SU552184A1

SU552184A1 - Manipulator control device

Info

Publication number: SU552184A1
Application number: SU1977188A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Васильев; Юрий Иванович Кузьмин; Валентин Владимирович Шабаршов; Анатолий Николаевич Ядыкин
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Предприятие П/Я В-8670
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1977-03-30

Description

i;i;

Устройство относитс к системам управлени с использованием модели нагрузки дл отражени усилий на управл ющем органе.The device relates to control systems using a load model to reflect forces on the control body.

Известен дистанционный манипул тор, содержащий задающий орган, св занный системой управлени по положению с истюлнительным органом и его физической моделью, датчики нагрузки которых подключены через систему В01Спроиз1ве|Дени агрузки К задающему органу. Сигналы датчиков нагрузки физической модели исполнительного органа не компенсируют составл ющую от трени в сигналах датчиков нагрузки исполнительного органа, что ограничивает точность воспроизведейий нагрузки.A remote manipulator is known, which contains a master body associated with a position control system with a lightening organ and its physical model, the load sensors of which are connected via the B01Spraiz1ve | Deni load system To the master body. The signals of the load sensors of the physical model of the executive body do not compensate for the component of friction in the signals of the load sensors of the executive body, which limits the accuracy of the load reproduction.

Известна система управлени содержит последовательно соединенные датчик угла, след щий привод по углу, датчик нагрузки, след щий привод по нагрузке, выход которого совместно с входом датчика угла соединен с руко ткой оператора. Она не позвол ет осуществить , точное воспроизведение нагрузки вследствие вли ни сухого трени в приводе исполнительного органа.A known control system comprises an angle sensor connected in series, an angle following actuator, a load sensor, a load following actuator, the output of which, together with the input of the angle sensor, is connected to the handle of the operator. It does not allow for exact reproduction of the load due to the effect of dry friction in the actuator drive.

Предлагаемое устройство отличаетс тем, что в нем дл повышени точности воспроизведени нагрузки установлены блоки определени знака скорости, подсоединенные к датчику угла и выходу след щего привода по углу, и подключеииый к выходам этих блоковThe proposed device is characterized in that, in order to increase the accuracy of reproduction of the load, there are installed units for determining the sign of the velocity, connected to the angle sensor and the output of the tracking drive by angle, and connected to the outputs of these units

и выходу датчика нагрузки блок компенсации трени , выход которого соединен с входом след щего привода по нагрузке. Дл повышени помехозащищенности устройства блокand the output of the load sensor, the friction compensation unit, the output of which is connected to the input of the follow-up drive on load. To increase the noise immunity of the unit

определени знака скорости содержит блок вычитани и. подключенный к его входу блок задержки, выход которого соединен с вторым входом блока вычитани .determining the sign of the speed contains a subtraction unit and. a delay unit connected to its input, the output of which is connected to the second input of the subtractor.

Блок-схема устройства представлена наThe block diagram of the device is presented in

чертеже.drawing.

Она содержит датчик 1 угла, след щий привод 2 по углу, состо щий из измерител 3 рассогласовани угла, электрогидропривода 4 и датчика 5 обратной,св зи по углу, датчик 6It contains an angle sensor 1, an angle following actuator 2, consisting of an angle misalignment meter 3, an electric hydraulic drive 4 and an angle feedback sensor 5, a sensor 6

нагрузки, след щий привод 7 по нагрузке, состо щий из измерител 8 рассогласовани нагрузки, привода 9 отражени и датчика 10 обратной св зи по нагрузке, блоки 11 и 12 вычитани , блоки 13 и 14 задержки, вход щиеload, the following drive 7 load, consisting of a load error meter 8, a drive 9 reflection and feedback sensor 10 load, blocks 11 and 12 of the subtraction, blocks 13 and 14 of the delay, the incoming

в блоки 15 и 16 определени знака скорости, руко тку 17 оператора, блок-18 компенсации трени , выполненный из реле 19 и 20, диодов 21 и 22, реле 23 и 24, размыкающих контактов 25 и 26 реле 19 и 20, диодов 27 и 28,into blocks 15 and 16 of determining the sign of speed, the operator’s handle 17, the friction compensation block-18, made of relays 19 and 20, diodes 21 and 22, relays 23 and 24, disconnecting contacts 25 and 26, relays 19 and 20, diodes 27 and 28,

диодного моста 29, инвертора 30, замыкЗющих контактов 31 и 32 реле 19 и 20, сумматора 33, источник 34 питани . В состав блока 18 компенсации трени вход т размыкающие контакты 35, 36, 37, 38 реле 19, 20, 23 и 24 соответственно , в состав задающего органа 39 -diode bridge 29, inverter 30, make contacts 31 and 32 of relay 19 and 20, adder 33, power supply 34. The friction compensation block 18 includes disconnecting contacts 35, 36, 37, 38, relays 19, 20, 23 and 24, respectively, and 39

привод 9 отражени , датчик 10 обратной св зи по нагрузке и датчик 1 угла, а в состав исполнительного органа 40 - электрогидрогфивод 4, датчик 5 обратной св зи по углу и датчик 6 нагрузки.the reflection actuator 9, the load feedback sensor 10 and the angle sensor 1, and the actuator 40 includes an electrohydrofys 4, angle feedback sensors 5 and a load sensor 6.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Оператор через руко тку 17 воздействует на задающий орган 39 и измен ет его положение относительно опоры. Датчик 1 угла при этом выдает управл ющий сигнал, пропорциональный Зтлу задающего органа, на измеритель 3 рассогласовани угла след щего при1юда 2 по углу. В полост х силовых цилиндров электрогидропривода 4 возникает перепад давлений, перемещающий звено исполнительного органа 40 в нужном направлении до тех пор, пока сигнал с датчика 5 обратной св зи по углу в измерителе 3 рассогласовани не сравн етс с сигналом датчика 1 угла. Перепад давлений измер етс датчиком 6 нагрузки и пропорционален приложенной к исполнительному органу нагрузке (как полезной , так и от трени ). Сигнал с датчика 6 нагрузки поступает на измеритель 8 рассогласовани нагрузки след щего привода 7 по нагрузке . Привод 9 отражени отрабатывает входной сигнал до тех пор, пока сигнал с датчнка 10 обратной св зи по нагрузке ле сравн етс в измерителе 8 рассогласовани с входным сигналом. При этом оператор на руко тке 17 испытывает отраженную нагрузку, пропорциональную нагрузке электрогидроиривода 4. Сигналы с датчика 1 угла и датчика 5 обратной св зи по углу задерживаютс в блоках 13 и 14 и сравниваютс в блоках И и 12 вычитани с текущим значением сигнала, таким образом. На выходах блоков 15 и 16 определени знака скорости непрерывно вырабатываютс сигналы, знаки которых соответствуют определенным направлени м скорости изменени углов исполнительного и задающего органов. В зависимости от здака скорости исполнительного органа 40 срабатывают через диоды 21 или 22 реле 19 или 20 и подключают на входы Bxi, или Вха сумматора 33 через контакты 31 или 32 напр жение сигнала компенсации нужного знака, получаемое с выходов диодного моста 29, входы которого занитаны пр мым и инвертированным напр жением датчика . 6 нагрузки. Инвертор 30 и диодный мост 29 подготовливают на входах сумматора 33 напр жение компенсации нужного знака независимо от знака отраженного сигнала с датчика нагрузки. Таким образом, с помощью соответствующего, коэффициента усилени , установленного по входам ВХ| и Вхг в сумматоре 33, на вход измерител 8 рассогласовани поступает сигнал компенсации , соответствующий составл ющей силы трени , пропорциональной нагрузке. Одновременно через контакты 35 и 36 тех же реле с источника 34 двухнол рного напр жени на входы Вхз или Вхз сумматора 33 подаютс сигналы компенсации, соответствующие, посто нно .й составл ющей трени движени .The operator through the handle 17 acts on the setting body 39 and changes its position relative to the support. In this case, the angle sensor 1 generates a control signal proportional to the target body's Ztlu, on the meter 3, the error of the follow angle is 2 angles. A differential pressure occurs in the cavity of the power cylinders of the electric hydraulic actuator 4, displacing the link of the executive body 40 in the desired direction until the signal from the feedback sensor 5 in the angle in the error meter 3 is comparable with the signal from the angle sensor 1. The differential pressure is measured by the load sensor 6 and is proportional to the load applied to the actuator (both useful and friction). The signal from the load sensor 6 is fed to the error meter 8 of the load of the follower drive 7 according to the load. The reflection actuator 9 processes the input signal as long as the signal from feedback sensor 10 on load does not match in the error meter 8 with the input signal. The operator on the handle 17 is experiencing a reflected load proportional to the load of the electrohydrodrive 4. Signals from the angle sensor 1 and the feedback sensor 5 are delayed by angle 13 in blocks 13 and 14 and compared in blocks And 12 and subtraction with the current signal value, thus . At the outputs of the blocks 15 and 16, the sign of the speed is continuously generated signals, the signs of which correspond to certain directions of the rate of change of the angles of the actuator and master. Depending on the speed of the actuator, the actuator 40 is triggered through the diodes 21 or 22 of the relay 19 or 20 and connected to the inputs of the Bxi or Wha of the adder 33 via the contacts 31 or 32 of the voltage of the compensation signal of the desired sign obtained from the outputs of the diode bridge 29 direct and inverted sensor voltage. 6 loads. The inverter 30 and the diode bridge 29 prepare at the inputs of the adder 33 a voltage to compensate for the desired sign, regardless of the sign of the reflected signal from the load sensor. Thus, with the help of the corresponding gain set by the inputs BX | and Bhg in the adder 33, the input of the error meter 8 receives a compensation signal corresponding to the component frictional force proportional to the load. At the same time, the contacts 35 and 36 of the same relay from the source 34 of the two-voltage voltage to the inputs Vhz or Vkhz of the adder 33 are provided with compensation signals corresponding to a constant component of the motion training.

Трение в исполнительном органе, несмотр на его неподвижность, оказывает вли ние на величину отраженного сигнала, уменьща его модуль, т. е. фактически нагрузка оказываетс больше, чем в сигнале отражени . Этот фактор учитываетс тем, что при неподвижном исполиительном и движущемс задающем органах в .зависимости от знака скорости последнего срабатывает реле 23 или 24 и через контакты 37 или 38 на входы Вх4 или Bxj сумматора 33 с соответствующим коэффициеитом передачи поступает посто нное напр жение с источника 34 двухнол рного напр жени и далее на измеритель 8 рассогласовани нагрузки. Таким образом, обеспечиваетс подача сигнала компенсации, соответствующего посто нной составл ющей трени ноко состава исполнительного органа. Все это обеспечивает подачу на вход приъода 9, отражени «чистого сигнала полезной нагрузки, его отражение на руко тке оператора и позвол ет увеличить точность манипулировайи .Friction in the executive body, despite its immobility, affects the magnitude of the reflected signal, reducing its modulus, i.e., in fact, the load is greater than in the reflection signal. This factor is taken into account by the fact that, with a stationary executive and moving driver bodies, depending on the sign of the speed of the latter, relay 23 or 24 is triggered and through contacts 37 or 38 to inputs Bx4 or Bxj of adder 33 with the corresponding transmission coefficient 34 two-line voltage and further to the meter 8 load mismatch. In this way, a compensation signal is provided that corresponds to the constant component of the training part of the executive body. All this provides the input to the input of the actuator 9, the reflection of the "clean signal of the payload, its reflection on the handle of the operator and allows you to increase the accuracy of manipulation.

Физико-механическое моделирование показало , что нр«менение изобретени в одном из манипул торов повыщает точность воспроизведени нагрузки на 7-10%, что позвол ет манипулировать более хрупкими предметами и повысить производительность маиинул тора .The physicomechanical simulation showed that using the invention in one of the manipulators increases the reproduction accuracy of the load by 7-10%, which makes it possible to manipulate more fragile objects and increase the productivity of the controller.

Claims

1. A device for controlling a mannator, containing successively connected angle sensors, angle tracking actuator, load sensor, load tracking actuator, the output of which, together with the angle sensor input, is connected to an actuator handle,

characterized in that, in order to increase the reproducibility of the load on the handle of the actuator, it has speed sensing units installed on the angle sensor and the output of the follower drive

angularly, and a friction compensating unit connected to the outputs of these blocks and to the output of the load cell, the output of which is connected to the input of the following axis and load.

2. The device according to claim 1, characterized by

In order to increase the noise immunity of the device, the speed sign determining unit contains a subtracting unit and a delay unit connected to its input, the output of which is connected to the second input of the subtracting unit.

R

P