Система управления положением объекта

(еЯ 1)5 б 05 О 3 0 ЕТЕНИ аники АН СССЮ, Рачков ство СССР/00, 1987,Ж Ж льная ления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетел1409975, кл. 6 05 Р Изобретение относится к системам управления приводом промышленного робота, может быть использовано при создании гибких автоматизированных производств с применением электромеханических манипуляторов и является дополнительным к основному авт. св.1409975.Целью изобретения является повышение точности системы.На чертеже изображена функциона схема предложенной системы управ положением объекта.Система содержит датчик 1 угла и датчик 2 угловой скорости, установленные на манипуляторе 3 и соединенные соответственно с блоком 4 иНвертирования и с релейным элементом 5, вход которого соединен через блок 6 возведения в квадрат с первым входом сумматора 7 и через блок 8 формирования абсолютного значения переменной - с первым входом блока 9 умножения. Выход блока 4 связан через первый вход сумматора 10 с блоком 11 возведения в квадрат, который связан через второй вход сумматора 7 с первым входом компаратора 12. Выход(57) Изобретение относится к системам управления приводом промышленных роботов, может быть использовано прн создании гибких автоматизированных производств с применением электромеханических манипуляторов и является усовершенствованием изобретения по авт. св.1409975. Цель изобретения - повышение точности системы. Поставленная цель достигается тем, что в систему дополнительно введеы два блока умножения, два компаратора, репейный элемент, сумматор, задатчик, а также элемент И. 1 ил. блока 4 соединен также через первыи вход сумматора 13 с управляющим входом релейного элемента 14, пергьй вь:ход которого связан с управляюшим входом релейного элемента 15, а второй и третий выходы соответственно с первым и вторых 1 ходами блока 16 умножения. Выход ока 16 соединен с первым информационн,",; входом релейного элемента 15, имеющего выход на блок 17 исполнительных органов. Выход блока 9 связан через первый вход сумматора 18 с блоком 19 логарифмирования, выход которого через первый вход сумматора 20 соединен с первым входом блока 21 умножения. Второй и третий входы блока 21 подключены соответственно к первому и второму выходам релейного элемента 5 и через инверторы 22 и 23 соответственно к первому и второму входу блока 24 у:ноеня. Выход блока 21 соединен со втор входом сумматора 13. Второй вход блока ,низа через инвертор 25 с выходом сх;ока и задатчик 26 подключен ко вторым вход 1 блоков 9, 1 О, 12 и 18, к первому и второмх информационным входам релейных элементов 5 и 14, ктретьим входам блоков 13, 16 и 24 и к четвертому входу блока 21. Выходы блоков 12 и 15 соединень соответственно с управляющим и одним из информационных входов релейного элемента 27, другой информационный вход которого связан с выходом сумматора 28. Датчикии 2 соединены соответственно с одними из входов компараторов 29 и 30, выходы которых связаны с элементом И 31, выход которого соединен с блоком 17, так же как и выход блока 27. Выходы блоков 1 О и 2 связаны соответственно с одними из входов блоков 32 и 33 умножения, выходы которых соединеы со входами блока 28. Первый выход задатчика 34 связан с блоком 32, третий выход - со блоком 33, а второй выход - с блоками 29 и 30,Система автоматического управления положением функционирует следующим об. разом.Объектом управления является электромеханическая система, состоящая из звена антропоморфного манипулятора, вращающегося вокруг неподвижной оси, и привода, осуществляющего управление этой системой. Блок 7 исполнительных органов включает э,ктродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением и редуктор. Управление осуществляется изменением напряжеия, подаваемого на обмотку якоря электродвигателя. Движение рассматриваемой системы описывается дифференциальными уравнениями(+ л",7)ув ир, (1)- "К+йщ==Г, р=с, (2) где- ток в цепи якоря; Ь - управляюцее 1 апряжеИе; 1 -- момент инерции звена маниулятора относительно оси вращеия; ,7 -- момент инерции якоря электродвигателя и врацаюцихся частей редуктора; р - момегг электромавнитных сил,. приложенных к якорю; и - передаточное число редуктора; и Йиндуктивность и омическое сопротивление обмотки якоря соответственно; и с - постоянные, являющиеся техническими параметрами электродвигателя; ср - угол поворота звена манипулятора,Для большинства электродвигателей, используемых в промышленных роботах, время установления тока в цепи якоря много меньше времени выхода на стационарный режим вращения якоря и много меньше времени транспортной операции, вьполняемой манипулятором. В терминах параметров системы это означает, что при расчетах в уравнении (2) можно пренебречь индуктивностью обмотки якоря и положить /.=-О.Применяя для данной системы известные методы теории оптимального управления, получим следующее решение (закон изменения напряжения на входе электродвигателя) для оптимального по быстродействию перевода объекта манипулирования из произ вольного начального положения в заданное конечное положение р с торможением двигателя в конце процесса при ограничении на максимально допустимое напряжениеl Ядп при фО./= (.7 при 1=0 Лр(0 (3)- С, при 1=ОЛср.: 0где (/ - максимальное значение управляющего напряжения.ф ф ф+ сс пй(1+ иЛ) (,з условия Ы юс Е( -у - п/ где (7 - максима,5 ляющего- коэффицьное значение управнапряжения;иенты в линейном законе управления7= - 1 р - 1(Ч - ). (7)обеспечиваюшие асимптотическую устойчивость конечного состояния (7), т. е, выра жение (6) позволяет учесть ограничениена управляющее напряжение, а закон управления (7) обеспечивает точную обработку заданного положения манипулятора на конечном участке позиционирования.5Сигнал управления (7) формируетсяс помощью блоков 28, 32, 33 и 34. Переключение с управления (3) на управление (7) осуществляется релейным элементом 27, а сигнал останова блока 17 исполнительных Х 1 п(1+ -р) ф (р здпр (4)й5 Для реализации управления вида (3)формируется значение величины ф на выходе блока 13 после преобразования сигналов с датчиков 1 и 2 на блоках 4, 5, 8, 9, 18, 19, 20, 21, 25 и 26 в соответствии с выражением (4). При положительном, отрицательном или нулевом значении величины 1 ссютветственно задействуется один из трех выходных контактов релейного элемента 14 и в соответствии с выражением (3) релейный элемент 15 подает на блок 17 исполнительных органов управляющие сигналы, сформированные блоками 5, 16, 22, 23, 24 и 26, Процесс позиционирования выходит на конечный участок, . когда отрабатывается заданный угол поворота при гашении скорости поворота 1 с заданной промежуточной точностью е, 30 Данное условие соответствует выражению( - )+ рр( (5)Условие (5) реализуется на блоках 6, 7,10 и 12. Компаратор 12 в требуемый момент времени выдает сигнал переключения в блок 27. С семи выходов задатчика 26 сни маются значения постоянных величин соответственно 1; - 1; р; с 7Й(1+и, У .1620996 Формула изобретения Составитель Л. Цал,Текред Л. КравчукТираж аговаКорректор И.,Ь скаПодписноеоткрытияи при ГКНТ СССнаб., д. 4 3Ужгород. ул. Гагарин;., 101 Редактор Л. ЛолиничЗаказ 424 бНИИПИ Государственного к13035, МоеПроизводственно-издательск митета по изобретения: в а, Ж - 35, Ра инская й комбинат Патент, г органов формируется элементом 31 при совпадении сигналов с компараторов 29 и 30, которые фиксируют полную отработку (до нулевого значения) заданных угла и угловой скорости манипулятора. С выходов задатчика 34 снимаются значения постоянных величин , т и О. Таким образом, наряду с оптимальным быстродействием повышается точность позиционированияя манипулятора,Система управления положением объекта по авт. св. М 1409975, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, она содержит дополнительно пятый и шестой блоки умножения, второй и третий компараторы, четвертый релейный элемент, шестой сумматор, второй задатчик, и также элемент И, причем первый вход пятого блока умножения подключен к выходу второго сумматора,второй вход - к первому выходу второго задатчика, а выход - к первому входу шес.того сумматора, второй выход второго задатчика соединен с первыми входами второго и третьего компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходу датчика угла объекта и к выходу датчика угловой скорости объекта, а выходы - к соответствующим входам элемента И, связанного выходом с первым входом блока исполнительных органов, третий выход второго задатчика подключен к первому входу шестого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости объекта, а выход - с вторым входом шестого сумматора, выход третьего релейного элемента подключен к первому информа цион ному входу четвертого релейного элемента, второй информационный вход которого связан с выходом шестого сумматора, управляюший вход - с выходом пер вого компаратора, а выход - с вторым входом блока исполнительных органов.