления, поступает (со стороны блока 49 умножения) сигнал
Figure 00000059
Поскольку для исполнительного органа рассматриваемого робота выполняется условие
Figure 00000060
, а датчик 42 измеряет ускорение вращения двигателя
Figure 00000061
, то на первый отрицательный вход сумматора 44, имеющий коэффициент усиления
Figure 00000062
, со стороны блока 43 умножения поступает сигнал
Figure 00000063
Второй положительный вход этого сумматора (со стороны датчика 42 ускорения) имеет коэффициент усиления kB.
На девятый положительный вход сумматора 44 (со стороны блока 46 умножения) поступает сигнал
Figure 00000064
, на его десятый отрицательный вход, имеющий коэффициент усиления 3/ip, (со стороны блока 65 умножения) - сигнал
Figure 00000065
, на восьмой отрицательный вход (со стороны блока 52 умножения) - сигнал
Figure 00000066
, на шестой положительный (со стороны блока 59 умножения) - сигнал
Figure 00000067
, на третий положительный (со стороны блока 64 умножения) - сигнал
Figure 00000068
, а на четвертый положительный (со стороны блока 63 умножения) - сигнал
Figure 00000069
.
Первый (со стороны датчика 7) положительный вход сумматора 53 имеет коэффициент усиления l/ip, а его второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000070
, а на пятый положительный вход сумматора 44 (со стороны блока 55 умножения) подается сигнал
Figure 00000071
.
Причем третий, четвертый, пятый и шестой входы сумматора 44 имеют единичные коэффициенты усиления, а восьмой и девятый - коэффициенты усиления l/ip.
В результате на выходе сумматора 44 формируется сигнал
Figure 00000072
.
Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 3 умножения) имеет единичный коэффициент усиления, его второй положительный вход (со стороны сумматора 11) - коэффициент усиления R/kм/ky, а третий положительный вход - коэффициент усиления L/kмky. В результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал U*, равный
Figure 00000073
Поскольку при движении привода
Figure 00000074
достаточно точно соответствует Мстр, то сигнал U*(4), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с постоянными номинальными желаемыми параметрами, обеспечивающими приводу заданные динамические свойства и качественные показатели
Figure 00000075
Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и связей удалось обеспечить инвариантность привода к эффектам взаимовлияния между степенями подвижности и моментам трения. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы привода.
Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем использованы только типовые электронные элементы.

Claims (1)

  1. Устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым отрицательным входом первого сумматора, подключенного вторым положительным входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход подключен к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий вход седьмого сумматора подключен к выходу задатчика массы и второму входу шестого сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а его выход - к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчика массы и ко второму входу десятого сумматора, а его выход - ко второму входу восьмого блока умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, и двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, последовательно соединенные тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, тринадцатый сумматор и четырнадцатый блок умножения, последовательно соединенные квадратор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, и шестнадцатый блок умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, двадцатый блок умножения и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, первым входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу восьмого сумматора и двадцать второй блок умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения и вторым входом двадцатого и двадцать второго блоков умножения, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый - к выходу двадцать пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока умножения, а второй вход - с выходом второго датчика скорости, входом квадратора и вторыми входами шестнадцатого блока умножения и четырнадцатого сумматора, причем второй вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, второй вход девятого сумматора соединен с выходом восьмого блока умножения, а его выход - со вторым входом девятого блока умножения, вход третьего синусного функционального преобразователя соединен с выходом восьмого сумматора, а его выход соединен со вторым входом второго блока умножения.
RU2004118792/02A 2004-06-21 2004-06-21 Устройство для управления приводом робота RU2258601C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118792/02A RU2258601C1 (ru) 2004-06-21 2004-06-21 Устройство для управления приводом робота

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118792/02A RU2258601C1 (ru) 2004-06-21 2004-06-21 Устройство для управления приводом робота

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2258601C1 true RU2258601C1 (ru) 2005-08-20

Family

ID=35846039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004118792/02A RU2258601C1 (ru) 2004-06-21 2004-06-21 Устройство для управления приводом робота

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2258601C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394674C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2325268C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2312007C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2608005C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2258601C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2423225C1 (ru) Электропривод робота
RU2359306C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2193480C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2209719C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2363972C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2335389C2 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2212329C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2115539C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2311283C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2309444C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2380215C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2235016C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2163190C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2235014C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2725449C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2345885C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2398672C1 (ru) Электропривод робота
RU2344925C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2277258C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2054350C1 (ru) Устройство для управления приводом робота

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060622

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20080410

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100622