Электрогидравлический следящий привод робота

3 1557371 непрерывной подстройки параметровкоррекции обеспечивается инвариант"ность свойств привода к переменнымхарактеристикам нагрузки. Подстройкапараметров осуществляется на основе5информации о моментных воздействияхна привод. Эта информация формируется третьим сумматором 20, пятым блоком27 умножение и пятым сумматором 33,а с помощью первого и второго блоков5, 7 умножения, шестого блока 28 умножения и блока 3 деления вводитсяцепь управления гидроперепачей.2 ил, Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в системах управления промышленных роботов и манипуляторов.Целью изобретения является повышение точности и устойчивости и расширение функциональных воэможностей.На фиг. 1 изображена принципиальная схема электрогидравлического следящего привода робота", на фиг. 2 кинематическая схема исполнительного механизма.Электрогидравлический следящий привод робота содержит последовательно соединенные измеритель 1 рассогласования, первое дифференцирующее звено 2 с замедлением, блок 3 деления, второе дифференцирующее звено ч с замедлением, первый блок 5 умножения, первый сумматор 6, второй блок 7 умножения, первый усилитель 8, привод 9 регулирующего органа насоса 10, связанного гидролиниями 11 и 12 с гидромотором 13, выходной вал которого кинематически связан исполнительным механизмом с рабочим органом робота и датчиком 15 положения, подключенным своим выходом к второму входу измерителя 1 рассогласования, выход которого через апериодическое звено 16 второго порядка подключен к второму входу первого сумматора 6, последовательно соединенные первый источник 17 опорного напряжения, второй, сумматор 18, третий блок 19 умножения и третий сумматор 20, к второму входу которого подключен выход второго источника 21 опорного напряжения, последовательно соединенные датчик 22 усилия рабочего органа (схвата), четвертый сумматор 23, к второму входу которого подключен выход третьего источника 2 ч опорного напряжения, четвертый блок 25 умножения, к второму входу которого подключен выход датчика 2620 25 30 35 40 скорости тГ тьей степени подвижности исполнительного механизма, и пятый блок 27 умножения, последовательно соединенные шестой блок 28 умножения и апериодическое звено 29, выход ко.горого подключен к третьему входупервого сумматора 6, последовательно соединенные седьмой блок 30 умнонения и второе апериодическое звено 31, выход которого подключен к четвертому входу первого сумматора 6, а также последовательно соединенные четвертый источник 32 опорного напряжения, пятый сумматор 33, второй усилитель 34, выход которого подключен к второму входу второго блока 7 умнонения. Выход датчика 22 подключен к второму входу третьего блока 19 умножения, Первый вход шестого блока 28 умножения соединен с выходом блока 3 деления и первым входом седьмого блока 30 умножения, а второй вход - с выходом пятого блока 27 умножения, Выход третьего сумматора 20 подключен к вторым входам первого и седьмого блоков 5 и 30 умножения. Вход делителя блока 3 деления соединен с выходом пятого сумматора 33, второй вход которого соединен с выходом пятого блока 27умножения. Кроме того, привод содержит первый и второй датчики 35 и 36 положения третьей степени подвинности,объединенные в одном корпусе и установленные натретьей степени подвижности исполнительного механизма, имеющего звенья 37-39, причем выход первого датчика 35 подключен к вторымвходам. второго и третьего сумматоров18 и 20, а выход второго датчика 36гидромотора - с вторым входом пятогоблока 27 умножения. На выходе установлен редуктор (не показан).55Электрогидравлический следящий привод робота работает следующим образом.- , моменты инерции звеньев38 и 39 относительнопоперечной оси, проходящей через центрмасс;Е - момент инерции вращаю щихся частей гидромотора 13 и вращающихсячастей редуктора, приведенных к валу 14.Учитывая, что25 ДЕ 2+ 14)сп 5 1557371На вход измерителя 1 рассогласования подается управляющее воздейстФ.,вие Ч , обеспечивающее требуемый закон управления. Иа выходе измерителявырабатывается сигнал ошибки 3 который в блоках 2, 3, ч, 5, 7 и 16 усиливается и поступает на привод 9 регулирующего органа насоса 10; кото.рый, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 11 и 12, воздействует на гидромотор 13 с редуктором, выходной вал которого изменяет положение рабочего органа, т.е, уменьшает рассогласование 3 . Привод при работе с различными грузами также за счет взаимовлияния степеней подвижности исполнительного механизма обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах, что снижает качественные показатели работы привода и приводит к потере устойчивости его работы.Параметрами работы привода являются:Ж- сигнал желаемого положения на входе измерителя 1: . Ч Чг Ч - соответствУющие обобщенные координаты звеньев37, 38 и 39 исполнительного механизма;- скорость изменения обобщенной координаты Ч- ошибка привода (величинарассогласования); шгщш 4 - соответственно массызвеньев 37, 38 и 39;и - масса захваченного схвагтом груза;1 , - расстояние от центра масс3звена 38 до оси вращения;14 - расстояние от центра массзвена 39 до оси вращения;14 - расстояние от центра массзвена 39 до центра схва" 45та.Кинетическая энергия всех движущихся масс исполнительного механизма+ ( + щ + в 4+ спг)2- момент инерции звена37 относительно продольной оси;- момент инерции звена38 при вращении егоотносительно звена 37;момент инерции звена39 при вращении его .относительно звена 38," И 1, + 15) + (1+ + 14)2 2(16 +%Я2(1 + 1 )11 + 14.) сов Ч)Э + можно считать, что моментное воздействие движущихся масс- Н(Ч д)Ч, + 1(Ч Чз пДЧ где составляющая55Н(Ч 5 ПЯ) Е 52 Ен Е м 4( Е -р тр з е р+ 1)рК (Ь Ь + 0,01 И 1 К Е (1 ЭФ текущий и максимальный углы поворота регулируюцего органа насоса 10; И (Р)(Т 1 Р + 1) (ТР + 1)двух дифференцирующих звеньев 2 и 4 с замедлением, причем передаточные Функции последних И (Р) и И,т(Р) имеют вид: И (Р) К Р Т 1 Р + 1 фКРИ(Р)ТР+ 1 фгде Кт = 1/К, К: Ч а также апериодических звеньев 29 и31 с передаточными функциями: ЧИ (Р)29 ТР + 1 19 КЕ+ та(1+ 1) вт.тт д ,Передаточная функция разомкнутогопривода может быть представлена ввиде: 31("): И(р): И (р) И (Р) И, (Р)т Г(О хИ (Р),И н адаК7 тгде К е - постоянный коэффициент;- передаточное отношение реГдуктора;И - характерный объем гидромотора 13;И - характерный объем насосаН10; 40Ядв- скорость вращения насоса10;Ч - объем рабочей жидкости вгидролинии 11 нагнетанияи полости нагнетания насоса 10;Ь- утечка рабочей жидкости,Из последнего выражения видно,что параметры передаточной функцииявляются переменными и зависят отИ 1,(Р), а также от Ь . В результатезначительно изменяются и динамические свойства электрогидравлическогоследящего привода. Для сохранениянеизменных динамических свойствэлектрогидравлического следящегопривода необходимо застабилизироватьвсе параметры передаточной функцииИ(Р), - соответственно передаточ.ные Функции усилителя 8 ирегулирующего органа насоса 10;И(Р) - передаточная функция коррекции;И , (Р) - передаточная функция гидропередачи, состоящей изнасоса 10 и гидромотора 13.Передаточная функция гидропередачи с учетом утечки рабочей жидкости1 имеет вид; Коррекция И(Р) осуществляется с помоцью апериодического звена 16 второго порядка с передаточной Функ- цией Параметры Т 1 и Т выбирают достаточно малыми с целью. придания приводу необходимых динамических свойств.Для непрерывной подстройки параметров коррекции Ик(Р) по текущим1557371значенивм Н (1, щ ); Ь ( , , щи Ь используются блоки 5, 30 и 28,на вторые входы которых подаются сигналы, пропорциональные Н + Хд Р и Ь,гСигналы пропорциональные Н + 1 ди Ь формируются следующим образом,Измеряется с помощью первого датчика35 положения значение соя ци подается на третий вход третьего сумматора 20 с коэффициентом - 2(1" + 1 )к%з 51 щ 4 и на второй вход второго сумматора 18 с коэффициентом - 2(1 з + 1 )к%Кзх(1 + 14) и складывается на второмсумматоре 18 с сигналом (1 + 1)г++ (1 + 14), получаемым с выхода пер"вого истоцника 17 опорного напряжения,В результате на выходе второго сумматора 18 получается сигнал 20 си щ 1 у + щг(1 + 1,),так как суммирование сигнала, пропорционального и г с выхода датчика 22 происходит с коэффициентом (14 + 14).15 Тогда после умножения этого сигналана сигналы датчика скорости и второго датчика 36 положения на выходе блока 27 умножения сигнал равен: х(1 + 1 ) сов с,При этом четвертый сумматор 23 25 имеет коэффициент усиления, равный2(15 + 1). Первый вход пятого сумматора 33 имеет коэффициент усиления,равный единице, а второй - пропорциональный 1 Четвертый источник 32опорного напряжения имеет на выходесигнал, пропорциональный 0,01 ИНа выходе пятого сумматора 33 сигйалравен Ь Ь + 0,01 Иг д и подается1рна блок 3 деления, Второй усилитель31 имеет коэффициент усиления, пропорциональный велицине 0,01 И д Рг. аВторое апериодическое звено 31 ймеетпередаточную функцию И ,(Р)=. 1, К в / ТР + 1, Таким образом, сучетом вида передаточных функцийИ(Р)И 4(Р) х И(Р) э И 29 (Р) э И М (Р)на выходе второго блока 7 умножениясигнал равен:(1+ 1) + (14 + 14) - 2(14 +,1 ) х поступающий на первый вход третьегоблока 19 умножения, на второй входкоторого поступает сигнал, пропорциональный щ с выхода датчика 22, Навыходе блока 19 получается сигнал щ 1 + 1) + (14 + 14) - 2(1 + 1)2"(14 + 14) Ч Этот сигнал подается на первый вход третьего сумматора 20, на третий вход которого поступает сигнал 1 др + 15 + 1 К + 1 ц + щ 513 + щ 4 х , х 1 + 1,1 + 1) с выхода второго источника 21 опорного напряжения, на .выходе третьего сумматора 20 сигналравен: В результате передаточная функциякоррекции будет иметь вид 1 ОаТдР+1 + 1 н + 1 нщ5 г Нг г %=И+1 дНа выходе четвертого сумматора 23гнал равен: 2(1 + 1 ) 1 вдп ц (щ 1 + щгк(14 + 1%4.1 155а переДаточная функция прямой цепиразомкнутого привода имеет вид;Ы(Р) = И И (Р) - ф -Г(, + 1)(т,Р + 1)РТаким образом, все параметры передаточной функции при введении коррекции остаются постоянными., а следовательно, постоянными будут сохраняться и динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлицеского следящего привода, т.е. точность и устойчивость не будут зависеть от Н и Ь, в приводе обеспечена желаемая инвариантность к нагрузочным характеристикам.Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яЭлектрогидравлический следящий привод робота, содержащий последовательно соединенные измеритель рассогласования, первое дифференцирующее звено с замедлением, блок деления, второе дифференцирующее звено с замедлением, первый блок умножения, первый сумматор, второй блок умножения, первый усилитель, привод регулирующего органа насоса, связанного гидролиниями с гидромотором, выходной вал которого кинематицески связан исполнительным механизмом с рабочим органом робота и с датчиком положения, подключенным выходом к второму входу измерителя рассогласования, выход которого через апериодическое звено второго порядка подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый источник опорного напряжения, второй сумматор, третий Ьлак умножения и третий сумматор, к второму входу которого подключен выход второго источника опорного напряжения, последовательно соединенные датчик усилия ис 7 37112полнительного органа, четвертый сумматор, к второму входу которого подключен выход третьего источника опорного напряжения, четвертый блок умножения, к второму входу которого подключен выход датчика скорости, и пятый блок умножения, последовательно=оединенные шестой блок умножения иапериодическое звено, выход которогоподключен к третьму входу первогосумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения и второеапериодицеское звено, выход которогоподключен к четвертому входу первогосумматора, а также последовательносвязанные четвертый источник опорноо напряжения, пятый сумматор, второйсилитель, выход которого подключен 20 к второму входу второго блока умножения, причем выход датцика усилия подключен к второму входу третьего блока умножения, первый вход шестого блока умножения соединен с вы ходом блока деления и первым входомседьмого блока умножения, а второйвход - с выходом пятого блока умножения, выход третьего сумматора подключен к вторым входам первого и 30 седьмого блоков умножения, а входделителя блока деления соединен свыходом пятого сумматора, второйвход которого соединен с выходом пятого блока умножения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости и расширения Функциональных возможностей,исполнительный механизм выполнен стремя степенями подвижности и снабжен 40 первым и вторым датчиками положениятретьей степени подвижности, причемвыход первого датчика подключен квторым входам второго и третьего сумматоров, а выход второго датцикак второму входу пятого блока умножения.1557371 ест венск едактор А.Лежнина ректор А.Обруча в е е щ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. од, ул, Гагарина, 1 О аказ 70НИИПИ Г ставитель С.хред М.Дидыке Тираж 527 ударственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раушская наб, Подписноерытням при ГКНТ ССС