RU2577204C2 - Self-electric manipulator - Google Patents
Self-electric manipulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577204C2 RU2577204C2 RU2014107074/08A RU2014107074A RU2577204C2 RU 2577204 C2 RU2577204 C2 RU 2577204C2 RU 2014107074/08 A RU2014107074/08 A RU 2014107074/08A RU 2014107074 A RU2014107074 A RU 2014107074A RU 2577204 C2 RU2577204 C2 RU 2577204C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- multiplication unit
- multiplication
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов манипуляторов.The invention relates to robotics and can be used to create manipulator electric drives.
Известно устройство для управления приводом робота, содержащее 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 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 - 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 с 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, 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 (см. патент РФ №2399479, Б.И. №26, 2010 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 electric motor 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 negative input of the first adder, connected by a second positive input to the input of the device, a relay block and a fourth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output 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 multiplication block 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 yes 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 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, the second sine function converter connected in series, the input of which is connected to 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 of the second block As a 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 There are, 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 fourth degree of robot mobility, 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 functional the converter 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 input of the tenth adder, and its output to the second the input of the eighth multiplication unit, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the electric motor, the eleventh multiplication unit, the second input of which is 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 block multiplication, 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, sequentially connect the thirteenth adder connected to the output of the thirteenth multiplication block by the first negative input, and the fourteenth multiplication block, a 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 function connected in series a channel 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 of the fourteenth the 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 d the twenty-second multiplication block, connected in series to the second differentiator, connected to the output of the second acceleration sensor and the second input of the twentieth multiplication block, and the twenty-third multiplication block, as well as the twenty-fourth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the second differentiator, and the output from 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, the ninth positive the first is to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative is 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 is with the output of the second speed sensor, the quad input, the second input of the sixteenth multiplication block and the second positive the input of the fourteenth adder, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplication unit, connected in series to the twenty-sixth multiplication unit, the first input of which connected to the output of the eighth multiplication unit, and its second input 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 of which is connected with 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 with the output of nine of the eleventh 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 the 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 the output of the sixth the sine function converter - with the second inputs of the seventeenth and twenty-third multiplication blocks, a fourth acceleration sensor installed in the first degree of robot mobility, a twenty-ninth multiplication block and a seventeenth adder in series, the second positive input of which is connected to the second input of the twenty-ninth multiplication block and the output of the ninth adder, and the output is to the seventh positive input of the fourth adder, the thirtieth multiplication block and eighteen connected in series an 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 is 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 multiplication unit and the second input of the thirty-first multiplication block, and the output is to the sixth positive input of the twelfth adder, the third differential connected in series torus, whose input is connected to the output of the acceleration sensor of the fourth and first inputs of the thirtieth and thirty-first multiplying units, and thirty-second multiplier, a second input coupled to an output of the ninth adder, and an output - to a twelfth positive input of the twelfth adder (cm. RF patent No. 2399479, B.I. No. 26, 2010).
Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для электропривода манипуляционного робота, имеющего другую кинематическую схему. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого привода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.The disadvantage of this device is that it is intended for electric manipulation robot with a different kinematic scheme. As a result, this device will not accurately compensate for all the variable load characteristics of the drive in question and provide the required dynamic accuracy of its operation.
Известно также 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 с 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 - ко 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, Б.И. №31, 2009).A device for controlling a robot drive is also known, comprising a first adder, a second adder, a first multiplication unit, a third adder, a first amplifier and an electric motor connected directly to the first speed sensor and through a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first an adder connected to the device input by a second input, a second speed sensor, a second multiplication unit, a third multiplication unit and a fourth adder, connected in series the swarm input of which is connected to the second input of the second adder and the output of the first speed sensor, the third input is the output of the relay element connected to the second input of the third multiplication unit and the output of the first speed sensor, and the output is connected to the second input of the third adder, the mass sensor is connected in series and a fifth adder, the second input of which is connected to the output of the first constant signal generator, and the output - to the second input of the first multiplication unit, the second position sensor connected in series, first a functional converter, a fourth multiplication unit, a sixth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal generator, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and the output - with the fourth input of the fourth adder, in series with the third constant controller signal, the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the sixth multiplication unit, the second input of which through the second functional converter is connected to an ode to the second position sensor, and the output to the second input of the second multiplication unit, with the second input of the fourth multiplication unit connected to the output of the seventh adder, its output to the third input of the fifth adder, the third input of the sixth adder connected to the output of the mass sensor, the fifth input of the fourth adder through the seventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second multiplication unit, connected to the output of the second speed sensor, the fourth constant signal generator, the eighth adder, the second the first input of which is connected to the output of the mass sensor, and the eighth multiplication unit, the second input of which through the third functional converter is connected to the output of the first position sensor, and its output - with the sixth input of the fourth adder, the ninth adder connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second position sensors, the fourth functional converter and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, and the output to the seventh input to the fourth adder, the second amplifier, the fifth functional converter, the tenth multiplication unit, the tenth adder and the eleventh multiplication unit, the second input of which through the quadrator is connected to the output of the third speed sensor, and the output to the eighth input of the fourth adder, the fifth constant signal, the eleventh adder and the twelfth multiplication unit, the second input of which is connected through a third amplifier and a sixth functional converter The receiver is connected to the output of the ninth adder, and its output is connected to the second input of the tenth adder, the twelfth adder connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second position sensor and the second amplifier, the seventh functional converter and the thirteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, and its output to the third input of the tenth adder, the sixth constant signal generator and the thirteenth adder connected in series, the second input which is connected to the second input of the eleventh adder and the output of the mass sensor, and the output to the second input of the tenth multiplication unit, and the input of the second amplifier is connected to the output of the first position sensor, the third position sensor, the eighth functional converter, and the fourteenth multiplication unit, the second input of which are connected in series connected to the output of the second acceleration sensor, and the fifteenth multiplication unit, the output of which is connected to the ninth input of the fourth adder, the ninth function is connected in series a national converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, a sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth adder, and a fourteenth adder, the output of which is connected to the second input of the fifteenth multiplication unit, the tenth functional converter inlet connected to the output in series the ninth adder, and the seventeenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, and the output to the second input of the fourteenth adder (cm. RF patent No. 2372185, B.I. No. 31, 2009).
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 данного устройства является то, что оно не учитывает электрическую постоянную времени электродвигателя. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.The disadvantage of this device is that it does not take into account the electric time constant of the electric motor. As a result, this device will not accurately compensate for all the variable load characteristics of the drive in question and provide the required dynamic accuracy of its operation.
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 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 the manipulator moves with a given kinematic scheme in 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 самонастраивающийся 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 соединенные 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 - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а выход - к четвертому входу 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 косинусный 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 косинусный 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 косинусный 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 пятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика постоянного сигнала, а второй вход подключен к выходу второго блока умножения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего датчика положения, двадцать первый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик скорости, шестнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, двадцать третий блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу двенадцатого сумматора, семнадцатый сумматор, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать пятый блок умножения, первый вход которого через первый дифференциатор подключен к выходу второго датчика ускорения и первому входу девятнадцатого блока умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя, и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока умножения и выходу четырнадцатого сумматора, выход которого подключен к шестому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, восемнадцатый сумматор и двадцать восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора, а также двадцать девятый блок умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости и второму входу девятнадцатого блока умножения, и тридцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор и тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать третий блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, тридцать четвертый блок умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора, последовательно соединенные тридцать пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, и тридцать шестой блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора, а также тридцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока умножения, второй вход - к вторым входам двадцать седьмого и тридцать пятого блоков умножения и первому входу девятнадцатого сумматора, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока умножения, первый вход которого через квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, и сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора, а также сорок первый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора и второму входу тридцать третьего блока умножения, второй вход - к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора, последовательно соединенные сорок второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а второй - к выходу второго датчика скорости, к вторым входам шестнадцатого и девятнадцатого сумматоров, к первому входу двадцать девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока умножения, и сорок третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения и второму входу тридцать девятого блока умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора, а также сорок четвертый блок умножения, первый вход которого через второй дифференциатор подключен к выходу первого датчика ускорения и к второму входу тридцать восьмого блока умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора.The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive of the manipulator, comprising a first adder, a second adder, a first multiplication unit, a third adder, a first amplifier and an electric motor connected directly to the first speed sensor and through a gearbox with the first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder connected by the second input to the input of the device, the second speed sensor, the second multiplication block, the third block smartly connected and the fourth adder, the second input of which is connected to the second input of the second adder and the output of the first speed sensor, the third input is the output of the relay element connected to the second input of the third multiplication unit and the output of the first speed sensor, and the output to the second input of the third adder connected in series to the mass sensor and the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the first constant signal generator, and the output to the second input of the first multiplication unit, connected in series to the second a position sensor, a first cosine functional converter, a fourth multiplication unit, a sixth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal generator, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and the output to the fourth input of the fourth adder, connected in series with a third constant signal generator, a seventh adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and a sixth multiplication unit, the second input of which is through the second sine wave the national converter is connected to the output of the second position sensor, and the output is to the second input of the second multiplication unit, the second input of the fourth multiplication unit connected to the output of the seventh adder, its output to the third input of the fifth adder, the third input of the sixth adder connected to the output of the mass sensor, the fifth input of the fourth adder through the seventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second multiplication unit, is connected to the output of the second speed sensor, the fourth unit connected in series a constant signal, the eighth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the eighth multiplication unit, the second input of which is connected through the third sine function converter to the output of the first position sensor, and its output - to the sixth input of the fourth adder, the ninth adder connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second position sensors, the fourth sine functional converter and the ninth multiplication unit, the second input of which connected to the output of the seventh adder, and the output to the seventh input of the fourth adder, a second amplifier, a fifth sine function converter, a tenth multiplication unit, a tenth adder and an eleventh multiplication unit, the second input of which is connected through a quadrator to the output of the third speed sensor, and the output - to the eighth input of the fourth adder, the fifth constant signal generator, the eleventh adder and the twelfth multiplication unit, the second input of which are subsequently connected in series The third amplifier and the sixth sine function converter are connected to the output of the ninth adder, and its output is connected to the second input of the tenth adder, the twelfth adder is connected in series, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the second position sensor and the second amplifier, the seventh sine function converter and the thirteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, and its output - to the third input of the tenth adder, followed by the sixth constant signal generator and the thirteenth adder are connected, the second input of which is connected to the second input of the eleventh adder and the output of the mass sensor, and the output is connected to the second input of the tenth multiplication unit, the input of the second amplifier connected to the output of the first position sensor, the third position sensor connected in series , the eighth cosine functional converter, the fourteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the fifteenth multiplication unit, the output which is connected to the ninth input of the fourth adder, the ninth cosine functional converter connected in series, the input of which is connected to the output of the first position sensor, is the sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth adder, and the fourteenth adder, the output of which is connected to the second input of the fifteenth multiplication unit connected in series to the tenth cosine functional converter, the input of which is connected to the output of the ninth adder, and the seventeenth block multiplication, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, and the output - to the second input of the fourteenth adder, an additional fifteen adder is added in series, the first input of which is connected to the output of the seventh constant signal generator, and the second input is connected to the output of the second multiplication block, the eighteenth block multiplication, the second input of which is connected to the output of the third acceleration sensor installed on the output shaft of the electric motor, and the output to the third input of the third adder, the nineteenth multiplication unit, the twentieth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third position sensor through the eleventh sine function converter, the twenty-first multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the third adder, the fourth speed sensor, the sixteenth adder, the twenty-second a multiplication block, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, a twenty-third multiplication block, the second input of which is twelve the fifth cosine functional converter is connected to the output of the twelfth adder, the seventeenth adder, the twenty-fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the quad output, and the output to the fifth input of the third adder, the twenty-fifth multiplication unit connected in series, the first input of which is connected to the first differentiator to the output of the second acceleration sensor and the first input of the nineteenth multiplication unit, and the second to the output of the eighth functional converter, and the twenty-sixth multiplication unit the second input of which is connected to the second input of the twenty-first multiplication block and the output of the fourteenth adder, the output of which is connected to the sixth input of the third adder, the twenty-seventh multiplication block connected in series, the first input of which is connected to the output of the eighth multiplication block, the eighteenth adder and the twenty-eighth multiplication block , the second input of which is connected to the output of the fourteenth multiplication block, and the output to the seventh input of the third adder, as well as the twenty-ninth multiplication block, the output of which It is connected to the eighth input of the third adder, the fourth acceleration sensor, the thirtieth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor and the second input of the nineteenth multiplication unit, and the thirty-first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, and the output is connected in series - to the ninth input of the third adder, the nineteenth adder and the thirty-second multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the seventeenth multiplication unit, and in the output is to the tenth input of the third adder, the thirty-third multiplication block connected in series, the first input of which is connected to the output of the eleventh adder, the thirty-fourth multiplication block, the second input of which is connected through the thirteenth cosine functional converter to the output of the third amplifier, and the output to the second input of the seventeenth an adder connected in series to the thirty-fifth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the thirteenth adder, and the thirty-sixth multiplication unit, the second whose input through the fourteenth cosine functional converter is connected to the output of the second amplifier, and the output to the third input of the seventeenth adder, as well as the thirty-seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the sixteenth multiplication unit, the second input to the second inputs of the twenty-seventh and thirty-fifth multiplication blocks and the first input of the nineteenth adder, and the output to the eleventh input of the third adder, connected in series to the thirty-eighth multiplication block, the first input of which the twentieth adder, the second input of which is connected to the output of the thirty-ninth multiplication block, the first input of which is connected through the quadrator to the output of the second speed sensor, and the fortieth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output - to the twelfth input of the third adder, as well as the forty-first multiplication block, the first input of which is connected to the output of the nineteenth adder and the second input of the thirty-third multiplication block, the second input - to the output of nine of the second multiplication unit, and the output is to the second input of the eighteenth adder, forty-second multiplication units are connected in series, the first input of which is connected to the output of the quadrator, and the second to the output of the second speed sensor, to the second inputs of the sixteenth and nineteenth adders, to the first input of the twenty-ninth a multiplication block, the second input of which is connected to the output of the thirty-eighth multiplication block, and a forty-third multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication block and the second input of thirty-nine th multiplication block, and the output to the thirteenth input of the third adder, as well as the forty-fourth multiplication block, the first input of which through the second differentiator is connected to the output of the first acceleration sensor and to the second input of the thirty-eighth multiplication block, the second input to the output of the sixth adder, and output - to the fourteenth input of the third adder.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует 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 indicates 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.
Самонастраивающийся 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 с входом устройства, последовательно соединенные 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 - ко второму входу 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 - ко второму входу первого блока 3 умножения, последовательно соединенные второй датчик 18 положения, первый косинусный 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 подключен к выходу первого датчика 24 ускорения, а выход - к четвертому входу 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 синусный 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 косинусный функциональный преобразователь 55, четырнадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 57 ускорения, и пятнадцатый блок 58 умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные девятый косинусный 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 косинусный 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 пятнадцатый сумматор 64, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика 65 постоянного сигнала, а второй вход подключен к выходу второго блока 11 умножения, восемнадцатый блок 66 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 67 ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя 6, а выход - к третьему входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные девятнадцатый блок 68 умножения, двадцатый блок 69 умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь 70 подключен к выходу третьего датчика 54 положения, двадцать первый блок 71 умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные четвертый датчик 72 скорости, шестнадцатый сумматор 73, двадцать второй блок 74 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, двадцать третий блок 75 умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь 76 подключен к выходу двенадцатого сумматора 49, семнадцатый сумматор 77, двадцать четвертый блок 78 умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора 42, а выход - к пятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные двадцать пятый блок 79 умножения, первый вход которого через первый дифференциатор 80 подключен к выходу второго датчика 57 ускорения и первому входу девятнадцатого блока 68 умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя 55, и двадцать шестой блок 81 умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока 71 умножения и выходу четырнадцатого сумматора 61, выход которого подключен к шестому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные двадцать седьмой блок 82 умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока 32 умножения, восемнадцатый сумматор 83 и двадцать восьмой блок 84 умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока 56 умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора 4, а также двадцать девятый блок 85 умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные четвертый датчик 86 ускорения, тридцатый блок 87 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 43 скорости и второму входу девятнадцатого блока 68 умножения, и тридцать первый блок 88 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 40, а выход - к девятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор 89 и тридцать второй блок 90 умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока 63 умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные тридцать третий блок 91 умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора 45, тридцать четвертый блок 92 умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь 93 подключен к выходу третьего усилителя 47, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора 77, последовательно соединенные тридцать пятый блок 94 умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора 53, и тридцать шестой блок 95 умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь 96 подключен к выходу второго усилителя 37, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора 77, а также тридцать седьмой блок 97 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока 60 умножения, второй вход - ко вторым входам двадцать седьмого 82 и тридцать пятого 94 блоков умножения и первому входу девятнадцатого сумматора 89, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные тридцать восьмой блок 98 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока 27 умножения, двадцатый сумматор 99, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока 100 умножения, первый вход которого через квадратор 101 подключен к выходу второго датчика скорости 10, и сороковой блок 102 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 7 скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора 4, а также сорок первый блок 103 умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора 89 и второму входу тридцать третьего блока 91 умножения, второй вход - к выходу девятого блока 36 умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора 83, последовательно соединенные сорок второй блок 104 умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора 101, а второй - к выходу второго датчика скорости 10, ко вторым входам шестнадцатого 73 и девятнадцатого 89 сумматоров, к первому входу двадцать девятого блока 85 умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока 98 умножения, и сорок третий блок 105 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока 20 умножения и второму входу тридцать девятого блока 100 умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора 4, а также сорок четвертый блок 106 умножения, первый вход которого через второй дифференциатор 107 подключен к выходу первого датчика 24 ускорения и ко второму входу тридцать восьмого блока 98 умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора 21, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора 4. Объект 108 управления.The self-adjusting manipulator electric drive comprises serially connected
На чертежах введены следующие обозначения: αвх - сигнал желаемого положения; ε - ошибка электропривода (величина рассогласования); q1, q2, q3, q4 - соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота;
Кроме того, принимается, что JSi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей
Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки ε с 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 Мв. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности манипулятора 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 манипулятора, конструкция которого позволяет осуществлять горизонтальное прямолинейное перемещение (координата q4) и три вращательных движения (координаты q1, q2 и q3).The considered electric drive controls the generalized coordinate q 2 of the manipulator, the design of which allows horizontal rectilinear movement (coordinate q 4 ) and three rotational movements (coordinates q 1 , q 2 and q 3 ).
На основании уравнений Лагранжа II рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал электропривода, управляющего координатой q2, при движении манипулятора (фиг.2) с грузом имеет видBased on the Lagrange equations of the second kind, it can be written that the momentary effect on the output shaft of the electric drive controlling the coordinate q 2 when the manipulator moves (Fig. 2) with the load has the form
где ,Where ,
, ,
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической
где ,Where ,
, ,
L, R - соответственно, индуктивность и активное сопротивление якорной цепи электродвигателя; J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу электродвигателя; КМ - коэффициент крутящегося момента; Kω - коэффициент противо-ЭДС; КВ - коэффициент вязкого трения; iP - передаточное отношение редуктора; МСТР - момент сухого трения; Ку - коэффициент усиления усилителя 5; i - ток якоря электродвигателя.L, R - respectively, the inductance and resistance of the armature circuit of the electric motor; J is the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the rotating parts of the gearbox, brought to the motor shaft; K M - coefficient of torque; K ω is the coefficient of counter-EMF; K In - coefficient of viscous friction; i P - gear ratio; M STR - the moment of dry friction; To y - the gain of the
Очевидно, что параметры уравнения (3), а следовательно, и параметры электропривода, управляющего координатой q2, являются существенно переменными, зависящими от величин q2, q3,
Первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления Кω/Ку. Следовательно, на выходе сумматора 2 формируется сигнал
Датчик 18 измеряет обобщенную координату q3 манипулятора, а функциональный преобразователь 19 реализует функцию cosq3. В результате на выходе блока 20 формируется сигнал
Функциональный преобразователь 28 реализует зависимость sinq3. В результате на выходе блока 27 формируется сигнал
Датчик 10 измеряет скорость q3. В результате на первый отрицательный вход сумматора 13 (со стороны блока 12), имеющий коэффициент усиления
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
Выходной сигнал элемента 14 имеет видThe output signal of the
где МТ - величина момента сухого трения при движении.where M T - the value of the moment of dry friction during movement.
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
Задатчик 30 вырабатывает сигнал
Положительные входы сумматора 49 имеют единичные коэффициенты усиления. Усилители 37 и 47 имеют коэффициенты усиления, равные 2. Функциональные преобразователи 38, 48 и 50 реализуют функцию sin. В результате на выходе блока 51 формируется сигнал
Задатчик 44 вырабатывает сигнал
Задатчик 52 вырабатывает сигнал, равный
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.The first (from the side of block 39) and the second (from the side of block 46) positive inputs of the
Датчик 43 измеряет скорость изменения координаты
Датчик 54 измеряет координату q1. Функциональные преобразователи 55, 59 и 62 реализует функцию cos. Датчик 57 измеряет ускорение
На выходе задатчика 65 формируется сигнал Кв, который подается на первый положительный вход сумматора 64, имеющий единичный коэффициент усиления. Его второй отрицательный вход имеет коэффициент усиления, равный
На выходе блока 100 формируется сигнал
Датчик 67 измеряет ускорение
На выходе блока 85 формируется сигнал
На выходе блока 88 формируется сигнал
Первый (со стороны датчика 72) и второй (со стороны датчика 10) положительные входы сумматора 73 имеют коэффициенты усиления, равные 2 и 1, соответственно. В результате на его выходе формируется сигнал, равный
На выходе блока 81 формируется сигнал
Функциональный преобразователь 70 реализует функцию sinq1. В результате на выходе блока 71 формируется сигнал
Первый (со стороны блока 82) и второй положительные входы сумматора 83 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 1/12. В результате на выходе блока 84 формируется сигнал
Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 3) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход (со стороны сумматора 13) - коэффициент усиления R/(KMKу). B результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал U*, равныйThe first positive input of the adder 4 (from the side of unit 3) has a unity gain, and its second positive input (from the adder 13) has a gain of R / (K M K y ). As a result, at the output of the
Поскольку при движении электропривода
Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и связей удалось обеспечить полную инвариантность рассматриваемого электропривода к эффектам взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора и моментам трения. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы этого электропривода. Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем использованы только типовые электронные элементы.Thus, due to the introduction of additional elements and connections, it was possible to ensure the complete invariance of the considered electric drive to the effects of mutual influence between all degrees of manipulator mobility and friction moments. This allows you to get a consistently high quality control in all modes of operation of this drive. 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 |
---|---|---|---|
RU2014107074/08A RU2577204C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Self-electric manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014107074/08A RU2577204C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Self-electric manipulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014107074A RU2014107074A (en) | 2015-08-27 |
RU2577204C2 true RU2577204C2 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=54015434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014107074/08A RU2577204C2 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Self-electric manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2577204C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688448C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2335389C2 (en) * | 2006-08-18 | 2008-10-10 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Robot drive control device |
RU2372158C2 (en) * | 2005-07-07 | 2009-11-10 | Смс Демаг Аг | Method and process line to fabricate metal strips from copper or copper alloys |
RU2372186C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-10 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
-
2014
- 2014-02-25 RU RU2014107074/08A patent/RU2577204C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2372158C2 (en) * | 2005-07-07 | 2009-11-10 | Смс Демаг Аг | Method and process line to fabricate metal strips from copper or copper alloys |
RU2335389C2 (en) * | 2006-08-18 | 2008-10-10 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Robot drive control device |
RU2372186C1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-11-10 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688448C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014107074A (en) | 2015-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
RU2593735C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2423224C2 (en) | Robot electric drive | |
RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2577204C2 (en) | Self-electric manipulator | |
RU2489250C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2312007C1 (en) | Robot drive control apparatus | |
RU2355563C2 (en) | Robot drive control device | |
RU2487008C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2562403C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2372638C1 (en) | Self-tuning electric drive for manipulation robot | |
RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2325268C1 (en) | Control of robotic machine drive | |
RU2608005C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2425746C2 (en) | Robot electrical drive | |
RU2688448C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2688449C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2551044C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2488480C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2725447C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2725449C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2398672C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2345885C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2453893C1 (en) | Manipulator electric drive |