Обратимая следящая система

О П И,С.А Н ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Р 1 53549 Соаз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05,04.74 (21) 2015478с присоединением заявки1) М. Кл г Ст 05 В 11/01 Государственнаи комитет Совета Министров СССР поделам изобретенийн отнрытнЙ(23) ПриоритетОпубликовано 15.11.76. БюллетеньДата опубликования описания Об.09.7) Заявитель 54) ОБРАТИМАЯ СЛЕДЯ ИСТЕМА оторого кинеой редукторы ельной осями, тственно первторой датчик лока деления Изобретение относитсямавтоматического регулирова яи преимущественно может ов копирующих манипулятор йсвязью между задающим м 5механизмами,Известно устройство, содержащее задающийи исполнительный механизмы, двигатели, редукторы, датчики усилий (моментов) и каналкомпенсации вредных сил сопротивления движению, обеспечивающий увеличение чувствительности систем управления манипулятором1.Указанное устройство включает в себя дваканала управления и предназначено для копирующих манипуляторов, у которых нет механической связи между задающим и исполнительными механизмами. Для копирующих манипуляторов, задающий и исполнительныймеханизмы которого расположены рядом и отделены друг от друга стенкой операторскогопомещения, применение указанной обратимойследящей системы (ОСС) нецелесообразноиз-за значительной ее сложности.Наиболее близкой по технической сущности 25к данному изобретению является система, содержащая первое и второе корректирующиеустройства, выходы которых соединены с соответствующими входами первого сумматора,выход которого через усилитель соединен со 30 входом электродвигателя, вал матически через первый и вто соединен с задающей и исполни на которых установлены соотв вый и второй датчики момента, момента соединен со входом 2. Особенность работы указанной системы обусловлена отличием принципа действия обратимой следящей системы от обычных систем автоматического регулирования одностороннего, направленного действия. Причем этой особенностью обладают все дистанционные копирующие манипуляторы, построенные на базе систем двухстороннего действия, предназначенные для передачи мощности от оператора в нагрузку и от нагрузки к оператору н обеспечивающие помимо копирования, движений воспроизведение усилий нагрузки на руке оператора. ОСС в манипуляторе работают совместно с внешними кинематическнмп цепямн, подключенными к ее входу и выходу, и предназначенными для передачи движений подвижным звеньям исполнительного (задающего) органа манипулятора. Такие кинематические цепи имеют конечную и сравнительно небольшую жесткость и совместно с массой конечных звеньев и перемещаемых грузов образуют механические колебательные цепи с нпз60 65 кими собственными частотами колебаний, зависящими от массы перемещаемого груза.Обеспечение устойчивости работы такой системы основано на использовании известных способов коррекции и сводится к искусственному сужению полосы пропускания частот обратимой следящей системы до величины частоты среза, значительно меньшей, чем наименьшая собственная частота внешней кинематической цепи (с сист.(0,1 0)минкин,).Такой принцип коррекции ОС приводит к резкому ухудшению статических и динамических характеристик системы, что является основным недостатком прототипа.Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности воспроизведения нагрузок на задающем органе системы.Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены второй сумматор, первый и второй переключатели и первый и второй детекторы, входы которых соединены с соответствующими датчиками момента, а выходы - с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с первыми входами переключателей, второй вход первого переключателя соединен с первым датчиком момента, второй вход второго переключателя соединен с выходом блока деления, выходы первого переключателя соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второго корректирующих устройств, а выходы второго переключателя соединены соответственно со вторым входом первого и первым входом второго корректирующих устройств.На чертеже представлена блок-схема обратимой следящей системы.Система содержит кинематическую связь 1, первый и второй редукторы 2, 3, первый и второй датчики момента 4, 5, задающую и исполнительную оси с инерционными массами 6, 7, усилитель 8, электродвигатель 9, блок деления 10, первое и второе корректирующие устройства 11, 12, первый и второй переключатели 13, 14, первый и второй нефазочувствительные детекторы 15, 16, первый и второй сумматоры 17, 18.Система работает следующим образом.При воздействии на рукоятку управления датчиком момента 4 вырабатывается сигнал, который будучи усиленный усилителем 8, воздействует на двигатель 9, заставляя последний вырабатывать момент, помогающий оператору задавать движение. Если на исполнительном органе появится нагрузка, то датчиком моментов 5 будет выработан пропорциональный сигнал, который уменьшит действие датчика 4. При этом произойдет торможение системы до тех пор, пока оператор не приложит дополнительное усилие (момент), пропорциональное величине воздействующей нагрузки,В предлагаемой системе реализованы свойства демпфера собственных частот кинематических цепей,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Этот эффект достигается за счет установки корректирующих устройств 11 и 12 в каждую цепь сигналов датчиков моментов.Корректирующие устройства выполняются таким образом, что их совместное воздействие при определенном направлении передачи энергии образует положительную фазовую область (область опережающей фазы) в фазовой характеристике замкнутой обратимой следящей системы. Для этой цели используются анти- резонансные ЛС-цепи,Однако существование положительной фазовой области при стационарной установке корректирующих цепей будет иметь место только при вполне определенном направлении передачи энергии (от оператора в нагрузку или от нагрузки к оператору).Поэтому для сохранения положительной фазовой области при любом направлении передачи энергии входы корректирующих цепей автоматически подключаются к соответствующим цепям сигналов датчиков моментов в зависимости от направления передаваемой энергии.Для этого датчики моментов 4 и 5 подключаются к входам корректирующих устройств через коммутирующие ключи 13 и 14, управляемые сигналом, знак которого зависит от направления передаваемой энергии.Сигнал, указывающий на направление передаваемой энергии, может быть получен при сравнении сигналов, пропорциональных абсолютным величинам мощностей оператора (Йз, Мз) и нагрузки (О, М), где йз, Р - соответственно скорости оператора и нагрузки; ММ - соответственно моменты оператора и нагрузки.При хорошем демпфировании колебаний внешних кинем атических цепей переходный процесс в системе будет носить апериодический характер. В этом случае информацией направления передачи мощности может служить знак сигнала, полученного от сравнения абсолютных величин сигналов, пропорциональных моментам оператора (М) и нагрузки (М) .С этой целью в схеме в цепи датчиков моментов 4 и 5 устанавливают нефазочувствительные детекторы 15 и 16, а сигнал, полученный после сравнения выходных напряжений детекторов, используется для управления бесконтактными ключами 13 и 14.Степень компенсации вредных сил сопротивлению движения и предлагаемой системе равна 10 против 3, т. е. точность системы повышается по меньшей мере в три раза. Формула изобретенияОбратимая следящая система, содержащая первое и второе корректирующие устройства, выходы которых соединены с соответствующими входами первого сумматора, выход которого через усилитель соединен со входом электродвигателя, вал которого кинематическн через первый и второй редукторы соединен с заРедактор Н. Каменская Корректор Е, Хмелева Заказ 1992/1 Изд, Хе 740 Тираж 1029 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Подписное Типография, и р. Сапунова, 2 да 1 ощей и исполнительной осями, на которых установлены соответственно первый и второй датчики момента, второй датчик момента соединен со входом блока деления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия работы системы в ней установлены второй сумматор, первый и второй переключатели и первый и второй детекторы, входы которых соединены с соответствующими датчиками момента, а выходы - с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с первыми входами переключателей, второй вход первого переключателя соединен с первым датчиком момента,второй вход второго переключателя соединенс выходом блока деления, выходы первого переключателя соединены соответственно с первым входом первого и вторым входом второ 5 го корректирующих устройств, а выходы второго переключателя соединены соответственносо вторым входом первого и первым входомвторого корректирующих устройств.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мо 167230,кл. Сг 05 В 13/02.2. Авторское свидетельство СССР Мв 308627,кл. 21 д 21/32.