Устройство для управления приводом робота

(54) УСТРОЙСТВОВОДОМ РОБОТА АВЛЕНИЯ ЛРИас и можетприводах Цельюние то я у ержит иатор Фиа.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится автоматического управления быть использовано в электро промышленных манипуляторов, изобретения является повыше ности устройстваУстройств равления приводом робота со первый сумматор 1, диАФерен.10 скорости, датчик 11 тока, датчик12 ускорения, объект 13 управления,первый блок 14 деления, вычислительный блок 15, который содержит третийсумматор 16, интегратор 17, второйблок 18 деления, первый релейныйэлемент 19, источник 20 опорногонапряжения, третий блок 21 умножения,четвертый сумматор 22, второй усилитель 23, пятый сумматор 24, третийблок 25 деления, первый выпрямитель26, первый нелинейный элемент 27,Изобретение относится к областисистем автоматического управленияприводом, может быть использована в 25электроприводахпромышленных манипуляторов и является усовершенствованием устройства по основному авт. св.У 1405023.Цель изобретения - повышение точности.На фиг1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 -" кинаматическая схема исполнительного органа робота, управляемого с помощьюпредлагаемого устройства,Устройство для управления приводом робота содержит первый сумматор1, .дифференциатор 2, первый блок 3умножения, второй сумматор 4, апериодическое звено 5, второй блок 6 умножения, первый усилитель 7, электродвигатель 8 с редуктором, датчик 9положения, датчик 10 скорости, датчик11 тока, датчик 12 ускорения, объект13 управления, первый блок 14 деле.ния, вычислительный блок 15,Вычислительный блок 15 содержиттретий сумматор 16, интегратор 17,второй блок 18 деления, первый релейный элемент 19, источник 20 опорногонапряжения, третий блок 21 умножения,четвертый сумматор 22, второй усилитель 23, пятый сумматор 24, третийблок 25 деления, первый выпрямитель26, первый нелинейный элемент27,первый элемент 29 выборки-хранения,второй нелинеиный элемент 29, четвертый релейный элемент ЗО, третий репервый элемент 28 выборки-хранения,второй нелинейный элемент 29, четвертый 30 и третий 31 релейные элементы, второй элемент 32 выборкихранения, четвертый блок 33 умножения, второй выпрямитель 34, моментный вход 35, вход 36 скорости и вход37 ускорения вычислительного блока15, первый 38, второй 39 и третий 40выходы вычислительного блока 15,Изобретение позволяет повысить точностьработы электроприводов роботов прискоростях, близких к нулю. Это обеспечивается за счет исключения операции деления на малую величину и засчет сохранения знаков делимого и делителя, 2 ил. лейный элемент 31, второй элемент 32выборки-хранения, четвертый блок 33умножения, второй выпрямитель 34, моментный вход 35, вход 36 скорости ивход 37 ускорения вычислительного блока 15, первый, второй и третий 38-40выходы вычислительного блока 15.Устройство работает следунщимобразом,Сигнал ошибки Е после коррекциипоступает на электродвигатель Я с редуктором. Электропривод при работе сразличными грузами, а также за счетвлияния степеней подвижности исполнительного органа, обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах,Это снижает качественные показатели электропривода и приводит к потере устойчивости его работы. Для динамической и статической коррекции свойств замкнутого контура вычислительный блок вырабатывает соответствующие сигналы, смысл введения которых вытекает из следующих соображений.Рассмотрим устройство для управления приводом робота относительно вертикальной оси его исполнительного органа (фиг. 2). Этот привод управляет обобщенной координатой В, Следует отметить, что рассмотренная схема является типичной для отечественныхВи зарубежных промышленных роботов, работающих в цилиндрической системе координат, Данная конструкция исполнительного органа поэзо.яет также осуществлять вертика 1 лов прямолиней-1 р / Мссрпри О Пвыке 40 17 имеемдр + Н)М8 деления На выходе интегратора сигнал др(1 + Е )Й = ( а на выходе второго блок сигнал 1 Р + Н.ЯВыходной сигнал перво го элемента имеет вид д(1 + Н )ЫМде,1К Ы 1 о нелинеино+ ( М стр /з 8 п сумматора 1 Третии вход третьеимеет коэфАициент усиего первый (отрицателкоэффициент усилениясигнал первого релейнподаваемый на второйвход третьего сумматоется по закону при о6 М (-6ения Км р, аный) вход -к 1 р. Выходнойго элемента 19отрицательный)а 16, Аормируное перемещение груза (обобщенная координата 8) и его горизонтальное прямолинейное перемещение (обобщенная координата 8 5) .Следует отметить, что моментные характеристики привода, управляющего координатой 8 соответственно зави,сят от изменения координат 8 и 8. В связи в этим для качественного управления координатой 8, необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения координат 8 з и 8 з на динамические свойства привода поворота.В ряде работ отмечается возможность представления движущего момента электродвигателя в следующем виде: Мд =К 1 =1 ос + М(з. + Кс + 1 Мстр/ з 18 п ", (1) где К,д - коэфАициент противоЭДСэлектродвигателя ЯрВ - активное сопротивление якорной обмотки электродвигателя 8,Из выражения (2) видно, что параметры корректирующего устройства (Ь и Н ) необходимо непрерывно подстраивать под их текущие значения Н)У Ро 1 1( )У ф С учетом ряда соображений (согласно известному изобретении) выражение (1) можно свести к виду- полый момент, развиваемыйэлектродвигателем 8,К - моментный коэфАициент,Я,Й- соответственно угол, скорость и ускорение вращения,вала двигателя;Е - момент инерции ротораэлектродвигателя 8 и вра 10 щающихся частей механической передачи,др - передаточное отношение редуктора,Кь - коэфАициент вязкого трения;М- момент сухого трения (Ки Истр приведены к валудвигателя);- ток электродвигателя 8.20 Корректирующее устройство преобразует сигнал О во входной сигналэлектродвигателя 8: 35 На выходе третьего сумматора 16 формируется сигнал,равный%1 р(Мдь Кв 1 р / Мстр/ з 18 п О где 6 - задаваемая малая постояннаположительная величина. Первый выпрямитель 26 и первый нелинейный элемент 27 предназначены для обеспечения качественной работы вто 154 1554рого блока деленияЭта цель достигается, если на его входы подаются сигналы постоянных знаков. Причем на вход делителя не должен подаваться сигнал меньше величины 6 . Последнее условие обеспечивается первым нелинейным элементом 27, с выхода которого всегда поступает сигнал 5,Выходной сигнал второго нелинейного элемента 29 имеет вид(К 1;( ) ЬП ьы" 29 о при1 о(где К ) О - постоянная величина,1При уменьшении величины1 ниженекоторого допустимого значения Ьвторой нелинейный элемент 29 переводит первый элемент 28 выборки-хранения в режим.запоминания.При этом навыходе этого элемента сохраняется.ето значение 1 д Р + Н, которое былоизмерено в момент отключения второго 25нелинейного элемента 29. При увеличении 1 о в некоторый момент (который определяется значением Ь )вновь срабатывает второй нелинейныйэлемент 29 первый элемент 28 выбор1ки-хранения переводится в режим слежения, и схема опять воспроизводиттекущее значение 11.р + Н,В течение времени отключения схемы измерения 1 р + Н (скорость дви, Яжения с меньше ь ) может произойти изменение его истинного (текущего) значения на некоторую величину.Это может привести к снижению качества работы привода. Однако предполагается, что величина 6 является дос.таточно малой, т.е. рабочие скоростинаходятся далеко за указанным пределом, а уменьшение М 1 до величины ьвозможно только перед остановкой и 45реверсом привода. В случае резкогоизменения 1 р + Н в режиме остановки электропривода предлагаемая коррекция по истечении некоторого малогопромежутка времени настроится на но 5 Овое значение 1 р + Н, т,е, работоспособность и качественные показатели работы привода будут полностьювосстановлены,После перемножения 1 р + Н (втретьем блоке 21 умножения) на сигналИ2М имеем (1 р +Н) Й,а на выходе чет-1вертого сумматора 22 ьр 1 М= Ьъ.Поскольку сигнал и Я может иметь ра зные знаки, то сохраняется только его модуль с помощью второго выпрямителя 34. Как и ранее, поделив сигнал 1 Ь с 1 на 1 Й 1 в третьем блоке 25 деления, на его выходе получаем сигнал, равный Ь. Взятие модулей соответствующих сигналов осуществляется также с целью повышения точности работы третьего блока 25 деления. Третий 31 и четвертый 30 репейные элементы позволяют восстановить знак текущего значения и, которое окончательно формируется на выходе четвертого блока 33 умножения. Подав сигнал Ь на вход пятого сумматора 24 с коэффициентом усиления, равным К, и сложив его с сигналом источника 20 опорного напряжения, равным (КмКд +ф+ ККр,)р, на выходе пятого сумматора 24 получаем сигнал КК ф +Е(КьРр+ + Ь), Пропустив этот сигнал через второй усилитель 23 с коэффициентом усиления 1/(К,Крр), на его гыходе получаем сигнал, равный коэффициентуусиления последогате,цьного корректирующего звенаК К,чК,д+ 1(,(К + Ь, )КкортКяф1 выргжение (21Поделив сигнал с выхода первогоэлемента 28 выборки-хранения, равный11 р + И, на сигнал с выхода пятогосумматора 24, равный КиКв 1 р + + К(К 1 р + Ь), на выходе первого блока 14 деления имеем сигнал (1 ++ Н)/(КК, + К,(к, + Ь .Работа привода при скоростях движения, больших предельного значения6, протекает так же, как в основномустройстве. Введение новых элементовне изменяет сущности работы всейсистемы, а только существенно повышает точность ее работы за счет,. устранения ошибок, обусловленных погрешностями при выполнении операций деления. Эти погрешности приводят к ухудшению качества управления не только при малых значениях Й , так как вызывают часто недопу тимое остаточное параметрическое возмущение системы уже и при работе наЬ,Формула изобретенияУстройство цзя . правпг ния приводом робота пс авт. .в. М 1405023,сановКоррект А.йбручар каз 278 Тираж б 62 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 9 154 о т л и ч а ю щ е е, с я тем, что, сцелью повышения точности, вычислительный блок содержит третий-пятый сумматоры, интегратор, два блока деления, третий и четвертый блоки умножения, три релейных элемента, второй усилитель, источник опорного напряжения, два нелинейных элемента и два элемента выборки-хранения, источник опорного напряжения соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого через второй усилитель соединен с первым выходом вычислительного блока, третий выход которогр соединен с входом второго усилителя, вход скорости вычислительного блока через первый релейный элемент соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом интегратора и первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, выход четвертого блока умножения соединен с информационным входом второго элемента выборки-хранения, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, моментный вход вычислительного устройства соединен с третьим входом третьего сумматора, первый вход которого соединен с входами первого и 1554 1 Овторого нелинейных элементов и входами первого и четвертого релейных элементов, вход ускорения вычислительного блока соединен с входом третьего 5блока умножения, выход второго нелинейного элемента соединен с управляющими входами второго и первого элементов выборки-хранения, информационный вход которого соединен с выходом второго блока деления, вход делителя которого объединен с входом делителя третьего блока деления и соединен с выходом первого нелинейного элемента, выход четвертого сумматора через третий релейный элемент соединен с первым входом четвертого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого релейного элемен та, выход четвертого сумматора черезвторой выпрямитель соединен с входом делимого третьего блока деления, выход которого соединен с третьим вхо ф дом четвертого блока умножения, вы-25 ход интегратора через первый выпрямитель соединен с входом делимого второго блока деления, а выход первого элемента выборки-хранения соединен с вторым входом третьего блока умножения и с вторым выходом вычислительно го блока.