Устройство для управления приводом робота

Номер патента: 1580317

Авторы: Беляков, Емельянов, Исаков, Коровин, Кузнецова, Сизиков

ZIP архив

Текст

.А. Иса 1/00,Ы к абытьнии сумматор егратор 3, илитель 6 пода элект ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ РОБОТА(57) Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано при создании различных робототехнических систем. Цель изобретения состоит в повышении динамической точности управления приводным электродвигателем. Для этого в устройство, содержащее первый сумматор, первый блок умножения, интегратор, второй сумматор,Изобретение относится втоматическому управлению и может использовано, например, при созда различных робототехнических систем.Целью изобретения является повышение динамической точности управления приводным электродвигателем при вариациях параметров электродвигателя и изменении момента нагрузки на выходном валу электродвигателя.На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит первый1, первый блок 2 умножения, интвторой сумматор 4, усилитель 5, ус 6 05 В 11/00, В 25 Л 13/00 усилитель мощности, электродвигатель, датчик тока, третий сумматор, первый компаратор и первый корректирующий блок, дополнительно введены второй блок умножения, второй компаратор, логический блок, ключ, второй корректирующий блок и четвертый сумматор. Таким образом, в устройстве формируется сигнал управления электродвигателем, содержащий сумму сигнала, пропорционального сигналу рассогласования, сигнала, пропорционального интегралу от сигнала рассогласования, и сигнала операторно-координатной обратной связи, Построенный таким образом сигнал управления электродвигателем позволяет парировать изменения параметров электродвигателя за счет изменения весового коэффициента при интегральной составляющей, а также неконтролируемые изменения моментных возмущений и возмущения, вызванные наличием проти- воЭДС электродвигателя. 1 з,п. ф - лы, 1 ил. мощности, приводной электродвигатель 7, датчик 8 тока, третий сумматор 9, первый компаратор 10, первый корректирующий блок 11, второй блок 12 умножения, второй компаратор 13, логический блок 14, ключ 15, второй корректирующий блок 16 и четвертый сумматор 17.Логический блок 14 содержит блоки 18 и 19 умножения, компаратор 20 и задатчик 21.Устройство рабо тает следующим обрапервый вход первого сумматора 1 я сигнал заданного значения тока двигателя, например, от регулятораО 1 +1109)0 -1,0 О 011(р)1Т 1 р+1г+1, при 01 О,-1, при 01О 50 55 скорости, Сигнал с датчика 8 тока, пропорциональный величине тока, протекающего через якорную обмотку электродвигателя, поступает на второй вход первого сумматора 1, Сигнал рассогласования между заданным и действительным значением тока, определяемый в сумматоре 1, усиливается в усилителе 5 и через второй сумматор 4 и усилитель б мощности поступает на обьект управления - электродвигатель 7 (постоянного тока), вызывая увеличение тока в его якорной обмотке.Выходной сигнал третьего сумматора 9 имеет вид 09=01+К 104 - К 208;где К 1, К 2 - коэффициенты усиления третьего сумматора по соответствующему входу,которые выбираются исходя из параметровэлектродвигателя 7 и усилителя 6 мощности;01, 04, 08 и 09 - соответственно выходные напряжения блоков 1, 4, 8 и 9,Компаратор 10 реализует функцию01 о=Я дп 09, т.е. Единичный выходной сигнал поступает на вход корректирующего блока 11, реализующего передаточную функцию вида причем Т 1Тэм,ягде Тэм= -- электромагнитная постояннаяКявремени электродвигателя,Сигнал с блока 11 поступает на блок 12умножения, где умножается на выходнойсигнал компаратора 13 (01 з), соответствующий знаку сигнала рассогласования устройства, т,е,01 з=йдп 01, т,е. В результате этого знак выходного сигнала блока 12 умножения обеспечивает отрицательность обратной связи в контуре координатно-операторной обратной связи.Выходной сигнал блока 12 умножается в блоке 2 умножения на сигнал рассогласования и поступает на вход интегратора 3, выходной сигнал которого является интегральной составляющей сигнала управления электродвигателем 7. В сумматоре 4 осуществляется суммирование пропорционал ь 5 10 15 20 25 30 35 40 ной и интегральной составляющих сигнала управления электродвигателем.Выходной сигнал сумматора 9 характеризует в каждый момент времени "расстояние" до линии переключения, определяемой весовыми коэффициентами величин, поступающих на входы сумматора 9.В логическом блоке 14 на основании информации о знаке и "расстоянии" изображающей точки до линии переключения, а также информации о знаке сигнала рассогласования формируется сигнал операторнокоординатной обратной связи (ОКОС).Умножая выходной сигнал сумматора 9 на его знак (выходной сигнал компаратора 10 соответствует знаку 09), на выходе блока 18 умножения получается модуль выходного сигнала сумматора 9. В блоке 19 умножения этот сигнал умножается на сигнал, соответствующий знаку сигнала рассогласования устройства (01 з)В результате этого на первом выходе логического блока 14 (выход блока 19 умножения) формируется сигнал ОКОС, осуществляющей парирование неконтролируемых моментных возмущений на выходном валу электродвигателя.Вид сигнала ОКОС определяется в логическом блоке 14 по величине сигнала с выхода сумматора 9 (09).Если модуль09 021, где 021 - величина порогового сигнала, задаваемого задатчиком 21, ключ 15 разомкнут и на сумматор 17 поступает только сигнал с выхода блока 19 умножения с весовым коэффициентом К 8, Если 09 021, ключ 15 замкнут и на входы сумматора 17 поступают сигналы с выхода ключа 15 с весовым коэффициентом К 4 и с выхода корректирующего блока 16 с весовым коэффициентом, равным 1.,Следовательно, сигнал ОКОС определяется как К 809 3 дп 01, 09021;(К 8+К 4+В 16(р).093 дп 0109021 р гДЕ %18(р) -1передаточная функТ 2 р +1ция корректирующего блока 16;Т 2=Т м,Тм - механическая постоянная времени электродвигателя,К 4 и К 8 - коэффициенты усиления сумматора 17 по соответствующему входу, выбираемые в зависимости от параметров электродвигателя 7 и диапазона действующих моментных возмущающих воздействий.При подаче на первый вход первого сумматора 1 сигнала типа(1) напряжение на выходе сумматора 9 положительно, Сигнал, соответствующий знаку этого сигнала, с выхода компараторэ 10 поступает на вход кор ректирующего блока 11, выходной сигнал которого плавно увеличивается, увеличивая сигнал, поступающий на вход интегратора 3, следовательно, и величину интегральной составляющей сигнала управления. 10ПРи 10 в021, ключ 15 РазомкнУт и сигнал управления электродвигателем определяется как151Оупр = К 501+ К 7 Х 01,011 б 1+о+КО Од 89 п 01,20где К 7 - коэффициент усиления сумматора 4по соответствующему входу, выбираемыйисходя из требований, предьявляемых к виду переходного процесса и параметровэлектродвигателя 7.Второе слагаемое сигнала управленияпозволяет парировать изменение параметров электродвигателя, а третье - неконтролируемые изменения моментныхвозмущающих воздействий,В процессе отработки устройством заданного значения тока уменьшается сигналрассогласования (01), увеличивается значение выходной координаты (Ов) и сигнал (Од) о 5на выходе сумматора 9 изменяет свой знак.Изменение знака 09 приводит к изменениюзнака выходного напряжения второго компаратора 10 и выходной сигнал второгокорректирующего блока 11 плавно уменьшается, уменьшая тем самым интегральнуюсоставляющую сигнала управления электродвигателем.При дальнейшей отработке заданногозначения тока изменяется знак интегральной составляющей, что приводит к уменьшению значения сигнала управленияэлектродвигателем по мере приближениявыходной координаты к заданному значению,50Уменьшение значения сигнала 09 приводит к тому, что выполняется условие09021 и сигнал управления электродвигателем определяется как55Оупр = К 501 + К 7, 01 011 С 11+ о+ В/16099 п 01 .Четвертое слагаемое сигнала управления увеличивает составляющую сигнала управления, парирующую изменения моментных возмущающих воздействий,Пятое слагаемое позволяет парировать не только моментные возмущения, но и возмущения, вызванные наличием противо- ЭДС в электродвигателе и погрешностью определения скорости изменения тока электродвигателя, причем введение первого корректирующего блока 16 позволяет уменьшить перерегулировэние, вызванное изменением моментных возмущений.В установившемся режиме в устройстве устанавливается постоянный коэффициент при интегральной составляющей и некоторое постоянное значение сигнала ОКОС,В случае изменения сопротивления Я, вызванное как девиацией Кя, так и разбросом значений И для многодвигательных роботов, например ромбических манипуляторов, изменяется момент изменения знака сигнала 09, т.е. изменяется весовой коэффициент при интегральной составляющей сигнала управления электродвигателем, обеспечивая тем самым инвариантность показателей качества переходного процесса к изменению сопротивления якорной цепи электродвигателя.Формула изобретения1, Устройство для управления приводом робота. содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, интегратор, второй сумматор, усилитель мощности и электродвигатель, последовательно соединенные датчик тока, третий сумматор, первый компаратор и первый корректирующий блок, при этом выход первого сумматора через усилитель соединен с вторым входом второго сумматора, один из входов первого сумматора связан с входом устройства, а его другой вход подключен к выходу датчика тока, вход которого соответствующим образом связан с электродвигателем, кроме того, соответствующие входы третьего сумматора соединены с выходами первого и второго сумматоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности, оно снабжено вторым блоком умножения, вторым компаратором и последовательно соединенными логическим блоком, ключом, вторым корректирующим блоком и четвертым сумматором, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора, при этом первый вход логического блокаСамборская рект каз 2011 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 подключен к выходу третьего сумматора, второй вход логического блока соединен с выходом первого компаратора, а его третий вход - с выходом второго компаратора, вход которого соединен с выходом первого сумматора и первым входом первого блока умножения, второй выход логического блока соединен с управляющим входом ключа, остальные входы четвертого сумматора связаны соответственно с первым выходом логического блока и выходом ключа, причем выход второго. компаратора через второй блок умножения соединен с вторым входом первого блока умножения, а второй вход второго блока умножения подключен к выходу первого корректирующего блока,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит последовательно соединенные задатчик и компаратор, а также последовательно соединенные два блока умножения, входы первого из которых соединены с первым и 10 вторым входами логического блока, э второй вход и выход второго - соответственно с третьим входом и первым выходом логического блока, причем выход первого из блоков умножения через компаратор связан с 15 вторым выходом логического блока,

Смотреть

Заявка

4358209, 05.01.1988

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ М-5671

ЕМЕЛЬЯНОВ СТАНИСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ, БЕЛЯКОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, ИСАКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, КУЗНЕЦОВА ЛЮДМИЛА ГРИГОРЬЕВНА, КОРОВИН СЕРГЕЙ КОНСТАНТИНОВИЧ, СИЗИКОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B25J 13/00, G05B 11/00

Метки: приводом, робота

Опубликовано: 23.07.1990

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1580317-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-privodom-robota.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для управления приводом робота</a>

Похожие патенты