Способ управления микроманипулятором

,БО 5114 В 251 3/00 ННЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРС ПО ДЕЛА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ повышение точности и быстроДля этого закон управленияорганом формируют таким образоего ускорение в начале и в криода закона управления былонулю. При этом для исключенияности возникновения паразитных крабочего органа и влияния переммеханизмов друг на друга осущуправление жесткостью виброизолячего органа в соответствии с вего перемещения, а также управлжением основания, на котором урабочий орган, по тому же законления, скорректированному насоотношения масс рабочего органования. 1 ил. ежвузовсх трудов РОстроедля лиро- икро- яется(56) Вибротехника 2 (32). Мкий тематический сборник научнь- Вильнюс, 1981, с. 137 - 141.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МИКМАНИПУЛЯТОРОМ(57) Изобретение относится к машинонию и может быть использованопрецизионного перемещения виброизованных рабочих органов, например мманипуляторов. Целью изобретения явл деиствия.рабочим м, чтобы онце пебы равно возможолебаний ещаемых ествляют ции рабоеличиной ение двистановлен у управ- величину на и осИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионного перемещения виброизолированных рабочих органов, например микроманипуляторов, установленных на виброизолированном основании.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия за счет исключения возможности возникновения паразитных колебаний объекта и влияния перемещаемых механизмов друг на друга.На чертеже представлена функциональная схема управления перемещаемых объектов презицио нного механизма, например микроманипулятора.Схема содержит платформу 1, установленную на виброизоляторе 2, состоящем из упругого элемента 3 и демпфирующего элемента 4, прецизионный механизм 5, установленный на платформе 1, в состав которого входит перемещаемый объект 6, связанный через управляемый упругий элемент 7 с платформой 1, Схема также содержит исполнительный механизм 8 перемещения Хг объекта 6, размещенный между объектом 6 и платформой 1 параллельно упругому элементу 7, и исполнительный механизм 9 перемещения платформы 1, расположенный между платформой 1 и основанием 10 параллельно виброизолятору 2. Управляющий вход упругого элемента 7 подключен к выходу сумматора 11, входами подключенного к выходам преобразователя 12 перемещения и источника 13 опорного напряжения. Выход преобразователя 12 также подключен к одному входу блока 14 управления, а его вход - к датчику 15 перемещения объекта 6. Выход формирователя 16 управляющего напряжения подключен к управляющему входу исполнительного механизма 8, через блок 17 коррекции, имеющий коэффициент, равный соотношению вг/а 1 величин масс тг перемещаемого объекта 6 и т 1 прецизионного механизма 5 вместе с платформой 1 - к управляющему входу исполнительного механизма 9, а через блок 18 двухкратного интегрирования - к второму входу блока 14 управления, выходом подключенного к управляющему входу формирователя 16. Способ реализуется следующим образом.Для стабильного перемещения виброизолированного объекта 6 необходимо воздействовать на объект 6 таким усилием Р(1), при котором в системе (объект 6 - упругий элемент 7) не возбуждаются паразитные резонансные колебания, Это достигается лишь в том случае, если ускорение объекта 6, вызванное воздействием управляющего усилия Г (1), в начале и конце перемещения объекта 6 равно нулю. Это, условие удовлетворяется следующим законом изменения ускорения:о щхг=0 ьп --о Т при 1(0;при 01 Т;5 при 1)Т,где хг - максимальное значение ускоренияобъекта 6;Т - длительность периода сигнала управления.Для получения такого закона ускоренияхг с помощью блока 16 формируют электрический сигнал по формулеЦ 7 =1 гх з 1 п -г%,15при 1(0;при 01 Т;при 1)Т,где 1.1 м - амплитудное значение сигналауправления,и подают на исполнительный механизм 8,преобразующий электрический сигнал (Л, всилу Г(1), перемещающую объект 6. Математически эту функцию силы можно представить формулой25 о уГ (1) =оз 1 п ,1, 1 при 1(Т;при 01 Т;при 1(Т,30 где Г(1) =КЮх,г О= Кг-хор ))Кг - линейный коэффициент преобразования исполнительного механизма 8;Го - амплитудное значение силы, приложенной к объекту 6. Составляющая силы от движения массы тг системы Г(1) =гпгхг, откуда хг= -- 1 Л, . туг 40 Таким образом, управляющий сигнал 11 пропорционален ускорению хг объекта 6.Так как объект 6 упруго подвешенотносительно платформы 1, то, управляя 4 движением массы гпг силой Р(1), необходимо одновременно управлять величиной упругости элемента 7. Для этого измеряют перемещение хг объекта 6 с помощью датчика 15, преобразователем 12 преобразуют это перемещение в электрический сигнал 1.)хи после суммирования этого сигнала с напряжением источника 13 опорного напряжения управляют величиной жесткости упругого элемента 7. Источник 13 опорного напряжения необходим для установления положения объекта 6 в исходное по ложение равновесия, т. е. при Р(1) =0 необходимо добиться, чтобы 11, =О. Математически сигнал перемещения 1), можно представить следующим образом:11 х пропорционально ускои 11 ха пропорционально пеобъекта 6. Для компенсации влияния перемещения объекта 6 на положение платформы 1, на которой находится прецизионный механизм 5, сигнал формирователя 16 через блок 17 коррекции подают на управляющий вход исполнительного механизма 9, который пере мещает платформу 1 синхронно с перемещением объекта 6. Наличием блока 17 учитывается разница масс перемещаемого объекта 6 и платформы 1 с прецизионным механизмом 5. Поэтому при перемещении объекта 6 на величину х 2 переме щение платформы 1 должно быть х 1=0. С помощью блока 14 управления задаются величинами х и длительностью Т перемещения объекта 67 При этом величина сигнала 1.1 х. определяется после сравнения двухкратно проинтегрированного управляющего сигнала формирователя 16 с выходным сигналом преобразователя 12. 4формула изобретенияСпособ управления микроманипулятором, преимущественно с вертикально перемещаемым виброизолированным рабочим органом, установленным на виброизолированном основании, заключающийся в том, что рабочему органу сообщают направленное перемещение в соответствии с заданныю законом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, управление движением рабочего органа осуществляют по законуо дг (1) = 1 Р 1 --о где Ео - амплитуда силового воздействия;Т - длительность периода закона управления;1 - текущее время,при этом осуществляют по тому же закону,умноженному на соотношение величин массрабочего органа и основания, управление движением основания, а жесткостьвиброизоляции рабочего органа изменяют всоответствии с величиной перемещения рабочего органа относительно основания.Составитель И. АфонинРедактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор В. РоманенкоЗаказ 6647/19 Тираж 908 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4