Устройство для управления электроприводом робота

Устройство работает следующим образом.В исходном статическом состоянии системы на выходах датчиков 12, 20 и 14 угловой скорости, углового ускорения вращения.и тока сигналы равны нулю. На выходе датчика 9 углового положения сигнал соответствует фактическому угловому положению выходного вала редуктора 7. На выходе задатчика 23 установлен положительный уровень сигнала, значение которого будет определено ниже. При этих условиях выходной сигнал блока 21 выборки-хране ния равен нулю. Второй функциональный преобразователь 32 реализует вычисления по формуле у = Гх. Поэтому с выхода сумматора 31 на первый вход первЬго блока 1 умножения поступает 20 сигнал С, в начальный момент времени (исходное состояние, системы) также равный нулю. Сигнал 8 на выходе первого релейного элемента 3 равен(1)8 =Е+ Е Сэгде Е= (Р - о - сигнал рассогласования (ошибка) системыпо угловому положению, устанавливающийся на выходесумматора 10;(Г - о КР) - сигнал рассогласовайия системы поскорости на выходе суммато. 35ра 15;К - коэффициент передачи редук-Ртора 7,.Отметин,.что коэффициенты по первому и второму входам сумматора 10, 40 по второму входу сумматора 15 настраиваются равными 1, а по первому входу сумматора 15 КВ исходном состоянии программные задающие сигналы яр я я соответст 45 венно равны нулю. Как уже отмечалось на выходе блока 21 выборки-хранения в исходном положении системы сигнал равен нулю, следовательно, и на выхо-. дах выпрямителей 25 и 29 сигналы также равны нулю. В результате на электродвигатель б напряжение не подается.Прежде чем перейти к непосредственному рассмотрению работы системы целесообразно получить и проанализи 55 ровать некоторые поясняющие соотношения, Динамика нескорректированного электропривода постоянного тока независимого возбуждения с печатным илиполым якорем может быть достаточно полно (с учетом того, что для указанных типов электродвигателей индуктивность пренебрежительно маля) описана следующей системой дифференциальных ур авн енийЕ=Е,(2) Е 2=-ат Е +М+С - ЬБ1 ) где КмК + ВК 6 КзКРКмат= 1 К,Ь= Е Е КМ= - -И, С=я+а, Б, М"= 8 .8 (О() - символ дифференцирования повремени;К - активное сопротивление якорнойцепи электродвигателя 6;К- коэффициент крутящего момента;К,-коэффициент противоЭДС;К - коэффициент передачи усилителя5 мощностиК в коэффицие вязкого трения;М- внешний нагрузочный момент;М в коэффицие, пропорциональныймоменту. сухого трения;1- суммарный приведенный моментинерции ротора электродвигателя 6 и вращающихся частей кинематической передачи;П - управляющий сигнал;К, Р - программные значения углового положения, угловой скоростии углового ускорения вращениявыходного вала редуктора 7,подаваемые на соответствующиевходы устройства.Полагаем, что 1 может дискретнопринимать любые значения из диапазона 1 Е 1 , т. в начале каждогорабочего цикла. Это имеет место вомногих электроприводах манипуляционных роботов, особенно у роботов, работающих в цилиндрической системекоординат,Для возникновения и существованияскользящего режима работы необходимособлюдение условия:+ Е и Е гиперплоскость скольжения (С ) 0 - коэффициент наклона гиперплоскости Я = 0), вдоль которой про- текает скользящий процесс, описывае- . мый для системы (2) уравнением Решение уравнения (4), очевидно, 10имеет вид -сИ)Е = Е.,(о) е ) (5)т.е. скорость затухания монотонногопереходного процесса системы (2) вскользящем режиме прямо пропорциональ. 15на величине с.Для выполнения (3) 11 сформируем ввид для выполнения соотношения (8), (9),(10), а следовательно, и неравенства (3 1 иеобходимо и достаточно удовлетворения условий Решая совместно неравенства (14)(при соблюдении укаэанного выше обя 50зательного условия устойчивости сколь-зящего движения С ) 0), определяемнаибольшее возможное значение козффи"циента с в зависимости от текущегозначения 155 Очевидно, что для выполнения условия (3) с учетом равенства (7) должны выполняться следующие соотношенияТаким образом, для организации. устойчивого скользящего режима в системе (2), протекающего с максимально возможным быстродействием для текущих значений варьируемого параметра с учетом имеющихся ресурсов управ- . ления 0 вида (6), необходимо коэффициент наклона с гиперплоскости пере-, ключения 8 = 0 рассчитывать по (15) с учетом значений параметров а(1), Ь (Т), определяемых по паспортным15533 2 после полож время этого коэффициент передачи по входу сумматора 28 настраивавным Км ККГ, по первоу - равным 1, Коэффициент пело входу квадратора 30 равен Км К ы + Е К ) К . Таким обВна выходе второго функциональеобразователя 32 формируется втором ется р м редачи0,25разом,ного исигнал При сигнале "1 " на выходе третьегорелейного элемента 22 блок 21 выборки-хранения передает с единичным коэффициентом усиления сигнал с выходаблока 18 деления на вход сумматора28, при сигнале Р = О на выходе блока 21 выборки-хранения хранится уровень сигнала, имеющий место в моментпереключения третьего релейного элемента 22.Таким образом, на выходе блока 21выборки-хранения при значенияхМ 41) д будет сигнал, равный текущему 1, при Мдин 1 Й - равен 51.1; 3, где (й) - момент времени, при котором величина модуля Вдвходит в область -Д, +й 1,В процессе движения электродвигателя 6 при некоторой комбинации значений Е и Е происходит смена знакасигнала Б = Е + С Е вызывающаяУпереключение первого релейного элемента 3. Согласно (6) сигнал У на входе усилителя 5 мощности сменит знак, 5а значит изменится и полярность напряжения П на электродигателе 6, т.е,дний йачнет вращаться в противоную сторону, и через некотороесоотношение между Е и Еснова 30изменится .и опять сигнал Б сменитзнак, первый релейный элемент 3 переключится и т,д. В результате возникает скользящий режим и система движется в сторону уменьшения ошибки углового положения Е т.е. отрабатываетзаданный закон программного движенияДля обеспечения устойчивого возникновения и существования скользящегорежима, протекающего с максимально 40возможной скоростью для текущего значения 1 С 1 , 1 , как и былоуказано, коэффициент с должен рассчитываться по выражению (15).с учетомС(1 ) (Км Кы+ к КВ)2 В. 1 точно соответствующий выражению (5). Следует отметить, что коэффициенты в подкоренном выражении формулы (15) принимаются только положительные значения, следовательно, операция извлечения квадратного корня во втором Функциональном преобразователе 32 выполняется корректно, Отметим также и то, что настройка выходного сигнала задатчика 23 и коэффициента передачи по второму входу сумматора 13 могут быть и другими, важно лишь оставить тем же результат произведения уровня выходного сигнала задатчика 23 на коэффициент передачи по второму входу сумматора 13, равный максимально возможной величине МКоэффициенты передачи по первым входам блоков 24 и 27 умножения, по первому и второму входу сумматора 1 О, по второму входу сумматора 15, походам выпрямителей 1, 19, 25 и сумматора 26, по второму входу сумматора34, по первому и второму входам первого блока 1 умножения, по первому и второму входам второго блока 4 умножения и сумматора 2 настраиваютсясоответственно равными 1.Коэффициенты передачи по второму входу третьего блока 24 умножения и первому входу сумматора 15 настраиваются равными К , а по второму входу четвертого блока 27 умножения - рав(Км КыКа) КЕсли при этом коэффициент передачи по первому входу сумматора 34 равенК, а по третьему входу - К, причемзначения К, и Кудовлетворяют условиям (12) и (13) для конкретных пас- портных данных электропривода робота, апервый релейный элемент 3 реализует Функцию БдСИБ, то на выходе второго4 умножения сформируется сигнал в блока 76 10и подается на первый вход сумматора31 с коэффициентом передачи по этомувходу, равному 1. Коэффициент передачи по второму входу сумматора 31 устанавливается равным (К К,+ К хх К ) . 0,5 - 1 Г, в результате на вьжоде последнего формируется сигнал553376 Составитель Е. Политовпесивых Техред М.Дидык Корректо Редакт абации з 427 Тираж дписное Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг Гагарина, 101 НИИПИ Государственногс комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5