RU2453893C1 - Электропривод манипулятора - Google Patents

Электропривод манипулятора Download PDF

Info

Publication number
RU2453893C1
RU2453893C1 RU2011110451/08A RU2011110451A RU2453893C1 RU 2453893 C1 RU2453893 C1 RU 2453893C1 RU 2011110451/08 A RU2011110451/08 A RU 2011110451/08A RU 2011110451 A RU2011110451 A RU 2011110451A RU 2453893 C1 RU2453893 C1 RU 2453893C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
multiplication unit
sensor
Prior art date
Application number
RU2011110451/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Федорович Филаретов (RU)
Владимир Федорович Филаретов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН)
Priority to RU2011110451/08A priority Critical patent/RU2453893C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2453893C1 publication Critical patent/RU2453893C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении высокой динамической точности электропривода заданной степени подвижности робота. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит сумматоры, блоки умножения, усилители, электродвигатель, редуктор, датчики положения, датчики скорости, релейный элемент, датчик массы, задатчики постоянного сигнала, функциональные преобразователи, квадратор. 2 ил.

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов манипуляторов.
Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго блока умножения, причем второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом седьмого сумматора, его выход - с третьим входом пятого сумматора, третий вход шестого сумматора соединен с выходом датчика массы, пятый вход четвертого сумматора через седьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и восьмой блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения (см. Патент РФ №2115539, БИ №20, 1998).
Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для электропривода манипулятора, имеющего меньше степеней подвижности. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.
Известен также самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход соединен со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго блока умножения, причем второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом седьмого сумматора, его выход - с третьим входом пятого сумматора, третий вход шестого сумматора соединен с выходом датчика массы, пятый вход четвертого сумматора через седьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и восьмой блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой функциональный преобразователь, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора (см. Патент РФ №2372185, БИ №31, 2009).
Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению.
Недостатком этого устройства также является то, что оно предназначено для манипулятора, имеющего меньше степеней подвижности. В результате это устройство тоже не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.
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 манипулятора одновременно по всем его пяти степеням подвижности.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение необходимого моментного воздействия, точно компенсирующего вредные переменные моментные воздействия.
Поставленная задача решается тем, что в электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход соединен со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго блока умножения, причем второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом седьмого сумматора, его выход - с третьим входом пятого сумматора, третий вход шестого сумматора соединен с выходом датчика массы, пятый вход четвертого сумматора через седьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и восьмой блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой функциональный преобразователь и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а также пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, дополнительно вводятся последовательно соединенные одиннадцатый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, и пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к первому входу пятнадцатого блока умножения.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».
Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности управления рассматриваемым электроприводом манипулятора в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного полным эффектом взаимовлияния между всеми степенями подвижности работающего манипулятора.
Блок-схема предлагаемого электропривода манипулятора представлена на фиг.1. На фиг.2 представлена кинематическая схема манипулятора.
Электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, первый усилитель 5 и электродвигатель 6, связанный непосредственно с первым датчиком 7 скорости и через редуктор 8 - с первым датчиком 9 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик 10 скорости, второй блок 11 умножения, третий блок 12 умножения и четвертый сумматор 13, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора 2 и выходом первого датчика 7 скорости, третий вход - с выходом релейного элемента 14, подключенного входом ко второму входу третьего блока 12 умножения и выходу первого датчика 7 скорости, а выход соединен со вторым входом третьего сумматора 4, последовательно соединенные датчик 15 массы и пятый сумматор 16, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 17 постоянного сигнала, а выход - к второму входу первого блока 3 умножения, последовательно соединенные второй датчик 18 положения, первый функциональный преобразователь 19, четвертый блок 20 умножения, шестой сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 22 постоянного сигнала, и пятый блок 23 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика 24 ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора 13, последовательно соединенные третий задатчик 25 постоянного сигнала, седьмой сумматор 26, второй вход которого подключен к выходу датчика 15 массы, и шестой блок 27 умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь 28 подключен к выходу второго датчика 18 положения, а выход - к второму входу второго блока 11 умножения, причем второй вход четвертого блока 20 умножения соединен с выходом седьмого сумматора 26, его выход - с третьим входом пятого сумматора 16, третий вход шестого сумматора 21 соединен с выходом датчика 15 массы, пятый вход четвертого сумматора 13 через седьмой блок 29 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 11 умножения, подключен к выходу второго датчика 10 скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик 30 постоянного сигнала, восьмой сумматор 31, второй вход которого подключен к выходу датчика 15 массы и восьмой блок 32 умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь 33 соединен с выходом первого датчика 9 положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора 13, последовательно соединенные девятый сумматор 34, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 9 и второго 18 датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь 35 и девятый блок 36 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные второй усилитель 37, пятый функциональный преобразователь 38, десятый блок 39 умножения, десятый сумматор 40 и одиннадцатый блок 41 умножения, второй вход которого через квадратор 42 подключен к выходу третьего датчика 43 скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные пятый задатчик 44 постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор 45 и двенадцатый блок 46 умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель 47 и шестой функциональный преобразователь 48 подключен к выходу девятого сумматора 34, а его выход - ко второму входу десятого сумматора 40, последовательно соединенные двенадцатый сумматор 49, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика 18 положения и второго усилителя 37, седьмой функциональный преобразователь 50 и тринадцатый блок 51 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а его выход - к третьему входу десятого сумматора 40, последовательно соединенные шестой задатчик 52 постоянного сигнала и тринадцатый сумматор 53, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора 45 и выходу датчика 15 массы, а выход - ко второму входу десятого блока 39 умножения, причем вход второго усилителя 37 соединен с выходом первого датчика 9 положения, последовательно соединенные третий датчик 54 положения, восьмой функциональный преобразователь 55 и четырнадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 57 ускорения, а также пятнадцатый блок 58 умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь 59, вход которого подключен к выходу первого датчика 9 положения, шестнадцатый блок 60 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 31, и четырнадцатый сумматор 61, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока 58 умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь 62, вход которого подключен к выходу девятого сумматора 34, и семнадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 61, последовательно соединенные одиннадцатый функциональный преобразователь 64, вход которого подключен к выходу третьего датчика 54 положения, восемнадцатый блок 65 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 66 ускорения, и пятнадцатый сумматор 67, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока 56 умножения, а выход - к первому входу пятнадцатого блока 58 умножения. Объект управления 68.
На рисунках введены следующие обозначения: αВХ - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки; U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем; qi - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора
Figure 00000001
; mi, mг - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза
Figure 00000002
; l2, l3 - длины соответствующих звеньев;
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- расстояния от осей вращения соответствующих звеньев манипулятора до их центров масс;
Figure 00000005
,
Figure 00000006
- скорости изменения соответствующих обобщенных координат манипулятора;
Figure 00000007
- скорость вращения ротора электродвигателя второй степени подвижности манипулятора;
Figure 00000008
- ускорения соответствующих обобщенных координат.
Кроме того, принимается, что Jsi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей
Figure 00000002
; JNi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс (i=2, 3).
Рассматриваемый электропривод управляет обобщенной координатой q2. При работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора он обладает переменными моментными нагрузочными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает динамическую точность работы электропривода и даже приводит к потере его устойчивости. В результате для повышения динамической точности и устойчивости работы этого электропривода возникает задача, связанная с обеспечением инвариантности его динамических свойств к изменениям моментных нагрузочных характеристик.
Устройство работает следующим образом. На его вход подается воздействие αвх, обеспечивающее требуемый закон управления обобщенной координатой q2 (см. фиг.2). Сигнал ошибки ε на выходе сумматора 1 после коррекции в блоках 2 - 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 MB.
На основе уравнений Лагранжа II рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал электропривода, управляющего координатой q2, при движении манипулятора (фиг.2) с грузом имеет вид
Figure 00000009
где
Figure 00000010
Figure 00000011
,
Figure 00000012
где g - ускорение свободного падения.
С учетом соотношений (1) и (2), а также уравнений электрической U=iR+Kωα2 и механической
Figure 00000013
цепей электродвигателя постоянного тока рассматриваемый электропривод, можно описать следующим дифференциальным уравнением
Figure 00000014
где
Figure 00000015
,
Figure 00000016
,
Figure 00000017
, R - активное сопротивление якорной цепи электродвигателя; J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу электродвигателя; KM - коэффициент крутящегося момента; Kω - коэффициент противоЭДС; KB - коэффициент вязкого трения; iP - передаточное отношение редуктора; МСТР - момент сухого трения; Ky - коэффициент усиления усилителя 5; i - ток якоря;
Figure 00000018
- ускорение вращения вала электродвигателя второй степени подвижности.
Видно, что параметры уравнения (3), а следовательно, и параметры электропривода, управляющего координатой q2, являются существенно переменными, зависящими от величин q1, q2, q3,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и mГ. В результате в процессе работы электропривода меняются (притом существенно) его динамические свойства. В результате для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры этого электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными параметрами.
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
Figure 00000024
. Первый положительный вход сумматора 26 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 25 подает на него сигнал
Figure 00000025
. Второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l2l3. В результате на его выходе формируется сигнал
Figure 00000026
, т.к. датчик 15 измеряет массу захваченного груза mГ.
Датчик 18 измеряет обобщенную координату q3 манипулятора, а функциональный преобразователь 19 реализует функцию cos q3. В результате на выходе блока 20 формируется сигнал
Figure 00000027
. Все входы сумматора 16 положительные. Первый вход сумматора 16 (со стороны датчика 15) имеет коэффициент усиления
Figure 00000028
. На его второй вход, имеющий единичный коэффициент усиления, задатчик 17 подает сигнал
Figure 00000029
, где JH - желаемое значение суммарного момента инерции электродвигателя. Его третий вход имеет коэффициент усиления
Figure 00000030
. В результате на его выходе появится сигнал
Figure 00000031
а на выходе блока 3 - сигнал
Figure 00000032
.
Функциональный преобразователь 28 реализует зависимость sin q3. В результате на выходе блока 27 формируется сигнал
Figure 00000033
.
Датчик 10 измеряет
Figure 00000034
. Поэтому на первый отрицательный вход сумматора 13 (со стороны блока 12) с коэффициентом усиления
Figure 00000035
поступает сигнал
Figure 00000036
а на его пятый отрицательный вход (со стороны блока 29) с коэффициентом усиления l/iP - сигнал
Figure 00000037
.
Первый и второй положительные входы сумматора 21 (со стороны блока 20 и задатчика 22) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления
Figure 00000038
. Задатчик 22 формирует сигнал
Figure 00000039
, а датчик 24 измеряет ускорение
Figure 00000040
. В результате на выходе блока 23 будет сигнал
Figure 00000041
, который поступает на четвертый положительный вход сумматора 13 с коэффициентом усиления l/iP. Третий и второй положительные входы сумматора 13 (соответственно, со стороны элемента 14 и датчика 7), соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный KMKω/R+KB.
Выходной сигнал элемента 14 имеет вид
Figure 00000042
,
где MT - величина момента сухого трения при движении.
Первый и второй положительные входы сумматора 34 имеют единичные коэффициенты усиления, а функциональный преобразователь 35 реализует зависимость sin(q2+q3). В результате на выходе блока 36 формируется сигнал
Figure 00000043
, который поступает на седьмой положительный вход сумматора 13 с коэффициентом усиления g/(l2iP).
Задатчик 30 вырабатывает сигнал
Figure 00000044
и подает его на первый положительный вход сумматора 31, имеющий единичный коэффициент усиления, второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l2. Функциональный преобразователь 33 реализует зависимость sin q2. В результате на выходе блока 32 формируется сигнал
Figure 00000045
, который поступает на шестой положительный вход сумматора 13, имеющий коэффициент усиления g/iP.
Усилители 37 и 47 имеют коэффициенты усиления, равные 2. Функциональные преобразователи 38, 48 и 50 реализуют функцию sin. В результате на выходе блока 51 будет сигнал
Figure 00000046
. Задатчик 44 вырабатывает сигнал
Figure 00000047
. Первый (со стороны задатчика 44) и второй положительные входы сумматора 45 имеют соответственно единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный
Figure 00000048
. В результате на выходе блока 46 формируется сигнал
Figure 00000049
.
Первый (со стороны задатчика 52) положительный вход сумматора 53 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный
Figure 00000050
. Задатчик 52 вырабатывает сигнал, равный
Figure 00000051
. B результате на выходе блока 39 формируется сигнал
Figure 00000052
.
Первый (со стороны блока 39) и второй (со стороны блока 46) положительные входы сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления, равный 2. Датчик 43 измеряет скорость
Figure 00000053
. В результате на выходе блока 41 будет сигнал
Figure 00000054
который с коэффициентом усиления l/(2iP) подается на восьмой отрицательный вход сумматора 13.
Датчик 54 измеряет координату q1. Функциональные преобразователи 55, 59 и 62 реализуют функцию cos. Датчик 57 измеряет ускорение
Figure 00000055
. В результате на выходе блока 56 формируется сигнал
Figure 00000056
, на выходе блока 60 - сигнал
Figure 00000057
, а на выходе блока 63 - сигнал
Figure 00000058
.
Функциональный преобразователь 64 реализуют функцию sin. Датчик 66 измеряет ускорение
Figure 00000059
. В результате на выходе блока 65 формируется сигнал
Figure 00000060
. Первый отрицательный (со стороны блока 65) и второй положительный входы сумматора 67 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000061
.
Первый (со стороны блока 60) и второй положительные вход сумматора 61 имеют соответственно единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный l/l2. В результате на выходе блока 58 формируется сигнал
Figure 00000062
Девятый положительный вход сумматора 13 (со стороны блока 58) имеет коэффициент усиления, равный l/iP. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000063
Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 3) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход -коэффициент усиления R/(KMKy). В результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал U*, равный
Figure 00000064
Поскольку при движении электропривода
Figure 00000065
достаточно точно соответствует MCTP, то сигнал U* (4), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с постоянными желаемыми параметрами,
Figure 00000066
, обеспечивающими этому электроприводу заданные динамические свойства и качественные показатели работы за счет выбора желаемых постоянных значений JH и Ky.

Claims (1)

  1. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход соединен со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго блока умножения, причем второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом седьмого сумматора, его выход - с третьим входом пятого сумматора, третий вход шестого сумматора соединен с выходом датчика массы, пятый вход четвертого сумматора через седьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и восьмой блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой функциональный преобразователь и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а также пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные одиннадцатый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, и пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к первому входу пятнадцатого блока умножения.
RU2011110451/08A 2011-03-18 2011-03-18 Электропривод манипулятора RU2453893C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011110451/08A RU2453893C1 (ru) 2011-03-18 2011-03-18 Электропривод манипулятора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011110451/08A RU2453893C1 (ru) 2011-03-18 2011-03-18 Электропривод манипулятора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2453893C1 true RU2453893C1 (ru) 2012-06-20

Family

ID=46681187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011110451/08A RU2453893C1 (ru) 2011-03-18 2011-03-18 Электропривод манипулятора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453893C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688448C1 (ru) * 2017-11-28 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Самонастраивающийся электропривод манипулятора

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2223197C1 (ru) * 2003-03-31 2004-02-10 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Аппаратура автоматического управления движением судна
RU2002122450A (ru) * 2002-08-19 2004-03-20 Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН Адаптивная система с переменной структурой для управления скоростью движения подводного робота
US6725129B2 (en) * 2001-09-06 2004-04-20 Sony Corporation Positioning device and method
RU2312007C1 (ru) * 2006-03-28 2007-12-10 Дальневосточный государственный технический университет Устройство для управления приводом робота
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6725129B2 (en) * 2001-09-06 2004-04-20 Sony Corporation Positioning device and method
RU2002122450A (ru) * 2002-08-19 2004-03-20 Институт автоматики и процессов управлени Дальневосточного отделени РАН Адаптивная система с переменной структурой для управления скоростью движения подводного робота
RU2223197C1 (ru) * 2003-03-31 2004-02-10 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Аппаратура автоматического управления движением судна
RU2312007C1 (ru) * 2006-03-28 2007-12-10 Дальневосточный государственный технический университет Устройство для управления приводом робота
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 (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2688448C1 (ru) * 2017-11-28 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Самонастраивающийся электропривод манипулятора

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394674C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2631784C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2372186C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2423224C2 (ru) Электропривод робота
RU2453893C1 (ru) Электропривод манипулятора
RU2372638C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2562403C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2489250C1 (ru) Электропривод робота
RU2608005C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2423225C1 (ru) Электропривод робота
RU2312007C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2606372C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2359306C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2372185C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2488480C1 (ru) Электропривод робота
RU2434736C1 (ru) Электропривод робота
RU2577204C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2454696C1 (ru) Электропривод манипулятора
RU2454695C1 (ru) Электропривод манипулятора
RU2163190C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2443543C1 (ru) Электропривод манипулятора
RU2335389C2 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2380215C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2363972C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2725449C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора

Legal Events

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

Effective date: 20130319