Система управления положением объекта

(19) 409 05 0 3/ БРЕТЕНИЯ ИСАНИ ЛИТВУ СВИ Н АВТОРСН л. 926 блем ме СР 2,лированиедвиженийАН СССР.Эпромь Техн УДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт проханикиАН СССР(56) Авторское свидетельство ССУ 1141380, кл. С 05 В 3/00, 198Авторское свидетельство СССРУ 966669, кл, О 05 Р 3/00, 1/08, 19Агейкин Д.И, и др. Датчики систеавтоматического контроля и регулированияМ.: Машгиз, 1969,Игловский И,Г. и др. Справочникпо слаботочным электрическим реле,Л.: Энергоатомиздат, 1984,Кори Г, и др. Электронные аналоговые и цифровые вычислительные машины. М.: Мир, 1967.Аветисян В,В. и др. Модеи оптимизация транспортныхппленного робота, - Извкибернетика, 1986, У(54 ) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к системам управления приводом промышленного робота и может быть использованопри создании гибких автоматизированных производств с применением электромеханических манипуляторов, Цельизобретения - обеспечение возможности оптимального по быстродействиюпозиционирования манипулятора, Длядостижения поставленной цели в систему дополнительно введены три сумматора и релейный элемент, а такжечетыре блока умножения,.четыре блокаинвертирования, два блока возведенияв квадрат, блок Формирования абсолютного значения переменной, блок логариФмирования, компаратор и задатчик, юев1 ил.Изобретение относится к системамуправления приводом промышленного ро,бота и может быть использовано при создании гибких автоматизированньж производств с применением электроме 5 ханических манипуляторов.Целью изобретения является обеспечейие возможности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора.На чертеже изображена схема системы управления 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 возведе 25 ния в квадрат, который связан через второй вход сумматора 7 с первым входом компаратора 12, Выход блока 4 соединен также через первый вход сумматора 13 с управляющим входом релей- З 0ного элемента 14, первый выход которого связан с управляющим входом релей-ного элемента 15, а второй и третий выходы - соответственно с первым и вторым входами блока 16 умножения, Выход блока 16 соединен через первый информационный вход релейного элемента 15 с блоком 17 исполнительных органов, который соединен также свыходом компаратора 12, Выход блока 9 40 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 умножения. Выход блока 21 соединен с вторым50 входом сумматора 13, Второй вход блока 20 связан через инвертор 25 с выходом блока 9, а задатчик 26 подключен к вторым входам блоков 9, 10, 12 и 18, к первому и второму информационным входам релейных элементов 5 и 14, к третьим входам блоков 13, 16 и 24 и к четвертому входу блока 21.( +и 3 ) у =пр; аЬ - +К.+ап=11; р=с,(г) где Х - ток в цепи якоря;11 - управляющее напряжение;1 - момент инерции звена манипулятора относительно оси вращенияф- момент инерции якоря электродвигателя и вращающихсячастей редуктора;р - момент электромагнитных сил,приложенных к якорю;и - передаточное число редуктора;Ь и К - индуктивность и омическоесопротивление обмотки якорясоответственно;й и с - постоянные, являющиеся техническими параметрами электродвигателя;- угол поворота звена манипулятора.Для большинства электродвигателей, используемых в промышленных роботах, время установления тока в цепи якоря много меньше времени вьмода на стационарный режим вращения якоря и много меньше времени транспортной операции, выполняемой манипулятором. В терминах параметров системы это озна" чает, что при расчетах в уравнении (2) можно пренебречь индуктивностью обмотки якоря и положить Ь=ОПрименяя для предлагаемой системы известные методы теории оптимального Все использованные конструктивные блоки являются стандартными, а вычислительные блоки строятся согласно схемам типовых операторов.Система автоматического управления положением функционирует следующим образом.Объектом 3 управления является электромеханическая система, состоящая из звена антропоморфного манипулятора, вращающегося вокруг неподвижной оси, и привода, осуществляющего управление этой, системой. Блок 17 исполнительных органов включает электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением и редуктор, Управление осуществляется изменением напряжения, подаваемого на обмотку якоря электродвигателя. Движение рассматриваемой системы. описывается дифференциальными уравнениями1409975 10 11=11 ,з Кп Ч13=11 макс11 мекс 15 20 25 30 35 45 50 55 управления, получим следующее реше"ние (закон изменения напряжения навходе электродвигателя) для оптимального пЬ быстродействию перевода объекта манипулирования из произвольного начального положения в заданноеконечное положение ц с торможениемдвигателя в конце процесса при ограничении на максимально допустимоенапряжение. при Ю 101при =0 Л Ч с 01 (3) при =0 Л 4) О,где 11 - максимальное значение управляющего напряжения. В( 1+и 3 )11 макс Г ( и ирп ( 1+ - 1 с 1 )- салоп ъ " 11 кс- - -(ЦДзКп 1 ф. (4) макс Для реализации управления вида , (3) формируется значение величины 11 на выходе блока 13 после преобразо-. вания сигналов с датчиков 1 и 2 на блоках 4, 5, 8 и 9, сумматорах 18 и 19, сумматорах 20, 21 и 25 и задат. - чике 26 в соответствии с выражением (4). При положительном, отрицательном или нулевом значении величинысоответственно замыкается 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, б, 22, 23 и 24 и задатчиком 26. Процесс позиционирования заканчивается, когда отрабатывается заданный угол поворота при гашении скорости поворота ц с заданной точностью , Данное условие соответствует выражению(ц-ц)-(е . (5) Условие 5 реализуется на блоке 6, сумматорах 7 и 10 и компараторе 12. Компаратор 12 в требуемый момент времени выдает сигнал останова в блок исполнительных органов, С семи выходов задатчика 26 снимаются значения постоянных величин соответственно 1,Р(1+и ЗЮмакс, , по1 У л 1 ЦВШАМ Шфф .макс суп 5ф 11максТаким образом, благодаря реализации оптимального управления достигается максимальное по быстродействию позиционирование звена манипулятора.Управление получено при условиях, исключающих взаимовлияние различныхстепеней свободы манипулятора, и можетбыть использовано независимо для позиционирования многозвенного манипу.лятора. Формула изобретения Система управления положением объ. - екта, содержащая датчик угла и датчик угловой скорости объекта управления, два сумматора, два релейных элемента и блок исполнительных органов, соединенный выходом с входом объекта управления, при этом выход первого сумматора соединен с управляющим вхо" дом первого релейного элемента, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности оптимального по быстродействию позиционирования манипулятора, в неевведены дополнительно три сумматора и релейный элемент, а также четыре блока умножения, четыре блока инвертирования, .два блока возведения в квадрат, блок фор- мирования абсолютного значения переменной, блок логарифмирования, компаратор и задатчик, причем выход датчика угла объекта управления соединенчерез первый блок инвертирования спервыми входами первогои второго сумматоров, выход датчика угловой скорости объекта управления соединен с управляющим входом второго релейногоэлемента и с входом блока формирования абсолютного значения пЕременной,40 связанного выходом с первым входом первого блока умножения, а через пер"вый блок возведения в квадрат - с первым входом третьего сумматора,второй вход которого соединен с выходом второго блока возведения в квадрат, подключенного входом к вьгходу. второго сумматора, а выход - спервым входом компаратора, выход которого подключен к первому входу блока исполнительных органов, первый выход первого релейного элемента соединен с управляющим входом третьегорелейного элемента, второй и третийвыходы - с первым и вторым входамисоответственно второго блока умножения, выход которого связан с первыминформационным входом третьего релей-,ного элемента, подключенного выходом .к второму входу блока исполнительных1409975 ход которого связан с вторым входомпервого сумматора, причем первыйвыход задатчика связан. с первыми информационными входами первого и второго релейных элементов и с вторымвходом четвертого сумматора, второйвыход - с вторыми информационнымивходами первого и второго релейныхэлементов, третий выход - с вторымвходом второго сумматора и с третьимвходом первого сумматора, четвертыйвыход - с третьими входами второго ичетвертого блоков умножения, пятый,шестой и седьмой выходы - соответственно с четвертым входом третьегоблока умножения и с вторыми входамикомпаратора и первого блока умноженияставитель Л.Цаллагов Лончакова оррект ехред Л.Сердюкова едактор Е,Копча аказ 3477/42 аж 866 одписно ВНИИПИ Государств по делам изобр3035 Москва, Жмитета открыт ного коений иРаушская аб. роизводственно-полиграфическое предприят органов, первый и второй выходы второго релейного элемента соединены соответственно с первым и вторым входами третьего блока умножения и черезвторой и третий блоки инвертирования - с первым и вторым входами четвертого блока умножения, выход которого связан с вторым информационнымвходом третьего релейного элемента,выход первого блока умножения соединен с первым входом четвертого сумматора и через четвертый блок инвертирования с первым входом пятого сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока логарифмирования,соединенного входом с вьходом четвертого сумматора, а выход - к третьемувходу третьего блока умножения, выУжгород, ул. Проектная, 4