SU1283924A1

SU1283924A1 - Электропривод координаты манипул тора

Info

Publication number: SU1283924A1
Application number: SU853934125A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Ключев; Юрий Михайлович Сафонов; Акшолпан Ауелбековна Копесбаева; Николай Евгеньевич Воробьев
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть применено дл механизмов, момент инерции которых зависит от его положени в пространстве . Повышение надежности достигаетс обеспечением требуемого коэффициента демпфировани в электроприводе с упругой св зью за счет оптимальной настройки регул тора скорости. Управление электроприводом посто нного тока осуществл етс по принципу подчиненного регулировани , при этом параллельно конденсатору 3 в цепи обратной св зи пропорционально-интег-, рального регул тора 2 скорости включен нелинейный элемент 14, управл емый в функции положени манипул тора, т.е. измен ющегос момента инерции. Блок 13 определени момента инерции выполнен в виде функционального преобразовател , реализующего зависимость соотношени масс электроприво- :да от положени манипул тора в прост- .ранстве. 5 ил. i W

Description

to

00 00 CD

to

4

(fyuff.f

11

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к электроприводам роботов и манипул торов, и может найти применение дл механизмов, момент инерции которых зависит от его положени в пространстве.

Цель изобретени - повышение надежности работы, быстродействи и точности позиционировани электропривода координаты манипул тора.

На фиг.1 изображена структурна схема электропривода; на фиг.2 - зависимость коэффициента демпфировани от соотношени посто нных регул тора скорости с нелинейным элементом в цепи обратной св зи дл различных значений параметра механической части привода; на фиг.З - характеристика нелинейного элемента; на фиг.4 - характеристшса блока определени момента инерции; на фиг.З - электрическа схема функционального преобразовател реализующего характеристику блока определени момейта инерции.

Электропривод (фиг.1) содержит последовательно соединенные регул тор 1 положени S самонастраивающийс регул тор 2 скорости с последовательно включенными конденсатором 3 и резистором 4 в цепи обратной св зи и регул тор 5 тока, выход которого подключен к цепи управлени преобразовател 6s подключенного к корной обмотке двигател 7. К входам регул торов 5 и 2 подключены датчики 8, 9 со . ответственно тока н скорости. Вал двигател 7 соединен через упругий элемент 10 с механизмом 11, а вал механизма 11 св зан с датчиком 12 положени , представл ющего собой пе- ременньй многообмоточный потенциометр . Сигнал с датчика 12 положени поступает -на вход регул тора 1 положени и на вход блока 13 определени

момента инерции механизма, представ

л ющего собой функциональньй преобразователь реализующий зависимость, представленную на фиг.4, Блок 13 оп ределени момента инерции своим выходом соединен с входом нелинейного элемента 14, шунтирующего конденса- тор в обратной св зи регул тора 2 скорости.

Электропривод работает следующим образом.

Механическа часть привода характеризуетс параметром

2

.+ Illo

где la - момент инерции двигател , I, - момент инерции механизма. Характеристическое уравнени дл приведенной системы имеет вид:

у liilllL

5 Г,2

11

(Т,+ Т)ТмТ, 4 р + +

Т о

J-, U,j,

Д, Ti+ Т,Т

+ n--fo ™ ТЛ,Т,)Р +

.L 2 i 12

V Ll Т.Т ДТ,, )l Ч 51„ Т, J

2 Р +

ТмТ

+ (Т, +у р) + 1 0.

0

ЗО 35

0

Как видно из этого уравнени , корни его, а следовательно, и коэффициент демпфировани определ ютс значением параметров

1C. (у

IM)/IC

1«л частоты

Iii-l«

свободных колебаний и

соотношени масс упругой электромеханической системы. В электроприводе координаты манипул тора в св зи с переменным характером 1дд эти параметры также переменны, что вызывает изменение демпфировани в системе. Зависимость максимального коэффициента демпфировани Oi от параметра механической части V имеет нелинейный вид

(фиг.2). Причем эта нелинейность мо- . I

жет быть различного рода ,цл конкретной структуры привода.

Дл поддержани на максимальном уровне коэффициента демпфировани при изменении в процессе работы момента инерции (при изменении V и R) необходимо измен ть параметры регул тора скорости.

I

даточной функции

Регул тор скорости имеет вид пере .. I M-TV

R.+ Кн-9

R

ос

т,

К, RI+ RM

RH,-C,

где Т jT,, посто нные времени; R|- сопротивление в цепи обратной св зи регул тора.

Значени посто нных времени Т и Tj завис т от сопротивлени не линей- ного элемента Рц, от соо тношени Т./Т, в свою очередь будет зависеть демпфирование в системе. Таким обра3OMj нелинейный элемент 14 дл каждого значени у должен установить такое значение R, при котором будет максимальное демпфирование. Оценено вли ние , на демпфирование элек- тропривода .и вы снено, что в области малых значений ; 2,5 целесообразно принимать , в диапазоне от 1 до 4. Причем повышение больше 4 практически не измен ет коэффициент fO демпфировани , а отношение , 1 равносильно применению в системе подчиненного регулировани П-регул тора скорости. -Экспериментальные зависини позвол ет поддерживать наибольшую точность позиционировани , С рос том коэффициента Д уменьшаетс врем затухани и амплитуда колебаний и, соответственно, увеличиваетс надежность и быстродействие электрохфи- вода.

Claims

Формула изобретени

Электропривод координаты манипул тора , содержащий электродвигатель, соединенный через упругий элемент с механизмом и подключенный к преобрамости -коэффициента демпфировани ко- 15 зователю, в цепь управлени которого

ни позвол ет поддерживать наибольшую точность позиционировани , С ростом коэффициента Д уменьшаетс врем затухани и амплитуда колебаний и, соответственно, увеличиваетс надежность и быстродействие электрохфи- вода.

Формула изобретени

Электропривод координаты манипул тора , содержащий электродвигатель, соединенный через упругий элемент с механизмом и подключенный к преобра

лебаиий А от параметггов регул тора дл различных значений соотно- , шени масс позволили вы вить зависимость К(|э 0,5R,/(J- 1) дл малых значений ,5 (фиг.З).20

При изменении положени механизма 11 измен етс сигнал Х/Х,

включены последовательно соединенные регул тор положени , самонастраиваю- ш;ийс регул тор скорости в виде операционного усилител с последовательно включенными резистором и конденсатором в цепи обратной св зи, и регул тор тока, а также датчики положени механизма, скорости и тока, под- ключенные к входам соответствующих

датчика

12 положени , поступающий на вход блока 13 определени момента инерции, имеющего характеристику Jj F (Х/Х,)-25 регул торов, и блок определени мо- на фиг.4, где Uj - напр жение смеще- мента инерции механизма, о т л и - ни , созданное опорным источником напр жени и соответствующее начальной точке характеристики; U2,U,U4.

мость

ч а ющий с

повышени надежности работы, быстрд- действи и точности позиционировани

напр жени смещени , созданные опор- X электропривода, в него введен нели- ными источниками тока и соответствую- нейньш элемент, реализующий йависи- шие точкам перегиба характеристики; Y1, У2 - операционные усилители.

Сигнал о значении соотношений моментов инерции у с блока-13 опреде- 35 f н, сопротивление нелинейного лени момента инерции поступает на элемента; R - сопротивление в обрат- вход .нелинейного элемента 14, который ной св зи регул тора скорости; У согласно характеристики (фиг.З) выби ,э 0,5R,/(y-1),

(IM + Ii)

- соотношение масс упрурает новое значение сойротивлени R

- соотношение масс упруj g 0,5R,/(y - 1) или (что тоже са- 40 гой электромеханической системы, где

мое дл нового значени 1) новое

значение R

Н9

1д, - момент инерции механизма; In.- момент инерции двигател , °

Параметры регул тора скорости та-i а блок определени момента инерции ковы, что сигнал управлени на входе выполнен в виде функционального пре- управл емого преобразовател 6 при . 45 образовател , реализующего зависимость , представленную на фиг.4, ,при этом вход блока определени момента

неизменном сигнале на входе системы и неизменном значении момент инерции механизма 11 у на вькоде системы обеспечивает оптимально возможное

инерции подключен к выходу датчика положени , а его выход соединен с

демпфирование, т.е. наименьшее врем 50 управл ющим входом нелинейного эле- перекодного процесса, наилучшее быс- мента, включенного параллельно кон- тродействие и максимальную надеж- ,денсатору в цепи обратной св зи регу- ность. Компенсаци вли ни возмуде- л тора скорости. .

включены последовательно соединенные регул тор положени , самонастраиваю- ш;ийс регул тор скорости в виде операционного усилител с последовательно включенными резистором и конденсатором в цепи обратной св зи, и регул тор тока, а также датчики положени механизма, скорости и тока, под- ключенные к входам соответствующих

регул торов, и блок определени мо- мента инерции механизма, о т л и -

мость

электр нейньш

опривода, в него введ элемент, реализующий

, сопротивление нел та; R - сопротивлени зи регул тора скорос

,э 0,5R,/(y-1),

н, сопротивление нелинейного емента; R - сопротивление в обрат- й св зи регул тора скорости; У

(IM + Ii)

- соотношение масс упругой электромеханической системы, гд

1д, - момент инерции механизма; In.- момент инерции двигател , °

инерции подключен к выходу датчика положени , а его выход соединен с

tal:ff

фае.З

зав-.

;Ч .f(O/vf}

«r)

cffuc.5