RU2399479C1 - Robot electric drive - Google Patents
Robot electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399479C1 RU2399479C1 RU2009114372/02A RU2009114372A RU2399479C1 RU 2399479 C1 RU2399479 C1 RU 2399479C1 RU 2009114372/02 A RU2009114372/02 A RU 2009114372/02A RU 2009114372 A RU2009114372 A RU 2009114372A RU 2399479 C1 RU2399479 C1 RU 2399479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- adder
- multiplication
- block
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов роботов.The invention relates to robotics and can be used to create electric drives of robots.
Известно 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 положительным входом первого сумматора, подключенного вторым входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному 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 положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному 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 отрицательный 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 положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый положительный вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй положительный вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому положительному входу четвертого сумматора, а также второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, и 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 положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму положительному входу десятого сумматора, а его выход - ко второму положительному входу восьмого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход - с первым отрицательным входом двенадцатого сумматора, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а также тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, а выход - к первому отрицательному входу тринадцатого сумматора, выход которого подключен ко входу четырнадцатого блока 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 положительным входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный вводом 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 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 положительным входом двенадцатого сумматора, четвертый положительный вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый положительный вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой положительный вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой положительный вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - 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, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные шестой задатчик сигнала и пятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - к вторым входам девятого, двадцатого и двадцать второго блоков умножения (см. патент РФ № 2312007, БИ № 34, 2007 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising first and second adders connected in series, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a gearbox to a first position sensor, the output of which is connected to the first positive input of the first adder connected by the second input to the input of the device, the relay unit and the fourth adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the first sensor speed and the input of the relay block, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the first multiplication unit, the second speed sensor installed in the third degree of robot mobility in series, the second block multiplication and the third multiplication block, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, as well as the second position sensor, a third degree of mobility of the robot, the second negative input of the second adder connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder connected to the second positive input of the third adder, sequentially connected to a second signal master, sixth adder, fourth multiplication unit, the second input of which is through the first a cosine functional converter is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which is connected to the output of the third a signal sensor, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of robot mobility, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, a second sine functional converter connected in series, the input of which is connected to the input of the first cosine functional the converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input of the second multiplication unit, the fifth the negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, the third positive input of the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, connected in series to the eighth adder, the first positive input of which is connected to the output of the second sensor position, and its second positive input - to the output of the first position sensor, the third sine functional converter, the eighth multiplication unit, the ninth adder and the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth positive input of the fourth adder, as well as the second acceleration sensor installed in the first degree the mobility of the robot, and in series connected the fourth signal generator, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which through the fourth sine functional converter sub is connected to the output of the first position sensor, and its output to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor and to the second positive input of the tenth adder, and its output to the second the positive input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the engine, and the eleventh multiplication block, the second input of which is connected n with the output of the second multiplication unit, and the output with the first negative input of the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output is the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit, the second input of which are connected in series connected to the output of the seventh adder, as well as the thirteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, the second input to the output of the first acceleration sensor and input the first differentiator, and the output is to the first negative input of the thirteenth adder, the output of which is connected to the input of the fourteenth multiplication unit, a quadrator connected in series, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, and the sixteenth multiplication unit connected in series to the fourteenth adder, the seventeenth multiplication block and the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, connected in series to the fifth an inus functional converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, a nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the twentieth multiplication unit and the twenty first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the first positive input of the fourteenth adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series with the sixth cosine functional converter, connected by an input to the output of the eighth a matrator, and a twenty-second multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the seventeenth multiplication unit, a second differentiator connected in series to the output of the second acceleration sensor, and a twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, as well as twenty the fourth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the tenth multiplication block, and its second input - with the output of the second differentiator, and the output - with the third positive input of the twelfth sum a matora whose fourth positive input is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the fifth positive input is to the output of the eighteenth multiplication block, the sixth positive input is to the output of the twenty-first multiplication block, the seventh positive input is to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input is to the output of the sixteenth multiplication block, the ninth positive input - to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative - to the output of the twenty-fifth multiplication block, the first input of which is connected with the output of the thirteenth multiplication block, and the second input with the output of the second speed sensor, the input of the quadrator, the second input of the sixteenth multiplication block and the second positive input of the fourteenth adder, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplication block, characterized in that additionally introduced are the sixth signal setter and the fifteenth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output to watts to the first inputs of the ninth, twentieth and twenty second multiplication blocks (see RF patent No. 2312007, BI No. 34, 2007).
Его недостатком является то, что в нем отсутствует полная инвариантность динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным изменениям его моментных нагрузочных характеристик, поскольку в нем рассматривается робот с другой кинематической схемой.Its disadvantage is that it lacks the complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous changes in its moment load characteristics, since it considers a robot with a different kinematic scheme.
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 положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному 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 положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному 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 отрицательный 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 положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый и второй положительные входы которого подключены соответственно к выходам второго и первого датчиков положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения и девятый сумматор, а также девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, установленного в первой степени подвижности робота, а его выход - к шестому положительному 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 положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу задатчика массы и ко второму входу десятого сумматора, а его выход - ко второму входу восьмого блока умножения, 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 положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, последовательно соединенные тринадцатый сумматор, подключенный первым отрицательным входом к выходу тринадцатого блока умножения, 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, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а также двадцатый и двадцать первый блоки умножения, причем второй вход последнего соединен с выходом первого датчика скорости, первым положительным 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, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения и второму входу двадцатого блока умножения, и двадцать третий блок умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора, пятый положительный вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой положительный - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой положительный - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - 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, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные двадцать шестой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, а его второй вход - к выходу четырнадцатого сумматора, и пятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого через двадцать седьмой блок умножения подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу двадцатого блока умножения, выход которого соединен с одиннадцатым отрицательным входом двенадцатого сумматора, а также шестнадцатый сумматор, первый положительный вход которого соединен с выходом двадцать второго блока умножения, второй положительный вход - с выходом девятнадцатого блока умножения и первыми входами двадцать первого и двадцать четвертого блоков умножения, а выход - с первым входом девятого блока умножения, и двадцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, второй вход - к выходу одиннадцатого сумматора и второму входу двадцать второго блока умножения, а выход - к четвертому положительному входу двенадцатого сумматора, причем второй вход двадцать седьмого блока умножения соединен с выходом десятого блока умножения, выход девятого сумматора подключен к седьмому положительному входу четвертого сумматора, а выход шестого косинусного функционального преобразователя - к вторым входам семнадцатого и двадцать третьего блоков умножения (см. патент РФ № 2312006, БИ № 34, 2007 г.)A device for controlling a robot drive is also known, comprising first and second adders connected in series, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through the gearbox to the first position sensor, the output of which is connected to the first negative input of the first an adder connected by a second positive input to the input of the device, a relay block and a fourth adder connected in series with the second positive input the house of the first speed sensor and the input of the relay unit, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the first multiplication unit, the second speed sensor connected in series, installed in the third degree of robot mobility , the second block of multiplication and the third block of multiplication, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, as well as the second a position sensor installed in the third degree of robot mobility, wherein the second negative input of the second adder is connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder is connected to the second positive input of the third adder, the second signal adjuster, the sixth adder, the fourth multiplication unit, the second input are connected in series which through the first cosine functional converter is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which is connected with the output of the third signal generator, and the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of mobility of the robot, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, a second sine function converter in series, the input of which is connected to the input, is connected in series the first cosine functional converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input of the second multiplication, the fifth negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, third positive input the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, the eighth adder connected in series, the first and second positive inputs of which are connected respectively the outputs of the second and first position sensors, the third sine functional converter, the eighth multiplication unit and the ninth adder, as well as the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor installed in the first degree of robot mobility, and its output to the sixth positive input of the fourth adder, connected in series with the fourth signal generator, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which is through the fourth sine functional The transmitter is connected to the output of the first position sensor, and its output is to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass pickup and to the second input of the tenth adder, and its output to the second the input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the engine, the eleventh multiplication block, the second input of which is connected to the output the second multiplication unit, and the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output to the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, the thirteenth multiplication unit the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, and the second input to the output of the first acceleration sensor and the input of the first differentiator, connected in series the eleventh adder connected to the output of the thirteenth multiplication block by the first negative input, and the fourteenth multiplication block, the quadrator connected in series, the fifteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication block, and the sixteenth multiplication block, the fourteenth adder connected in series, the seventeenth multiplication block and the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, the fifth cosine functional connected in series a converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, and a nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, as well as the twentieth and twenty-first multiplication blocks, the second input of the last connected to the output of the first speed sensor, the first positive input of the fourteenth adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series with the sixth cosine functional converter connected by the input to the output of the eighth adder, and twenty a second multiplication unit, connected in series to the second differentiator, connected to the output of the second acceleration sensor and the second input of the twentieth multiplication unit, and a twenty-third multiplication unit, as well as a twenty-fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second differentiator, and the output to the third the positive input of the twelfth adder, the fifth positive input of which is connected to the output of the eighteenth multiplication block, the sixth positive - to the output of the twenty-first multiplication block, the seventh positive to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input to the output of the sixteenth multiplication block, the ninth positive to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative to the output of the twenty-fifth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the thirteenth multiplication block, and the second input - with the output of the second speed sensor, the input of the quadrator, the second input of the sixteenth multiplication block and the second positive input of the fourteenth adder, and the second negative input is thirteen o the adder is connected to the output of the fifteenth multiplication unit, characterized in that it is additionally introduced in series with the twenty-sixth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, and its second input is to the output of the fourteenth adder, and the fifteenth adder, the second positive the input of which through the twenty-seventh multiplication block is connected to the output of the first speed sensor, and the output is to the first input of the twentieth multiplication block, the output of which is negative m the input of the twelfth adder, as well as the sixteenth adder, the first positive input of which is connected to the output of the twenty-second multiplication block, the second positive input - with the output of the nineteenth multiplication block and the first inputs of the twenty-first and twenty-fourth multiplication blocks, and the output - with the first input of the ninth block multiplication, and the twenty-eighth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the second input is to the output of the eleventh adder and the second input of the twenty-second block and the multiplication, and the output, to the fourth positive input of the twelfth adder, the second input of the twenty-seventh multiplication unit connected to the output of the tenth multiplication unit, the output of the ninth adder connected to the seventh positive input of the fourth adder, and the output of the sixth cosine functional converter to the second inputs of the seventeenth and twenty-third blocks of multiplication (see RF patent No. 2312006, BI No. 34, 2007)
Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению.This device in its technical essence is the closest to the proposed solution.
Недостатком прототипа также является то, что в нем отсутствует полная инвариантность динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным изменениям его моментных нагрузочных характеристик, поскольку в нем рассматривается робот с другой кинематической схемой.The disadvantage of the prototype is also that it lacks the complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous changes in its moment load characteristics, since it considers a robot with a different kinematic scheme.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении конкретного робота с заданной кинематической схемой по всем его степеням подвижности с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous and rapid changes in its dynamic moment load characteristics when a specific robot moves with a given kinematic scheme for all its degrees of mobility, taking into account the electric time constant of the electric motor.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional control signal supplied to the input of the electric drive, which provides the momentary effect necessary to ensure the complete invariance of its quality indicators to continuously changing load parameters.
Поставленная задача решается тем, что в электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и электродвигатель, 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 положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному 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 положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному 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 отрицательный 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 положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый и второй положительные входы которого подключены соответственно к выходам второго и первого датчиков положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения и девятый сумматор, а также девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, установленного в четвертой степени подвижности робота, а его выход - к шестому положительному 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 положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму входу десятого сумматора, а его выход - ко второму входу восьмого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом электродвигателя, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, и двенадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, последовательно соединенные тринадцатый сумматор, подключенный первым отрицательным входом к выходу тринадцатого блока умножения, 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, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а также двадцатый и двадцать первый блоки умножения, причем второй вход последнего соединен с выходом первого датчика скорости, первым положительным 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, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения и второму входу двадцатого блока умножения, и двадцать третий блок умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора, седьмой положительный - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - 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, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные двадцать шестой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, а его второй вход - к выходу четырнадцатого сумматора, и пятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого через двадцать седьмой блок умножения подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу двадцатого блока умножения, выход которого соединен с одиннадцатым отрицательным входом двенадцатого сумматора, а также шестнадцатый сумматор, первый положительный вход которого соединен с выходом двадцать второго блока умножения, второй положительный вход - с выходом девятнадцатого блока умножения и первыми входами двадцать первого и двадцать четвертого блоков умножения, а выход - с первым входом девятого блока умножения, и двадцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, второй вход - к выходу одиннадцатого сумматора и второму входу двадцать второго блока умножения, а выход - к четвертому положительному входу двенадцатого сумматора, причем второй вход двадцать седьмого блока умножения соединен с выходом десятого блока умножения, а выход шестого косинусного функционального преобразователя - со вторыми входами семнадцатого и двадцать третьего блоков умножения, дополнительно вводятся последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, двадцать девятый блок умножения и семнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен ко второму входу двадцать девятого блока умножения и выходу девятого сумматора, а выход - к седьмому положительному входу четвертого сумматора, последовательно соединенные тридцатый блок умножения и восемнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока умножения и второму входу тридцатого блока умножения, а выход - к пятому положительному входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные тридцать первый блок умножения и девятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу двадцать первого блока умножения и второму входу тридцать первого блока умножения, а выход - к шестому положительному входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные третий дифференциатор, вход которого соединен с выходом четвертого датчика ускорения и первыми входами тридцатого и тридцать первого блоков умножения, и тридцать второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора, а выход - с двенадцатым положительным входом двенадцатого сумматора.The problem is solved in that in the electric drive of the robot containing the first and second adders in series, the first multiplication unit, the third adder, the amplifier and the electric motor connected to the first speed sensor directly and through the gearbox with the first position sensor, the output of which is connected to the first negative the input of the first adder connected by the second positive input to the input of the device, a relay unit and a fourth adder connected in series, the second positive input of which inen with the output of the first speed sensor and the input of the relay unit, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the mass sensor output, and the output to the second input of the first multiplication unit, the second speed sensor connected in series, installed in the third degree the mobility of the robot, the second multiplication unit and the third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, and e a second position sensor installed in the third degree of robot mobility, the second negative input of the second adder connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder connected to the second positive input of the third adder, the second signal adjuster, the sixth adder, the fourth multiplication unit connected in series, the second input of which, through the first cosine functional converter, is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which о is connected to the output of the third signal setter, and the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of robot mobility, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, the second sine functional converter, the input of which is connected in series with the input of the first cosine functional converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input the second multiplication unit, the fifth negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, the third positive the input of the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, the eighth adder connected in series, the first and second positive inputs of which The third sine function converter, the eighth multiplication unit and the ninth adder, as well as the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor installed in the fourth degree of robot mobility, respectively, are connected to the outputs of the second and first position sensors, and its output to the sixth positive input of the fourth adder, the fourth signal adjuster, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which is through the fourth sine the national converter is connected to the output of the first position sensor, and its output is to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor and to the second input of the tenth adder, and its output to the second input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the electric motor, the eleventh multiplication block, the second input of which connected to the output of the second multiplication unit, and the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output to the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, the thirteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication block, and the second input to the output of the first acceleration sensor and the input of the first differentiator, are followed the thirteenth adder, connected by the first negative input to the output of the thirteenth multiplication unit, and the fourteenth multiplication unit, the quadrator connected in series, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, and the sixteenth multiplier connected in series with the fourteenth adder, the seventeenth unit multiplication and the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, the fifth cosine connected in series the first functional converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, and the nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, as well as the twentieth and twenty-first multiplication blocks, the second input of the last connected to the output of the first speed sensor, the first positive input the fourteenth adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series with the sixth cosine functional converter, connected by the input to the output of the eighth a matrator, and a twenty-second multiplication unit, connected in series to a second differentiator connected to the output of the second acceleration sensor and a second input of the twentieth multiplication unit, and a twenty-third multiplication unit, as well as a twenty-fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second differentiator, and output - with the third positive input of the twelfth adder, the seventh positive - to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input - to the output of the sixteenth multiplication block, ninth positive - to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative - to the output of the twenty-fifth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the thirteenth multiplication block, and the second input - with the output of the second speed sensor, quad input, second input of the sixteenth multiplication block and second positive the input of the fourteenth adder, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplication block, connected in series to the twenty-sixth multiplication block, the first input One of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, and its second input is to the output of the fourteenth adder, and the fifteenth adder, the second positive input of which through the twenty-seventh multiplication unit is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the first input of the twentieth multiplication unit, the output which is connected to the eleventh negative input of the twelfth adder, as well as the sixteenth adder, the first positive input of which is connected to the output of the twenty-second multiplication block, the second positive input - from to the output of the nineteenth multiplication block and the first inputs of the twenty-first and twenty-fourth multiplication blocks, and the output is with the first input of the ninth multiplication block, and the twenty-eighth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the second input is to the output of the eleventh adder and the second input of the twenty-second multiplication block, and the output to the fourth positive input of the twelfth adder, and the second input of the twenty-seventh multiplication block is connected to the output of the tenth multiplication block, and you One of the sixth cosine functional converter - with the second inputs of the seventeenth and twenty-third multiplication blocks, an fourth acceleration sensor installed in the first degree of robot mobility, a twenty-ninth multiplication block and a seventeenth adder, the second positive input of which is connected to the second input of the twenty-ninth block, are additionally introduced in series multiplication and the output of the ninth adder, and the output to the seventh positive input of the fourth adder, connected in series the first multiplication unit and the eighteenth adder, the second positive input of which is connected to the output of the eighteenth multiplication unit and the second input of the thirtieth multiplication unit, and the output to the fifth positive input of the twelfth adder, the thirty-first multiplication unit and the nineteenth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the twenty-first block of multiplication and the second input of the thirty-first block of multiplication, and the output to the sixth positive input of the twelfth adder, followed by The third differentiator, the input of which is connected to the output of the fourth acceleration sensor and the first inputs of the thirtieth and thirty-first multiplication blocks, and the thirty-second multiplication block, the second input of which is connected to the output of the ninth adder and the output to the twelfth positive input of the twelfth adder, are directly connected.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."
При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость работы электропривода робота в условиях существенного изменения его параметров нагрузки.At the same time, the distinguishing features of the claims provide high accuracy and stability of the robot electric drive under conditions of a significant change in its load parameters.
На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого электропривода робота, а на фиг.2 - кинематическая схема исполнительного органа этого робота.Figure 1 is a block diagram of the proposed robot electric drive, and figure 2 is a kinematic diagram of the executive body of this robot.
Электропривод робота содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 сумматоры, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, усилитель 5 и электродвигатель 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 положительный 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 положительный вход которого подключен к выходу датчика 14 массы, а выход - к второму входу первого блока 3 умножения, последовательно соединенные второй датчик 15 скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок 16 умножения и третий блок 17 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 7 скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора 11, а также второй датчик 18 положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора 2 соединен с выходом первого датчика 7 скорости, а выход четвертого сумматора 11 подключен ко второму положительному 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 положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика 24 сигнала, и пятый блок 25 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 26 ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному 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 отрицательный 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 положительный вход пятого сумматора 13 соединен с выходом четвертого блока 21 умножения, третий положительный вход седьмого сумматора 23 подключен к выходу датчика 14 массы и второму положительному входу шестого сумматора 20, последовательно соединенные восьмой сумматор 30, первый и второй положительные входы которого подключены соответственно к выходам второго 18 и первого 9 датчиков положения, третий синусный функциональный преобразователь 31, восьмой блок 32 умножения и девятый сумматор 33, а также девятый блок 34 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 35 ускорения, установленного в четвертой степени подвижности робота, а его выход - к шестому положительному 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 положительному входу девятого сумматора 33, последовательно соединенные пятый задатчик 40 сигнала и одиннадцатый сумматор 41, второй положительный 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 электродвигателя 6, одиннадцатый блок 43 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 16 умножения, и двенадцатый сумматор 44, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика 42 ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные первый дифференциатор 45 и двенадцатый блок 46 умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 23, 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, последовательно соединенные тринадцатый сумматор 48, подключенный первым отрицательным входом к выходу тринадцатого блока 47 умножения, 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 и девятнадцатый блок 57 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 37, а также двадцатый 58 и двадцать первый 59 блоки умножения, причем второй вход последнего соединен с выходом первого датчика 7 скорости, первым положительным 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, последовательно соединенные второй дифференциатор 62, подключенный входом к выходу второго датчика 35 ускорения и второму входу двадцатого блока 58 умножения, и двадцать третий блок 63 умножения, а также двадцать четвертый блок 64 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциатора 62, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора 44, седьмой положительный - к выходу четырнадцатого блока 49 умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока 52 умножения, девятый положительный - к выходу двенадцатого блока 46 умножения, а десятый отрицательный - 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, вторым входом шестнадцатого блока 52 умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора 53, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора 48 подключен к выходу пятнадцатого блока 51 умножения, последовательно соединенные двадцать шестой блок 66 умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока 32 умножения, а его второй вход - к выходу четырнадцатого сумматора 53, и пятнадцатый сумматор 67, второй положительный вход которого через двадцать седьмой блок 68 умножения подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу двадцатого блока 58 умножения, выход которого соединен с одиннадцатым отрицательным входом двенадцатого сумматора 44, а также шестнадцатый сумматор 69, первый положительный вход которого соединен с выходом двадцать второго блока 61 умножения, второй положительный вход - с выходом девятнадцатого блока 57 умножения и первыми входами двадцать первого 59 и двадцать четвертого 64 блоков умножения, а выход - с первым входом девятого блока 34 умножения, и двадцать восьмой блок 70 умножения, первый вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока 63 умножения, второй вход - к выходу одиннадцатого сумматора 41 и второму входу двадцать второго блока 61 умножения, а выход - к четвертому положительному входу двенадцатого сумматора 44, причем второй вход двадцать седьмого блока 68 умножения соединен с выходом десятого блока 38 умножения, а выход шестого косинусного функционального преобразователя 60 - со вторыми входами семнадцатого 54 и двадцать третьего 63 блоков умножения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные четвертый датчик 71 ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, двадцать девятый блок 72 умножения и семнадцатый 73 сумматор, второй положительный вход которого подключен ко второму входу двадцать девятого блока 72 умножения и выходу девятого 33 сумматора, а выход - к седьмому положительному входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные тридцатый блок 74 умножения и восемнадцатый сумматор 75, второй положительный вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока 55 умножения и второму входу тридцатого блока 74 умножения, а выход - к пятому положительному входу двенадцатого сумматора 44, последовательно соединенные тридцать первый блок 76 умножения и девятнадцатый сумматор 77, второй положительный вход которого подключен к выходу двадцать первого блока 59 умножения и второму входу тридцать первого блока 76 умножения, а выход - к шестому положительному входу двенадцатого сумматора 44, последовательно соединенные третий дифференциатор 78, вход которого соединен с выходом четвертого датчика 71 ускорения и первыми входами тридцатого 74 и тридцать первого 76 блоков умножения, и тридцать второй блок 79 умножения, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора 33, а выход - с двенадцатым положительным входом двенадцатого сумматора 44. Объект управления 80.The electric drive of the robot contains serially connected first 1 and second 2 adders, a first multiplication unit 3, a third adder 4, an amplifier 5 and an electric motor 6 connected directly with the first speed sensor 7 and through the gearbox 8 to the first position sensor 9, the output of which is connected to the first the negative input of the
На чертежах введены следующие обозначения: qвх - сигнал желаемого положения; ε - ошибка электропривода (величина рассогласования); q1, q2, q3, q4 - соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота; - скорости изменения соответствующих обобщенных координат; - ускорения изменения соответствующих обобщенных координат; m1, m2, m3, mг - соответственно массы первого, второго, третьего звеньев исполнительного органа и захваченного груза; - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев до их центров масс; l2, l3 - длины соответствующих звеньев; - соответственно скорость и ускорение вращения ротора электродвигателя; U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 6.The following notation is introduced in the drawings: q i — signal of the desired position; ε is the error of the electric drive (the value of the mismatch); q 1 , q 2 , q 3 , q 4 - the corresponding generalized coordinates of the executive body of the robot; - the rate of change of the corresponding generalized coordinates; - accelerate changes in the corresponding generalized coordinates; m 1 , m 2 , m 3 , m g - respectively, the mass of the first, second, third links of the executive body and the captured cargo; - the distance from the axis of rotation of the respective links to their centers of mass; l 2 , l 3 are the lengths of the corresponding links; - respectively, the speed and acceleration of rotation of the rotor of the electric motor; U * , U - respectively, the amplified signal and the control signal of the motor 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 робота, 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.The device operates as follows. The error signal ε from the
Рассматриваемый электропривод управляет обобщенной координатой q2 робота. Конструкция его исполнительного органа позволяет осуществлять горизонтальное прямолинейное перемещение в плоскости (координаты q1 и q4) и два вращательных движения (координаты q2 и q3) в вертикальной плоскости.The drive in question controls the generalized coordinate q 2 of the robot. The design of its executive body allows horizontal rectilinear movement in the plane (coordinates q 1 and q 4 ) and two rotational movements (coordinates q 2 and q 3 ) in the vertical plane.
Моментные характеристики электропривода, управляющего координатой q2, существенно зависят от изменения координат и массы груза mг. В связи с этим для качественного управления координатой q2 необходимо компенсировать отрицательное влияние изменения этих координат и переменной массы груза mг на динамические свойства рассматриваемого электропривода.The moment characteristics of the electric drive controlling the coordinate q 2 substantially depend on the change in coordinates and mass of cargo m g . In this regard, for quality control of the q 2 coordinate, it is necessary to compensate for the negative effect of changes in these coordinates and the variable mass of the load m g on the dynamic properties of the drive in question.
На основе уравнений Лагранжа 2 рода можно записать моментное воздействие на выходной вал привода, управляющего координатой q2. Это воздействие имеет видBased on the Lagrange equations of the second kind, one can write the momentary effect on the output shaft of the drive controlling the coordinate q 2 . This effect has the form
гдеWhere
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
С учетом соотношения (1), а также уравнений механической и электрической цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения электропривод, управляющий координатой q2, можно описать следующим дифференциальным уравнениемTaking into account relation (1), as well as the equations of mechanical and electrical chains of a constant current electric motor with permanent magnets or independent excitation, the electric drive controlling the coordinate q 2 can be described by the following differential equation
где ; ; ; Where ; ; ;
L, R - соответственно индуктивность и активное сопротивление якорной цепи электродвигателя 6; J - момент инерции якоря электродвигателя и вращающихся частей редуктора 8, приведенный к валу электродвигателя; kм, kω, kв, ky - соответственно коэффициенты крутящего момента, противо-ЭДС, вязкого трения и усиления усилителя 5; ip - передаточное отношение редуктора; Мстр - момент сухого трения; i - ток якоря электродвигателя.L, R - respectively, the inductance and resistance of the armature circuit of the electric motor 6; J is the moment of inertia of the armature of the motor and the rotating parts of the gearbox 8, reduced to the shaft of the motor; k m , k ω , k in , k y - respectively, the coefficients of torque, counter-EMF, viscous friction and amplifier gain 5; i p - gear ratio; M p is the moment of dry friction; i is the armature current of the electric motor.
Из уравнения (2) видно, что его параметры, а следовательно, и параметры привода, управляющего координатой q2, являются существенно переменными, зависящими от величин и mг. В результате в процессе работы электропривода меняются (и при том существенно) его динамические свойства. Для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными параметрами.From equation (2) it can be seen that its parameters, and therefore the parameters of the drive that controls the coordinate q 2 , are essentially variable, depending on the values and m g . As a result, in the process of operation of the electric drive, its dynamic properties change (and at the same time significantly). To implement the task set above, it is necessary to form such a corrective device that would stabilize the parameters of the electric drive so that it is described by a differential equation with constant parameters.
Первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления kω/ky. Следовательно, на выходе сумматора 2 формируется сигнал .The first positive input of adder 2 (from the
Первый положительный вход сумматора 20 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 19 подает на него сигнал . Второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l2l3. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал . Датчик 18 установлен в третьей степени подвижности исполнительного органа и измеряет обобщенную координату q3, a функциональный преобразователь 22 реализует функцию cosq3. В результате на выходе блока 21 формируется сигнал The first positive input of the adder 20 has a unity gain, and the master 19 sends a signal to it . The second positive input of this adder has a gain of l 2 l 3 . As a result, a signal is generated at the output of this adder . The sensor 18 is installed in the third degree of mobility of the actuator and measures the generalized coordinate q 3 , while the functional converter 22 implements the function cosq 3 . As a result, a signal is generated at the output of block 21
Все входы сумматора 13 положительные. Первый из них имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 12 сигнала подает на этот вход сигнал где Jн=const - номинальное значение приведенного момента инерции электропривода. На его второй вход с коэффициентом усиления датчик 14 массы подает сигнал mг. Третий вход сумматора 13 имеет коэффициент усиления . В результате на его выходе формируется сигналAll inputs of the
а на выходе блока 3 - сигнал . and at the output of block 3 - a signal .
Функциональный преобразователь 27 реализует функцию sinq3. В результате на выходе блока 28 формируется сигнал Functional Converter 27 implements the function sinq 3 . As a result, a signal is generated at the output of block 28
Датчик 15 установлен в третьей степени подвижности исполнительного органа и измеряет величину . В результате на третий отрицательный вход сумматора 11 (со стороны блока 17) с коэффициентом усиления поступает а на его пятый отрицательный вход (со стороны блока 29) с коэффициентом усиления 1/ip - сигнал The sensor 15 is installed in the third degree of mobility of the Executive body and measures the value . As a result, the third negative input of the adder 11 (from the side of block 17) with a gain arrives and its fifth negative input (from the side of block 29) with a gain of 1 / i p is a signal
Все входы сумматора 23 положительные. Первый и второй (соответственно со стороны блока 21 и задатчика 24) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий - коэффициент усиления Задатчик 24 формирует сигнал а датчик 26, установленный в третьей степени подвижности исполнительного органа, измеряет . В результате на выходе блока 25 формируется сигнал который поступает на четвертый положительный вход сумматора 11, имеющий коэффициент усиления 1/ip. Первый и второй положительные входы сумматора 11 (соответственно, со стороны релейного элемента 10 и датчика 7) соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный kмkω/R+kв.All inputs of the adder 23 are positive. The first and second (respectively from the side of the block 21 and the setter 24) have unity gain, and its third - gain The setter 24 generates a signal and the sensor 26, installed in the third degree of mobility of the executive body, measures . As a result, a signal is generated at the output of block 25 which arrives at the fourth positive input of the adder 11 having a gain of 1 / i p . The first and second positive inputs of the adder 11 (respectively, from the relay element 10 and the sensor 7) respectively have a unity gain and gain equal to k m k ω / R + k in .
Все входы сумматора 37 положительные. Первый вход имеет единичный коэффициент усиления и задатчик 36 подает на него сигнал , а второй вход - коэффициент усиления l2/ip. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал Функциональный преобразователь 39 реализует функцию sinq2. В результате на выходе блока 38 формируется сигнал All inputs of the adder 37 are positive. The first input has a unity gain and the master 36 provides a signal to it and the second input is the gain l 2 / i p . As a result, a signal is generated at the output of this adder Functional converter 39 implements the function sinq 2 . As a result, a signal is generated at the output of block 38
Все входы сумматора 41 положительные. Задатчик 40 подает на его первый вход с единичным коэффициентом усиления сигнал а его второй вход имеет коэффициент усиления, равный l3/ip. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал 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 формируется сигнал All inputs of the adder 41 are positive. The master 40 delivers a signal to its first input with a unity gain and its second input has a gain of l 3 / i p . As a result, a signal is generated at the output of this adder The adder 30 has positive inputs with unity gain. As a result, a q 2 + q 3 signal is generated at its output. Functional Converter 31 implements the function sin (q 2 + q 3 ). As a result, a signal is generated at the output of block 32
Положительные входы сумматора 33 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал Датчик 71 установлен в первой степени подвижности исполнительного органа и измеряет ускорение . Первый положительный вход сумматора 73 (со стороны блока 72) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления g. В результате с выхода сумматора 73 на седьмой положительный вход сумматора 11 с единичным коэффициентом усиления поступает сигнал The positive inputs of the adder 33 have unity gain, therefore, a signal is generated at its output The sensor 71 is installed in the first degree of mobility of the Executive body and measures the acceleration . The first positive input of the adder 73 (from the side of block 72) has a unity gain, and its second positive input has a gain g. As a result, from the output of the adder 73 to the seventh positive input of the adder 11 with a unity gain signal is received
Функциональный преобразователь 60 реализует функцию cos(q2+q3). В результате на выходе блока 61 формируется сигнал Functional converter 60 implements the function cos (q 2 + q 3 ). As a result, a signal is generated at the output of block 61
Функциональный преобразователь 56 реализует функцию cosq2. В результате на выходе блока 57 формируется сигнал Functional Converter 56 implements the function cosq 2 . As a result, a signal is generated at the output of block 57
Сумматор 69 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления. Датчик 35 установлен в четвертую степень подвижности исполнительного органа и измеряет ускорение . В результате на выходе блока 34 формируется сигнал который поступает на шестой положительный вход сумматора 11, имеющий единичный коэффициент усиления.The adder 69 has positive inputs with unity gain. The sensor 35 is installed in the fourth degree of mobility of the Executive body and measures the acceleration . As a result, a signal is generated at the output of block 34 which arrives at the sixth positive input of the adder 11 having a unity gain.
Выходной сигнал релейного элемента 10 имеет видThe output signal of the relay element 10 has the form
, ,
где |МТ| - величина момента сухого трения при движении.where | M T | - the value of the moment of dry friction during movement.
В результате на выходе сумматора 11 формируется сигналAs a result, a signal is generated at the output of the adder 11
Отрицательные входы сумматора 48 имеют коэффициенты усиления . В результате на седьмой положительный вход сумматора 44, имеющий единичный коэффициент усиления, со стороны блока 49 поступает сигнал Для исполнительного органа рассматриваемого робота выполняется условие , а датчик 42 измеряет ускорение . В результате на первый отрицательный вход сумматора 44, имеющий коэффициент усиления , со стороны блока 43 поступает сигнал Второй положительный вход этого сумматора (со стороны датчика 42) имеет коэффициент усиления kв.The negative inputs of the adder 48 have gains . As a result, the seventh positive input of the adder 44, having a unity gain, from the side of block 49 receives a signal For the executive body of the robot in question, the condition and sensor 42 measures acceleration . As a result, the first negative input of the adder 44 having a gain , from the side of block 43 a signal is received The second positive input of this adder (from the side of the sensor 42) has a gain of k in .
На девятый положительный вход сумматора 44 (со стороны блока 46) поступает сигнал на его десятый отрицательный вход, имеющий коэффициент усиления 3/ip, (со стороны блока 65) - сигнал а на восьмой отрицательный (со стороны блока 52) - сигнал The ninth positive input of the adder 44 (from the block 46) receives a signal to its tenth negative input having a gain of 3 / i p , (from the side of block 65) - a signal and on the eighth negative (from the side of block 52) - a signal
На выходе блока 63 формируется сигнал . В результате на четвертый положительный вход сумматора 44 (со стороны блока 70) поступает сигнал At the output of block 63, a signal is generated . As a result, the fourth positive input of the adder 44 (from the block 70) receives a signal
Первый (со стороны датчика 7) положительный вход сумматора 53 имеет коэффициент усиления 1/ip, а его второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал а на выходе блока 55 - сигнал Первый положительный вход сумматора 75 (со стороны блока 55) имеет коэффициент усиления g, а его второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на пятый положительный вход сумматора 44 (со стороны сумматора 75) поступает сигналThe first (from the side of the sensor 7) positive input of the adder 53 has a gain of 1 / i p , and its second positive input has a unity gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder and at the output of block 55, a signal The first positive input of the adder 75 (from the side of unit 55) has a gain g, and its second positive input has a unity gain. As a result, the fifth positive input of the adder 44 (from the adder 75) receives a signal
На выходе блока 59 формируется сигнал Первый положительный вход сумматора 77 (со стороны блока 59) имеет коэффициент усиления g/ip, а его второй положительный вход - коэффициент усиления 1/ip. В результате на шестой положительный вход сумматора 44 (со стороны сумматора 77) поступает сигнал At the output of block 59, a signal is generated The first positive input of the adder 77 (from the side of block 59) has a gain of g / i p , and its second positive input has a gain of 1 / i p . As a result, the sixth positive input of the adder 44 (from the adder 77) receives a signal
На третий положительный вход сумматора 44 (со стороны блока 64) поступает сигнал The third positive input of the adder 44 (from the block 64) receives a signal
Первый положительный вход сумматора 67 (со стороны блока 66) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления 1/ip. В результате на одиннадцатый отрицательный вход сумматора 44 (со стороны блока 58) поступает сигнал The first positive input of the adder 67 (from the side of block 66) has a unity gain, and its second positive input has a gain of 1 / i p . As a result, the eleventh negative input of the adder 44 (from the side of block 58) receives a signal
Все положительные входы сумматора 80 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал который поступает на двенадцатый положительный вход сумматора 44.All positive inputs of the adder 80 have unity gain, therefore, a signal is generated at its output which goes to the twelfth positive input of the adder 44.
Третий, четвертый, пятый, шестой, одиннадцатый и двенадцатый входы сумматора 44 имеют единичные коэффициенты усиления, а восьмой и девятый входы - коэффициенты усиления 1/ip. В результате на выходе сумматора 44 формируется сигнал The third, fourth, fifth, sixth, eleventh and twelfth inputs of the adder 44 have unit gains, and the eighth and ninth inputs have
Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 3) имеет единичный коэффициент усиления, его второй положительный вход (со стороны сумматора 11) - коэффициент усиления R/(kмkу), а третий положительный вход - коэффициент усиления L/(kмkу).The first positive input of adder 4 (from the side of block 3) has a unity gain, its second positive input (from adder 11) has a gain R / (k m k y ), and the third positive input is a gain L / (k m k y ).
В результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал U*, равныйAs a result, at the output of the adder 4, a signal U * equal to
Поскольку при движении электропривода достаточно точно соответствует Мстр, то сигнал U* (3), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (2) с существенно переменными параметрами в уравнение с постоянными номинальными желаемыми параметрами, обеспечивающими рассматриваемому электроприводу заданные динамические свойства и показатели качества.Because when driving an electric drive quite accurately corresponds to M p , then the signal U * (3), as is easy to verify, ensures the transformation of equation (2) with substantially variable parameters into the equation with constant nominal desired parameters providing the drive under consideration with specified dynamic properties and quality indicators.
Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и связей удалось обеспечить полную инвариантность рассматриваемого электропривода к эффектам взаимовлияния между степенями подвижности исполнительного органа робота и моментам трения. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы рассматриваемого электропривода.Thus, due to the introduction of additional elements and connections, it was possible to ensure the complete invariance of the electric drive in question to the effects of mutual influence between the degrees of mobility of the robot's actuator and the friction moments. This allows you to get a consistently high quality control in any operating modes of the drive in question.
Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем использованы только типовые электронные элементы.The practical implementation of the proposed device does not cause difficulties, since it uses only typical electronic elements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114372/02A RU2399479C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Robot electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114372/02A RU2399479C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Robot electric drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399479C1 true RU2399479C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114372/02A RU2399479C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Robot electric drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399479C1 (en) |
-
2009
- 2009-04-15 RU RU2009114372/02A patent/RU2399479C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
RU2423224C2 (en) | Robot electric drive | |
RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2608005C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2312007C1 (en) | Robot drive control apparatus | |
RU2489250C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2325268C1 (en) | Control of robotic machine drive | |
RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2562403C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2355563C2 (en) | Robot drive control device | |
RU2399479C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2425746C2 (en) | Robot electrical drive | |
RU2359306C2 (en) | Self-adapting electric drive of robot | |
RU2335389C2 (en) | Robot drive control device | |
RU2434736C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2312006C1 (en) | Robot drive unit control apparatus | |
RU2577204C2 (en) | Self-electric manipulator | |
RU2345885C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2488480C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2725449C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2398672C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2424894C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2478465C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2363972C2 (en) | Robot self-adaptive electric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110416 |