[go: up one dir, main page]

RU2688449C1 - Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота - Google Patents

Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота Download PDF

Info

Publication number
RU2688449C1
RU2688449C1 RU2017141518A RU2017141518A RU2688449C1 RU 2688449 C1 RU2688449 C1 RU 2688449C1 RU 2017141518 A RU2017141518 A RU 2017141518A RU 2017141518 A RU2017141518 A RU 2017141518A RU 2688449 C1 RU2688449 C1 RU 2688449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
multiplication unit
series
Prior art date
Application number
RU2017141518A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Федорович Филаретов
Георгий Викторович Горбачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН)
Priority to RU2017141518A priority Critical patent/RU2688449C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688449C1 publication Critical patent/RU2688449C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадраторы, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные. В изобретении дополнительные блоки, а также соответствующие связи обеспечивают полную инвариантность динамических свойств электропривода манипулятора к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора одновременно по всем его степенями подвижности. Технический результат заключается в обеспечении точной компенсации вредных переменных моментных воздействий. 2 ил.

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов манипуляторов.
Известно устройство для управления приводом работа, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - с вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен с вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения соединен с вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора (Патент РФ №2372638. Бюл. №31, 2009).
Недостатком этого устройства является то, что в электроприводе рассматриваемого манипулятора не учтена, считаясь малой, электрическая постоянная времени. В результате это устройство не будет точно компенсировать все его переменные нагрузочные характеристики и обеспечивать требуемую динамическую точность работы.
Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый синусный функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий синусный функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего синусного и четвертого косинусного функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого косинусных функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый синусный функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего синусного функционального преобразователя, а выход - с вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой синусный функциональный преобразователь, выход которого соединен с вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения соединен с вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой синусный функциональный преобразователь, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам четвертого косинусного функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя, семнадцатый и восемнадцатый блоки умножения, шестнадцатый сумматор, девятнадцатый блок умножения, семнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу двадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам шестого сумматора и второго датчика ускорения, двадцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 6 скорости, а выход - к седьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, двадцать третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого косинусного функционально преобразователя, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, ко второму входу восемнадцатого блока умножения и к первому входу двадцать пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя и второму входу семнадцатого блока умножения, двадцать шестой блок умножения, девятнадцатый сумматор, двадцать седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу семнадцатого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать восьмого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам десятого сумматора и третьего датчика ускорения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, двадцать девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, тридцатый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу девятнадцатого сумматора и второму входу шестнадцатого сумматора, третий вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, а его второй вход - к выходу восемнадцатого сумматора и к первому входу тридцать первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу двадцать пятого блока умножения, последовательно соединенные одиннадцатый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего усилителя, тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и тридцать третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу девятнадцатого сумматора, второй вход - к выходу третьего датчика скорости, ко вторым входам шестнадцатого и двадцать седьмого блоков умножения, а также к первому входу восемнадцатого сумматора и к первому входу двадцатого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и ко вторым входам девятнадцатого блока умножения и восемнадцатого сумматора, а выход - ко второму входу двадцать шестого блока умножения, последовательно соединенные тридцать четвертый блок умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам шестнадцатого блока умножения и пятнадцатого сумматора, двадцать первый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать первого блока умножения, тридцать пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого блока умножения, а выход - к восьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные дифференциатор, тридцать шестой блок умножения, тридцать седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя, а выход - к девятому входу второго сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и ко входу дифференциатора, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора и к второму входу тридцать шестого блока умножения, тридцать девятый блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения и входу восьмого синусного функционального преобразователя, сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, а выход - к десятому входу второго сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленный на выходном валу редуктора и подключенный выходом к одиннадцатому входу второго сумматора и к первому входу сорок первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, а выход - к двенадцатому входу второго сумматора (Патент РФ №2593735. Б.И. №22, 2016). Это устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.
Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для электропривода манипуляционного робота, имеющего другую кинематическю схему. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора одновременно по всем его пяти степеням подвижности.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение необходимого моментного воздействия, точно компенсирующего вредные переменные моментные воздействия.
Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый синусный функциональный преобразователь и третий квадратор последовательно соединенные второй косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и ко второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий синусный функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, выходы второго и четвертого косинусных функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и второму входу пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора и входами третьего синусного и четвертого косинусного функциональных преобразователей, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый синусный функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой синусный функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения - к второму входу одиннадцатого блока умножения и выходу четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой синусный функциональный преобразователь, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам четвертого косинусного функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя, семнадцатый и восемнадцатый блоки умножения, шестнадцатый сумматор, девятнадцатый блок умножения, семнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу двадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам шестого сумматора и второго датчика ускорения, двадцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к седьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, двадцать третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого косинусного функционально преобразователя, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, ко второму входу восемнадцатого блока умножения и к первому входу двадцать пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя и к второму входу семнадцатого блока умножения, двадцать шестой блок умножения, девятнадцатый сумматор, двадцать седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу семнадцатого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать восьмого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам десятого сумматора и третьего датчика ускорения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, двадцать девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора и к первому входу тридцать первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу двадцать пятого блока умножения, а выход тридцатого блока умножения подключен ко второму входу девятнадцатого сумматора и второму входу шестнадцатого сумматора, третий вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, последовательно соединенные одиннадцатый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего усилителя, тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и тридцать третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу девятнадцатого сумматора, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости, ко вторым входам шестнадцатого и двадцать седьмого блоков умножения, а также к первым входам восемнадцатого сумматора и двадцатого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и ко вторым входам девятнадцатого блока умножения и восемнадцатого сумматора, а выход - ко второму входу двадцать шестого блока умножения, последовательно соединенные тридцать четвертый блок умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам шестнадцатого блока умножения и пятнадцатого сумматора, двадцать первый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать первого блока умножения, тридцать пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого блока умножения, а выход - к восьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, тридцать шестой блок умножения, тридцать седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя, а выход - к девятому входу второго сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и ко входу первого дифференциатора, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора и к второму входу тридцать шестого блока умножения, тридцать девятый блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения и входу восьмого синусного функционального преобразователя, сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, а выход - к десятому входу второго сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленный на выходном валу редуктора и подключенный выходом к одиннадцатому входу второго сумматора и к первому входу сорок первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, а выход - к двенадцатому входу второго сумматора, дополнительно вводятся пятый датчик ускорения, выход которого через сорок второй и сорок третий блоки умножения подключен к тринадцатому входу второго сумматора, четырнадцатый вход которого через сорок четвертый блок умножения подключен к выходам сорок второго блока умножения и двадцать первого сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, сорок пятый блок умножения и сорок шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого косинусного функционального преобразователя и к второму входу сорок второго блока умножения, а выход - к пятнадцатому входу второго сумматора, последовательно соединенные сорок седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу пятого датчика ускорения и входу второго дифференциатора, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора и вторым входам сорок третьего и сорок пятого блоков умножения, сорок восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя, и сорок девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, а выход - к шестнадцатому входу второго сумматора.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогом и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».
Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности управления рассматриваемым электроприводом манипулятора в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного полным эффектом взаимовлияния между всеми степенями подвижности работающего манипулятора.
Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется чертежами, где
на фиг. 1 изображена блок-схема заявляемого самонастраивающегося электропривода манипуляционного робота,
на фиг. 2 представлена кинематическая схема манипулятора.
Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, первый усилитель 4 и электродвигатель 5, связанный с первым датчиком скорости 6 непосредственно и через редуктор 7 с первым датчиком 8 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор 9, первый квадратор 10, второй блок 11 умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика 12 массы захваченного груза и четвертый сумматор 13, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика 14 сигнала и второго квадратора 15, последовательно соединенные второй задатчик 16 сигнала, пятый сумматор 17, третий блок 18 умножения, шестой сумматор 19 и четвертый блок 20 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 21 скорости, последовательно соединенные второй датчик 22 положения и седьмой сумматор 23, последовательно соединенные третий датчик 24 положения, первый синусный функциональный преобразователь 25 и третий квадратор 26 последовательно соединенные второй косинусный функциональный преобразователь 27, вход которого подключен к выходу третьего датчика 24 положения и к второму входу седьмого сумматора 23, и четвертый квадратор 28, последовательно соединенные третий синусный функциональный преобразователь 29 и пятый квадратор 30, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь 31 и шестой квадратор 32, причем выходы третьего 26, четвертого 28, пятого 30 и шестого 32 квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора 13, выходы второго 27 и четвертого 31 косинусных функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего 9 и восьмого 33 сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора 15, последовательно соединенные третий задатчик 34 сигнала, девятый сумматор 35, второй вход которого подключен к выходу датчика 12 массы и второму входу пятого сумматора 17, пятый блок 36 умножения, десятый сумматор 37, второй вход которого подключен к выходу третьего блока 18 умножения, шестой блок 38 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 39 скорости, и одиннадцатый сумматор 40, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока 20 умножения, последовательно соединенные второй усилитель 41, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 23 и входами третьего синусного 29 и четвертого косинусного 31 функциональных преобразователей, двенадцатый сумматор 42, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 22 положения, пятый синусный функциональный преобразователь 43 и седьмой блок 44 умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора 37, последовательно соединенные четвертый задатчик 45 сигнала и тринадцатый сумматор 46, второй вход которого подключен к выходу датчика 12 массы, восьмой блок 47 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя 27, и девятый блок 48 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя 29, а выход - к второму входу шестого сумматора 19, последовательно соединенные третий усилитель 49, вход которого подключен к выходу третьего датчика 24 положения, и шестой синусный функциональный преобразователь 50, выход которого подключен к второму входу пятого блока 36 умножения, причем второй вход третьего блока 18 умножения через седьмой синусный функциональный преобразователь 51 подключен к выходу второго усилителя 41, а выход тринадцатого сумматора 46 - к второму входу седьмого блока 44 умножения, а также десятый 52 и одиннадцатый 53 блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора 3, релейный элемент 54, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора 3, а вход - к выходу первого датчика 6 скорости, первым входам десятого 52 и одиннадцатого 53 блоков умножения и пятому входу второго сумматора 3, причем второй вход десятого блока 52 умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора 40, второй вход первого блока 2 умножения - к второму входу одиннадцатого блока 53 умножения и выходу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные восьмой синусный функциональный преобразователь 55, двенадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 57 ускорения, и тринадцатый блок 58 умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор 59 подключен к выходу четырнадцатого блока 60 умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам четвертого косинусного функционального преобразователя 31 и тринадцатого сумматора 46, а выход - к шестому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные пятый задатчик 61 сигнала, пятнадцатый сумматор 62, второй вход которого подключен к выходу датчика 12 массы, и пятнадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя 27, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 59, последовательно соединенные шестнадцатый блок 64 умножения, первый вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя 25, семнадцатый 65 и восемнадцатый 66 блоки умножения, шестнадцатый сумматор 67, девятнадцатый блок 68 умножения, семнадцатый сумматор 69, второй вход которого подключен к выходу двадцатого блока 70 умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам шестого сумматора 19 и второго датчика 71 ускорения, двадцать первый блок 72 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 6 скорости, а выход - к седьмому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные восемнадцатый сумматор 73, двадцать второй блок 74 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого блока 47 умножения, двадцать третий блок 75 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого косинусного функционально преобразователя 31, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь 76, вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора 42, двадцать четвертый блок 77 умножения, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора 46, ко второму входу восемнадцатого блока 66 умножения и к первому входу двадцать пятого блока 78 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя 29 и к второму входу семнадцатого блока 65 умножения, двадцать шестой блок 79 умножения, девятнадцатый сумматор 80, двадцать седьмой блок 81 умножения, выход которого подключен к третьему входу семнадцатого сумматора 69, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать восьмого блока 82 умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам десятого сумматора 37 и третьего датчика 83 ускорения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь 84, вход которого подключен к выходу второго усилителя 41, двадцать девятый блок 85 умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора 17, тридцатый блок 86 умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора 73 и к первому входу тридцать первого блока 87 умножения, второй вход которого подключен к выходу двадцать пятого блока 78 умножения, а выход тридцатого блока 86 умножения подключен ко второму входу девятнадцатого сумматора 80 и второму входу шестнадцатого сумматора 67, третий вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока 75 умножения, последовательно соединенные одиннадцатый косинусный функциональный преобразователь 88, вход которого подключен к выходу третьего усилителя 49, тридцать второй блок 89 умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора 35, и тридцать третий блок 90 умножения, выход которого подключен к третьему входу девятнадцатого сумматора 80, а второй вход - к выходу третьего датчика 39 скорости, ко вторым входам шестнадцатого 64 и двадцать седьмого 81 блоков умножения, а также к первым входам восемнадцатого 73 сумматора и двадцатого 91 сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 21 скорости и ко вторым входам девятнадцатого блока 68 умножения и восемнадцатого 73 сумматора, а выход - ко второму входу двадцать шестого блока 79 умножения, последовательно соединенные тридцать четвертый блок 92 умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам шестнадцатого блока 64 умножения и пятнадцатого сумматора 62, двадцать первый сумматор 93, второй вход которого подключен к выходу тридцать первого блока 87 умножения, тридцать пятый блок 94 умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого блока 56 умножения, а выход - к восьмому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные первый дифференциатор 95, тридцать шестой блок 96 умножения, тридцать седьмой блок 97 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя 55, а выход - к девятому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные тридцать восьмой блок 98 умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения 57 и ко входу первого дифференциатора 95, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора 59 и к второму входу тридцать шестого блока 96 умножения, тридцать девятый блок 99 умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь 100 подключен к выходу первого датчика 8 положения и входу восьмого синусного функционального преобразователя 55, сороковой блок 101 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика 102 скорости, а выход - к десятому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные четвертый датчик 103 ускорения, установленный на выходном валу редуктора 7 и подключенный выходом к одиннадцатому входу второго сумматора 3 и к первому входу сорок первого блока 104 умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора 40, а выход - к двенадцатому входу второго сумматора 3, пятый датчик 105 ускорения, выход которого через сорок второй 106 и сорок третий 107 блоки умножения подключен к тринадцатому входу второго сумматора 3, четырнадцатый вход которого через сорок четвертый блок 108 умножения подключен к выходам сорок второго блока 106 умножения и двадцать первого сумматора 93, последовательно соединенные второй дифференциатор 109, сорок пятый блок 110 умножения и сорок шестой блок 111 умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого косинусного функционального преобразователя 100 и к второму входу сорок второго блока 106 умножения, а выход - к пятнадцатому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные сорок седьмой блок 112 умножения, первый вход которого подключен к выходу пятого датчика 105 ускорения и входу второго дифференциатора 109, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора 59 и вторым входам сорок третьего 107 и сорок пятого 110 блоков умножения, сорок восьмой блок 113 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя 55, и сорок девятый блок 114 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика 102 скорости, а выход - к шестнадцатому входу второго сумматора 3. Объект управления 115.
На указанных фигурах введены следующие обозначения:
αвх - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки; U*, U - соответственно, усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем; qi; - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора
Figure 00000001
mi, mг - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза
Figure 00000002
l2, l3 - длины соответствующих звеньев; l* 2, l* 3 - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев манипулятора до их центров масс;
Figure 00000003
- скорости изменения соответствующих обобщенных координат манипулятора;
Figure 00000004
- скорость вращения ротора электродвигателя первой степени подвижности манипулятора;
Figure 00000005
- ускорение вращения ротора электродвигателя первой степени подвижности манипулятора;
Figure 00000006
Figure 00000007
- ускорения соответствующих степеней подвижности манипулятора.
Кроме того, полагается, что Jsi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей
Figure 00000008
JNi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс (i=2, 3).
Рассматриваемый электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора обладает переменными моментными нагрузочными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает динамическую точность и даже приводит к потере устойчивости его работы. В результате для повышения динамической точности и устойчивости работы этого электропривода необходимо обеспечить инвариантность его динамических свойств к изменениям моментных нагрузочных характеристик.
Устройство работает следующим образом.
На вход подается воздействие αвх, обеспечивающее требуемый закон управления рассматриваемой степенью подвижности манипулятора. На выходе сумматора 1 вырабатывается сигнал ошибки ε, который после коррекции в элементах 2 и 3, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 5 с редуктором 7, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия Мв на привод.
С помощью уравнения Лагранжа 2-го рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал электропривода, управляющего координатой q1, при движении манипулятора с грузом имеет вид
Figure 00000009
С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической
Figure 00000010
и механической
Figure 00000011
Figure 00000012
цепей электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, управляющий координатой q1, описывается дифференциальным уравнением
Figure 00000013
где R, L - соответственно, активное сопротивление и индуктивность якорной цепи электродвигателя 5; J - моменты инерции его якоря и вращающихся частей редуктора 7, приведенных к валу электродвигателя; KM, Kω - коэффициенты крутящего момента противоЭДС электродвигателя 5, соответственно; KB - коэффициент вязкого трения; ip - передаточное отношение редуктора 7; МСТР - момент сухого трения; Ky - коэффициент усиления 4; i - ток якоря электродвигателя 5,
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Датчики 22 и 24 измеряют обобщенные координаты q3 и q2, соответственно. Поэтому на выходах квадраторов 26 и 28, соответственно, формируются сигналы sin2q2 и cos2q2. Сумматор 23 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усилия. Поэтому на выходе квадраторов 30 и 32, соответственно, формируются сигналы sin2(q2+q3), cos2(q2+q3).
Усилители 41 и 49 имеют коэффициенты усиления 2. Первый отрицательный (со стороны усилителя 41) и второй положительный входы сумматора 42 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал 2q2+q3.
Первые (со стороны функционального преобразователя 27) положительные входы сумматоров 33 и 9 имеют коэффициенты усиления l2, а вторые положительные
Figure 00000017
и l3, соответственно. В результате на выходе квадратора 15 формируется сигнал
Figure 00000018
, а на выходе блока 11 - сигнал mГ[l2cosq2+l3cos(q2+q3)]2, т.к. датчик 12 измеряет массу захваченного груза mг.
На выходе задатчика 14 формируется сигнал
Figure 00000019
. Первый (со стороны блока 11) и второй (со стороны задатчика 14) положительные входы сумматора 13 имеют единичные коэффициенты усиления. Его третий (со стороны квадратора 15), четвертый (со стороны квадратора 26), пятый (со стороны квадратора 28), шестой (со стороны квадратора 30) и седьмой (со стороны квадратора 32) положительные входы, соответственно, имеют коэффициенты усиления m3, JS2,
Figure 00000020
, и JS3 JN3. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000021
.
Датчики 102, 39 и 21 измеряют
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и
Figure 00000024
соответственно. На выходе задатчика 34 формируется сигнал
Figure 00000025
. Первый (со стороны задатчика 34) и второй положительные входы сумматора 35 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный
Figure 00000026
, соответственно. В результате на выходе блока 36 формируется сигнал
Figure 00000027
.
Задатчик 16 формирует сигнал
Figure 00000028
. Первый (со стороны задатчика 16) и второй положительные входы сумматора 17 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления
Figure 00000029
, соответственно. В результате на выходе блока 18 формируется сигнал
Figure 00000030
Задатчик 45 формирует сигнал
Figure 00000031
. Первый (со стороны задатчика 45) и второй положительные входы сумматора 46 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 212l3, соответственно. В результате на выходе блока 44 формируется сигнал
Figure 00000032
.
Три положительных входа сумматора 37 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе блока 38 формируется сигнал
Figure 00000033
На выходе блока 47 формируется сигнал
Figure 00000034
. Поскольку оба положительных входа сумматора 19 имеют единичные коэффициенты усиления, то на выходе блока 20 формируется сигнал
Figure 00000035
.
Оба отрицательных входа сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал h=-(А+В).
Датчики 57 и 105, соответственно, измеряют
Figure 00000036
,
Figure 00000037
. В результате на выходе блока 106 формируется сигнал
Figure 00000038
, a на выходе блока 56 - сигнал
Figure 00000039
. На выходе задатчика 61 формируется сигнал, равный
Figure 00000040
. Первый (со стороны задатчика 61) и второй положительный входы сумматора 62 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный l2. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000041
, а на выходе блока 63 - сигнал
Figure 00000042
.
Первый (со стороны блока 60) и второй положительные входы сумматора 59 имеют, единичный коэффициент усиления и коэффициент, 1/2l2, соответственно. Поэтому на выходе блоков 58 и 107 формируются сигналы
Figure 00000043
и
Figure 00000044
, соответственно, которые являются слагаемыми выражения - Мвн.
Второй (со стороны датчика 21) и первый положительные входы сумматора 91 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 2. В результате на выходе блока 79 формируется сигнал
Figure 00000045
. Сумматор 73 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления. Первый (со стороны блока 79) и третий (со стороны блока 90) положительные входы сумматора 80 имеют единичные коэффициенты усиления, а его второй положительный - коэффициент усиления, равный 2. В результате на выходе блока 81 формируется сигнал
Figure 00000046
Figure 00000047
Третий (со стороны блока 75) и второй (со стороны блока 86) положительные входы сумматора 67 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 2, а его первый отрицательный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе блока 68 формируется сигнал
Figure 00000048
.
Датчики 71 и 83 измеряют
Figure 00000049
, и
Figure 00000050
соответственно. Поэтому на выходах блоков 70 и 82, соответственно, формируются сигналы
Figure 00000051
и
Figure 00000052
Все отрицательные входы сумматора 69 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал
Figure 00000053
.
Первый (со стороны блока 92) и второй положительные входы сумматора 93 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный
Figure 00000054
. В результате на выходах - блока 94 формируется сигнал
Figure 00000055
, блока 108 - сигнал
Figure 00000056
, блока 97 - сигнал
Figure 00000057
, блока 111 - сигнал
Figure 00000058
, блока 101 - сигнал
Figure 00000059
,
а блока 114 - сигнал
Figure 00000060
,
коорые являются слагаемыми выражения
Figure 00000061
.
На первый положительный вход сумматора 3 (со стороны блока 2) с коэффициентом усиления
Figure 00000062
поступает сигнал
Figure 00000063
, на его второй положительный вход (со стороны блока 52) с коэффициентом усиления
Figure 00000064
- сигнал
Figure 00000065
на третий отрицательный (со стороны блока 53) с коэффициентом усиления
Figure 00000066
- сигнал
Figure 00000067
, на четвертый положительный (со стороны релейного элемента 54) с коэффициентом усиления
Figure 00000068
- сигнал
Figure 00000069
на пятый положительный (со стороны датчика 6) с коэффициентом усиления
Figure 00000070
- сигнал
Figure 00000071
, а на его шестой и тринадцатый отрицательные (со стороны блоков 58 и 107, соответственно) с коэффициентами усиления
Figure 00000072
- сигнал - Мвн, где МТ=const - величина момента сухого трения при движении электродвигателя 5. На выходе датчика 103 формируется сигнал
Figure 00000073
. Седьмой (со стороны блока 72) и одиннадцатый (со стороны датчика 103) положительные входы сумматора 3 имеют коэффициенты усиления, равные
Figure 00000074
и
Figure 00000075
, соответственно, а восьмой, четырнадцатый и шестнадцатый положительные (со стороны блоков 94, 108, 114), а также девятый, десятый и пятнадцатый отрицательные (со стороны блоков 97, 101, 111) - коэффициенты усиления, равные
Figure 00000076
, а двенадцатый положительный вход имеет коэффициент усиления, равный
Figure 00000077
. В результате на выходе сумматора 3 формируется сигнал
Figure 00000078
Поскольку при движении рассматриваемого электропривода величина
Figure 00000079
достаточно точно соответствует Мстр, то, как несложно убедиться, сформированный сигнал U* (3) обеспечивает превращение уравнения (2) с существенно переменными параметрами в уравнение с номинальными постоянными (желаемыми) параметрами
Figure 00000080
,
обеспечивающими этому электроприводу заданные динамические свойства и качественные показатели работы за счет выбора желаемых постоянных значений JN и Ky.

Claims (1)

  1. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый синусный функциональный преобразователь и третий квадратор последовательно соединенные второй косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и к второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий синусный функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый косинусный функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, выходы второго и четвертого косинусных функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и второму входу пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора и входами третьего синусного и четвертого косинусного функциональных преобразователей, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый синусный функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя, а выход - к второму входу шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой синусный функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения - к второму входу одиннадцатого блока умножения и выходу четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой синусный функциональный преобразователь, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам четвертого косинусного функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя, семнадцатый и восемнадцатый блоки умножения, шестнадцатый сумматор, девятнадцатый блок умножения, семнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу двадцатого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам шестого сумматора и второго датчика ускорения, двадцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к седьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, двадцать третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого косинусного функционально преобразователя, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, ко второму входу восемнадцатого блока умножения и к первому входу двадцать пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего синусного функционального преобразователя и к второму входу семнадцатого блока умножения, двадцать шестой блок умножения, девятнадцатый сумматор, двадцать седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу семнадцатого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу двадцать восьмого блока умножения, первый и второй входы которого, соответственно, подключены к выходам десятого сумматора и третьего датчика ускорения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, двадцать девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора и к первому входу тридцать первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу двадцать пятого блока умножения, а выход тридцатого блока умножения подключен ко второму входу девятнадцатого сумматора и второму входу шестнадцатого сумматора, третий вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, последовательно соединенные одиннадцатый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего усилителя, тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и тридцать третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу девятнадцатого сумматора, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости, ко вторым входам шестнадцатого и двадцать седьмого блоков умножения, а также к первым входам восемнадцатого сумматора и двадцатого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и ко вторым входам девятнадцатого блока умножения и восемнадцатого сумматора, а выход - ко второму входу двадцать шестого блока умножения, последовательно соединенные тридцать четвертый блок умножения, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам шестнадцатого блока умножения и пятнадцатого сумматора, двадцать первый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать первого блока умножения, тридцать пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого блока умножения, а выход - к восьмому входу второго сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, тридцать шестой блок умножения, тридцать седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя, а выход - к девятому входу второго сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и ко входу первого дифференциатора, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора и к второму входу тридцать шестого блока умножения, тридцать девятый блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения и входу восьмого синусного функционального преобразователя, сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, а выход - к десятому входу второго сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленный на выходном валу редуктора и подключенный выходом к одиннадцатому входу второго сумматора и к первому входу сорок первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, а выход - к двенадцатому входу второго сумматора, отличающийся тем, что, в него дополнительно вводят пятый датчик ускорения, выход которого через сорок второй и сорок третий блоки умножения подключен к тринадцатому входу второго сумматора, четырнадцатый вход которого через сорок четвертый блок умножения подключен к выходам сорок второго блока умножения и двадцать первого сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, сорок пятый блок умножения и сорок шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого косинусного функционального преобразователя и к второму входу сорок второго блока умножения, а выход - к пятнадцатому входу второго сумматора, последовательно соединенные сорок седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу пятого датчика ускорения и входу второго дифференциатора, а второй - к выходу четырнадцатого сумматора и вторым входам сорок третьего и сорок пятого блоков умножения, сорок восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого синусного функционального преобразователя, и сорок девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, а выход - к шестнадцатому входу второго сумматора.
RU2017141518A 2017-11-28 2017-11-28 Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота RU2688449C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141518A RU2688449C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141518A RU2688449C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688449C1 true RU2688449C1 (ru) 2019-05-21

Family

ID=66636849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141518A RU2688449C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688449C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2372186C1 (ru) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2372638C1 (ru) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
US8428779B2 (en) * 2009-09-24 2013-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Robot controlling device
RU2593735C1 (ru) * 2015-07-29 2016-08-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2372186C1 (ru) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2372638C1 (ru) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
US8428779B2 (en) * 2009-09-24 2013-04-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Robot controlling device
RU2593735C1 (ru) * 2015-07-29 2016-08-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2372186C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2593735C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2688449C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2355563C2 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2272312C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2115539C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2608005C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2562403C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2372638C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота
RU2487008C1 (ru) Электропривод манипулятора
RU2325268C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2312007C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2577204C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2688448C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2345885C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2335389C2 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2228257C1 (ru) Устройство для управления приводом робота
RU2606372C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2725447C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2359306C2 (ru) Самонастраивающийся электропривод робота
RU2725449C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2705734C1 (ru) Самонастраивающийся электропривод манипулятора
RU2425746C2 (ru) Электропривод робота
RU2423225C1 (ru) Электропривод робота
RU2434736C1 (ru) Электропривод робота