RU2453891C1 - Apparatus for generating programmed control signals - Google Patents
Apparatus for generating programmed control signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453891C1 RU2453891C1 RU2010148962/08A RU2010148962A RU2453891C1 RU 2453891 C1 RU2453891 C1 RU 2453891C1 RU 2010148962/08 A RU2010148962/08 A RU 2010148962/08A RU 2010148962 A RU2010148962 A RU 2010148962A RU 2453891 C1 RU2453891 C1 RU 2453891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- integrator
- series
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами (ДО), которое обеспечивает их точное движение по заданной траектории, в частности летательными и/или подводными аппаратами.The invention relates to the field of automatic control of dynamic objects (DO), which ensures their accurate movement along a given path, in particular aircraft and / or underwater vehicles.
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 к 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 - ко 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 к 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 - ко вторым входам девятого, двадцатого и двадцать второго блоков умножения (см. пат. РФ №2312007, Бюл.4, 2007 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising a series of connected first and second adders, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first positive input of the first adder, connected by a second input to the input of the device, a relay unit and a fourth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the first sensor the axis and the input of the relay block, the first signal master 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 a 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, as well as the second position sensor, is installed third in the 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 the 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, the 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 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 is connected is output from 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 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 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 to 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 with the output of the seventh adder, as well as the thirteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication block, 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, the fifth braids connected in series an integral 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 block, connected in series with the sixth cosine functional converter, connected by input to the output of the eighth sum ator, and the 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 the 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 torus 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 to the output of the thirteenth multiplication unit, and the second input with the output of the second speed sensor, the input of the quadrator, the second input of the sixteenth multiplication unit and the second positive input of the fourteenth adder, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplier, characterized in that it additionally the sixth signal setter and the fifteenth adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output to the second to the inputs of the ninth, twentieth and twenty second multiplication blocks (see US Pat. RF №2312007, Bull. 4, 2007).
Недостатком этого устройства является то, что оно не может обеспечить автоматический выбор максимально возможной скорости работы привода, а следовательно, и максимальной производительности этого устройства при сохранении заданной динамической точности движения.The disadvantage of this device is that it cannot provide automatic selection of the maximum possible speed of the drive, and therefore the maximum performance of this device while maintaining a given dynamic accuracy of movement.
Известен также электропривод с автоматической подстройкой частоты входного гармонического сигнала, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, двигатель, редуктор, датчик положения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные блок вычисления модуля, вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй сумматор, релейный элемент, запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления модуля и через устройство задержки со вторым входом второго сумматора, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика сигнала, первый интегратор, фильтр низких частот второго порядка, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигнала, второй интегратор, синусный функциональный преобразователь, блок умножения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком сигнала, а выход со вторым входом первого сумматора (см. патент РФ №2399079, Бюл.25, 2010 г.).Also known is an electric drive with automatic frequency adjustment of the input harmonic signal, comprising a series-connected first adder, a correction device, an amplifier, an engine, a gearbox, a position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, characterized in that it is additionally connected with a series-connected calculation unit module, the input of which is connected to the output of the first adder, the second adder, a relay element, a storage device, the information input of which connected to the output of the module calculation unit and through the delay device with the second input of the second adder, the third adder, the second input of which is connected to the output of the first signal generator, the first integrator, the second-order low-pass filter, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second signal generator , a second integrator, a sine functional converter, a multiplication unit, the second input of which is connected to the third signal generator, and the output with the second input of the first adder (see RF patent No. 2399079, Bull. 25, 2010).
Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет формировать только гармонический программный сигнал, обеспечивающий максимально возможную скорость движения ДО при сохранении допустимого значения динамической ошибки управления. Формирование другого вида программных сигналов в указанном устройстве невозможно. Кроме того, это устройство формирует программный сигнал только для одной степени свободы ДО, что не позволяет использовать его для управления движением этого ДО по пространственной траектории.The disadvantage of this device is that it allows you to generate only a harmonic program signal that provides the highest possible speed of DO while maintaining the permissible value of the dynamic control error. The formation of another type of program signals in the specified device is impossible. In addition, this device generates a program signal for only one degree of freedom of DO, which does not allow using it to control the movement of this DO along a spatial path.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является обеспечение максимально возможной скорости движения ДО по заданной пространственной траектории при сохранении допустимой величины отклонения ДО от целевой точки, находящейся на заданной траектории..The task to which the claimed technical solution is directed is to provide the maximum possible speed of DO movement along a given spatial trajectory while maintaining the acceptable value of the BS deviation from the target point located on a given trajectory ..
Технический результат заявляемого решения выражается в формировании специального устройства автоматического выбора максимально возможной скорости движения ДО вдоль заданной пространственной траектории и соответствующих программных сигналов этого движения (с использованием полученного значения максимально возможной скорости), при которых отклонение ДО от целевой точки, расположенной на указанной траектории, не превышает допустимой величины.The technical result of the proposed solution is expressed in the formation of a special device for automatically selecting the maximum possible speed of DO along a given spatial path and the corresponding program signals of this movement (using the obtained value of the maximum possible speed), at which the deviation of the DO from the target point located on the specified path is not exceeds the permissible value.
Поставленная задача решается тем, что в устройство формирования программных сигналов управления, содержащее последовательно соединенные первый задатчик постоянного сигнала, первый сумматор, первый интегратор, дополнительно вводятся последовательно соединенные нелинейный элемент, вход которого соединен с выходом первого интегратора, ключ, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигнала, блок деления, второй интегратор, второй сумматор, второй вход которого соединен с первым выходом навигационной системы, первый квадратор, третий сумматор, второй вход которого через второй квадратор соединен с выходом четвертого сумматора, а третий вход через третий квадратор - с выходом пятого сумматора, и первый блок извлечения корня, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом второго интегратора, с входом второго функционального преобразователя, с входом первой следящей системы, через третий функциональный преобразователь - с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен со вторым выходом навигационной системы, с входом второй следящей системы и через четвертый функциональный преобразователь - с входом третей следящей системы и с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом навигационной системы, четвертый квадратор, шестой сумматор, второй вход которого через пятый квадратор соединен с выходом второго функционального преобразователя, а третий вход - с выходом третьего задатчика сигнала, и второй блок извлечения корня, выход которого соединен со вторым входом блока деления.The problem is solved in that in the device for generating programmed control signals comprising a first constant signal generator connected in series, a first adder, a first integrator, a nonlinear element is connected in series, an input of which is connected to the output of the first integrator, a key, the second input of which is connected to the output second signal setter, division unit, second integrator, second adder, the second input of which is connected to the first output of the navigation system, the first qua a drarator, a third adder, the second input of which through the second quadrator is connected to the output of the fourth adder, and the third input through the third quadrator is connected to the output of the fifth adder, and the first root extraction unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, is connected in series to the first functional converter, the input of which is connected to the output of the second integrator, with the input of the second functional converter, with the input of the first servo system, through the third functional converter - with the first input of the four gated adder, the second input of which is connected to the second output of the navigation system, with the input of the second tracking system and through the fourth functional converter with the input of the third tracking system and with the first input of the fifth adder, the second input of which is connected to the third output of the navigation system, the fourth quadrator, the sixth an adder, the second input of which is connected through the fifth quadrator to the output of the second functional converter, and the third input to the output of the third signal generator, and the second root extraction unit, turn is connected to a second input of block division.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога 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 the analogue and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."
При этом отличительные признаки формулы изобретения позволяют обеспечить максимально возможную скорость движения ДО по заданной пространственной траектории без превышения предельно допустимой величины динамической ошибки слежения за целевой точкой, движущейся по указанной траектории.At the same time, the distinguishing features of the claims allow to ensure the maximum possible speed of the DO along a given spatial path without exceeding the maximum permissible value of the dynamic error of tracking the target point moving along the specified path.
Блок-схема предлагаемого устройства формирования программных сигналов управления представлена на фиг.1.The block diagram of the proposed device for generating software control signals is presented in figure 1.
Устройство формирования программных сигналов управления содержит последовательно соединенные первый задатчик 1 сигнала, первый сумматор 2, первый интегратор 3, нелинейный элемент 4, вход которого соединен с выходом первого интегратора 3, ключ 5, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика 6 сигнала, блок 7 деления, второй интегратор 8, второй сумматор 9, второй вход которого соединен с первым выходом навигационной системы 10, первый квадратор 11, третий сумматор 12, второй вход которого через второй квадратор 13 соединен с выходом четвертого сумматора 14, а третий вход через третий квадратор 15 - с выходом пятого сумматора 16, и первый блок 17 извлечения корня, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 2, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь 18, вход которого соединен с выходом второго интегратора 8, с входом второго функционального преобразователя 19, с входом первой следящей системы 20, через третий функциональный преобразователь 21 - с первым входом четвертого сумматора 14, второй вход которого соединен со вторым выходом навигационной системы 10, с входом второй следящей системы 22 и через четвертый функциональный преобразователь 23 - с входом третьей следящей системы 24 и с первым входом пятого сумматора 16, второй вход которого соединен с третьим выходом навигационной системы 10, четвертый квадратор 25, шестой сумматор 26, второй вход которого через пятый квадратор 27 соединен с выходом второго функционального преобразователя 19, а третий вход - с выходом третьего задатчика 28 сигнала, и второй блок 29 извлечения корня, выход которого соединен со вторым входом блока 7 деления.The device for generating program control signals comprises serially connected the first signal setter 1, the first adder 2, the first integrator 3, the nonlinear element 4, the input of which is connected to the output of the first integrator 3, key 5, the second input of which is connected to the output of the second signal setter 6, block 7 division, the second integrator 8, the second adder 9, the second input of which is connected to the first output of the navigation system 10, the first quadrator 11, the third adder 12, the second input of which through the second quadrator 13 is connected to the output of the fifth adder 14, and the third input through the third quadrator 15 with the output of the fifth adder 16, and the first root extraction unit 17, the output of which is connected to the second input of the first adder 2, the first functional converter 18, the input of which is connected to the output of the second integrator 8, is connected in series , with the input of the second functional converter 19, with the input of the first tracking system 20, through the third functional converter 21, with the first input of the fourth adder 14, the second input of which is connected to the second output of the navigation ion system 10, with the input of the second tracking system 22 and through the fourth functional converter 23, with the input of the third tracking system 24 and with the first input of the fifth adder 16, the second input of which is connected to the third output of the navigation system 10, the fourth quadrator 25, the sixth adder 26, the second input of which, through the fifth quadrator 27, is connected to the output of the second functional converter 19, and the third input is connected to the output of the third signal setter 28, and the second root extraction unit 29, the output of which is connected to the second input of the division unit 7 I am.
На фиг.1 введены следующие обозначения: ν* - желаемая скорость движения ДО вдоль заданной траектории; x*, y*, z* - программные сигналы управления по соответствующим степеням свободы ДО; x, y, z - текущие значения пространственных координат ДО, формируемые его навигационной системой; S - командный сигнал начала или прекращения работы системы, εon - предельно допустимая величина отклонения ДО от целевой точки на траектории. На фиг.2 показана схема движения ДО 30 по траектории, где ε - отклонение текущего положения ДО от его желаемого положения 31, определяемого программными сигналами x*, y*, z* (целевой точкой), перемещающегося во времени по траектории 32.In Fig. 1, the following notation is introduced: ν * is the desired speed of DO along a given trajectory; x *, y *, z * - software control signals for the corresponding degrees of freedom DO; x, y, z are the current values of the spatial coordinates of the DO formed by its navigation system; S - command signal of the beginning or termination of the system, ε on - the maximum allowable deviation BEFORE the target point on the trajectory. Figure 2 shows a diagram of the movement of
Желаемая траектория движения ДО в пространстве задается гладкими функциональными зависимостями y*(t)=gy(x*(t)) и z*(t)=gz(x*(t)), которые реализуются функциональными преобразователями 21 и 23 соответственно. Функциональные преобразователи 18 и 19 реализуют функции 
Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени с помощью сигнала S замыкается ключ 5, а на выходе интегратора 8 устанавливается сигнал х*(0), определяющий исходную координату x* целевой точки 31 на траектории последующего движения ДО. При этом на выходах функциональных преобразователей 21 и 23 соответственно формируются сигналы y*(0)=gy(x*(0)) и z*(0)=gz(x*(0)), которые вместе с координатой х*(0) определяют исходное пространственное положение целевой точки 31 на заданной траектории. Если выполняется неравенство ν*>0, то эта точка начинает движение по траектории, поскольку на выходе интегратора 8 начинает формироваться сигнал x*(t), а на выходах функциональных преобразователей 21 и 23 - сигналы y*(0=gy(х*(t)) и z*(t)=gz(x*(t)).The device operates as follows. At the initial moment of time, the key 5 is closed using signal S, and the signal x * (0) is established at the output of the integrator 8, which determines the initial coordinate x * of the target point 31 on the trajectory of the subsequent DO motion. In this case, the signals y * (0) = g y (x * (0)) and z * (0) = g z (x * (0)) are formed at the outputs of the functional converters 21 and 23, which together with the x * coordinate (0) determine the initial spatial position of the
Это следует из того, что на выходе блока 7 формируется сигнал:This follows from the fact that at the output of block 7 a signal is formed:
поскольку все положительные входы сумматора 26 имеют единичные коэффициенты усиления, а на выходе задатчика 28 формируется единичный сигнал. В работе [Лебедев А.В. Синтез алгоритма и устройства формирования траектории движения динамического объекта с учетом ограничений на управляющие сигналы // Матер. IX Междунар. четаевской конф. "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением". Т.4. Иркутск, 2007. С.137-145.] показано, что приведенные выше математические соотношения, используемые при формировании сигналов x*(t), y*(t) и z*(t), гарантируют постоянное нахождение целевой точка 31 на заданной траектории и ее движение по этой траектории со скоростью ν*.since all the positive inputs of the adder 26 have unit gains, and a single signal is generated at the output of the setter 28. In the work [Lebedev A.V. Synthesis of an algorithm and a device for generating a trajectory of a dynamic object, taking into account restrictions on control signals // Mater. IX International Chetaev Conf. "Analytical mechanics, stability and motion control." T.4. Irkutsk, 2007. P.137-145.] It is shown that the above mathematical relations used in the formation of signals x * (t), y * (t) and z * (t) guarantee a constant location of the
Сформированные сигналы x*(t), y*(t) и z*(t) соответственно поступают на входы следящих систем ДО 20, 22 и 24, которые обеспечивают его движение по соответствующим степеням свободы вблизи заданной пространственной траектории.The generated signals x * (t), y * (t) and z * (t), respectively, enter the inputs of the tracking systems DO 20, 22, and 24, which ensure its movement along the corresponding degrees of freedom near a given spatial trajectory.
Известно, что при увеличении ν* будут возрастать эффекты взаимовлияния между всеми степенями свободы ДО и силы сопротивления внешней среды. Это приводит к увеличению внешних возмущений и нагрузки на все его исполнительные приводы и, как следствие, к снижению точности управления указанным ДО, а также к входу его исполнительных устройств в насыщение. В результате на отдельных участках траектории движения ДО (особенно с большой кривизной) могут возникать недопустимо большие отклонения от заданной траектории. Для уменьшения указанных отклонений там, где это необходимо, следует снижать величину ν*. Это соответственно приведет к снижению нагрузки на исполнительные приводы и к увеличению точности их работы без входа в режим насыщения.It is known that with an increase in ν * , the effects of mutual influence between all degrees of freedom of BS and the resistance force of the external environment will increase. This leads to an increase in external disturbances and load on all of its actuators and, as a consequence, to a decrease in the control accuracy of the indicated DOs, as well as to the entry of its actuators into saturation. As a result, unacceptably large deviations from a given trajectory can occur in some parts of the trajectory of the BS (especially with a large curvature). To reduce these deviations, where necessary, ν * should be reduced. This, respectively, will lead to a decrease in the load on the actuators and to an increase in the accuracy of their operation without entering saturation mode.
Предлагаемое устройство обеспечивает автоматическую корректировку скорости движения ДО в зависимости от текущей величины ε (см. фиг.2). Если начинает выполняться условие ε>εоп, то скорость движения ДО автоматически уменьшается, а при малых отклонениях увеличивается. В результате движение ДО по заданной траектории 32 осуществляется с максимально возможной скоростью, при которой всегда выполняется условие ε≤εоп независимо от вида траектории, а также типа и качества используемых следящих систем.The proposed device provides automatic adjustment of the speed of DO, depending on the current value of ε (see figure 2). If the condition ε> ε op begins to be satisfied, then the velocity of the BS moves automatically decreases, and with small deviations it increases. As a result, the motion of the DO along a given
Первые положительные и вторые отрицательные входы сумматоров 9, 14, 16, а также все положительные входы сумматора 12 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 17 появляется сигнал: 
Первый положительный (со стороны задатчика 1) и второй отрицательный входы сумматора 2 имеют единичные коэффициенты усиления. Задатчик 1 формирует сигнал еоп>0. В результате на выходе сумматора 2 формируется сигнал ξ=εоп-ε. Если ξ>0, то есть отклонение ДО от целевой точки на траектории становится меньше допустимого, то ν* на выходе интегратора 3 начинает увеличиваться, в противном случае уменьшаться. В результате, согласно выражению (1) скорость движения ДО 30 по заданной пространственной траектории (32) начнет соответственно увеличиваться или уменьшаться.The first positive (from the master 1) and the second negative inputs of the adder 2 have unity gain. The setter 1 generates a signal e op > 0. As a result, at the output of adder 2, a signal ξ = ε op −ε is formed. If ξ> 0, that is, the deviation of the DO from the target point on the trajectory becomes less than permissible, then ν * at the output of the integrator 3 begins to increase, otherwise decrease. As a result, according to expression (1), the speed of movement of UP to 30 along a given spatial path (32) will begin to increase or decrease accordingly.
Нелинейный элемент 4 с характеристикойNonlinear element 4 with characteristic
необходим для гарантированного перемещения целевой точки 31 по траектории 32 только в заданном направлении независимо от знака ξ. Это особенно важно на начальном этапе движения ДО, когда его отклонение от начальной точки траектории может быть велико. В этом случае величина ξ будет иметь большое начальное значение с отрицательным знаком и интегратор 3 начнет формировать отрицательное значение ν*, что приведет к противоположному (от требуемого) движению целевой точки 31 по траектории 32. После отработки следящими системами 20, 22 и 24 большого начального рассогласования ε между ДО 30 и целевой точкой 31, определяемого начальными значениями y*(0)=gy(x*(0)) и z*(0)=gz(x*(0)), на выходе интегратора 3 появится положительный сигнал и предложенное в данной заявке устройство формирования программных сигналов управления будет непрерывно задавать требуемый закон движения ДО 30 по траектории 32.necessary for guaranteed movement of the
Таким образом, за счет введения специального контура настройки желаемой скорости движения ДО 30 по заданной траектории 32 удается автоматически формировать такие программные сигналы управления, которые обеспечат движение этого ДО по указанной траектории с максимально возможной скоростью, при которой, однако, его отклонение от целевой точки 31 на траектории 32 не превысит допустимого значения.Thus, due to the introduction of a special configuration loop for the desired speed of movement of up to 30 along a given
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148962/08A RU2453891C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Apparatus for generating programmed control signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148962/08A RU2453891C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Apparatus for generating programmed control signals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2453891C1 true RU2453891C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010148962/08A RU2453891C1 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Apparatus for generating programmed control signals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2453891C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522856C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects |
| RU2626437C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Device for forming program control signals |
| RU2731741C1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-09-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Device for generation of program control signals |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2223197C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-02-10 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship motion automatic control equipment |
| RU2002122450A (en) * | 2002-08-19 | 2004-03-20 | Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН | ADAPTIVE SYSTEM WITH VARIABLE STRUCTURE FOR CONTROL OF SPEED OF ROBOT MOTION SPEED |
| US6725129B2 (en) * | 2001-09-06 | 2004-04-20 | Sony Corporation | Positioning device and method |
| RU2312007C1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-12-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Robot drive control apparatus |
| EP2055446A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-06 | Abb As | A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010148962/08A patent/RU2453891C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6725129B2 (en) * | 2001-09-06 | 2004-04-20 | Sony Corporation | Positioning device and method |
| RU2002122450A (en) * | 2002-08-19 | 2004-03-20 | Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН | ADAPTIVE SYSTEM WITH VARIABLE STRUCTURE FOR CONTROL OF SPEED OF ROBOT MOTION SPEED |
| RU2223197C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-02-10 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship motion automatic control equipment |
| RU2312007C1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-12-10 | Дальневосточный государственный технический университет | Robot drive control apparatus |
| EP2055446A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-06 | Abb As | A portable robot control apparatus and a method for controlling a movement of a robot |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522856C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects |
| RU2626437C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Device for forming program control signals |
| RU2731741C1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-09-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Device for generation of program control signals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu | Nonlinear PD regulation for ball and beam system | |
| Wang et al. | Vision servoing of robot systems using piecewise continuous controllers and observers | |
| Duchaine et al. | Computationally efficient predictive robot control | |
| RU2453891C1 (en) | Apparatus for generating programmed control signals | |
| RU2523187C1 (en) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects | |
| CN109067284B (en) | Motor control method and device based on filtering error | |
| RU2450300C1 (en) | Self-adjusting electric drive | |
| CN108964553B (en) | Path planning method and device for servo motor control | |
| RU2523186C1 (en) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects | |
| Msaddek et al. | Comparative study of higher order sliding mode controllers | |
| RU2522856C1 (en) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects | |
| Ranjan et al. | Design of integer and fractional order PID controller using dominant pole placement method | |
| CN109388063A (en) | Adaptive Kalman filter composite control method | |
| RU2522855C1 (en) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects | |
| RU2626437C1 (en) | Device for forming program control signals | |
| CN109067288B (en) | Motor control method and device based on current loop | |
| Lotufo et al. | Identification and control of a quadrotor from experimental data | |
| RU2445670C1 (en) | Method of controlling movement of dynamic object on space trajectory | |
| Turnau et al. | Time optimal control for the pendulum-cart system in real-time | |
| RU2399079C2 (en) | Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency | |
| Lin et al. | A novel PID control parameters tuning approach for robot manipulators mounted on oscillatory bases | |
| Suzumura et al. | Three-degree-of-freedom control and its application to motion control systems | |
| RU2795844C1 (en) | Inertial object guidance control system | |
| CN114726264B (en) | Position-related periodic signal tracking control method for brushless direct current motor servo system | |
| RU2451970C1 (en) | Method of controlling movement of dynamic object on space trajectory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121201 |