RU2079732C1 - Positioning fluid-pressure actuator - Google Patents
Positioning fluid-pressure actuator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079732C1 RU2079732C1 RU93033729A RU93033729A RU2079732C1 RU 2079732 C1 RU2079732 C1 RU 2079732C1 RU 93033729 A RU93033729 A RU 93033729A RU 93033729 A RU93033729 A RU 93033729A RU 2079732 C1 RU2079732 C1 RU 2079732C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- disks
- control device
- housing
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пневмогидравлическим приводам и может быть использовано в промышленных роботах, манипуляторах и станках. The invention relates to pneumatic-hydraulic drives and can be used in industrial robots, manipulators and machine tools.
Известно устройство для измерения мгновенной скорости вращения вала [1] содержащее диск с метками и устройство считывания и обработки информации. Для измерения скорости вращения вала в определенный момент времени фиксируются коды, пропорциональные текущему и предыдущему периодами, и код, пропорциональный интервалу времени от момента прихода импульса запроса до окончания текущего периода. Устройство позволяет определять угловую скорость вала, связанного с диском. A device for measuring the instantaneous speed of rotation of the shaft [1] containing a disc with tags and a device for reading and processing information. To measure the speed of rotation of the shaft at a certain point in time, codes are proportional to the current and previous periods, and a code proportional to the time interval from the moment of arrival of the request pulse to the end of the current period. The device allows you to determine the angular velocity of the shaft associated with the disk.
Недостатком устройства является низкое быстродействие и зависимость результата измерения от величины эксцентриситета диска относительно вала. The disadvantage of this device is the low speed and the dependence of the measurement result on the eccentricity of the disk relative to the shaft.
Известен позиционный пневмогидравлический привод [2] состоящий из исполнительного пневмоцилиндра и управляющего гидроцилиндра. Полости гидроцилиндра связаны между собой через регулируемое дроссельное устройство. Дроссельное устройство состоит из корпуса с каналом для подвода и отвода жидкости, цилиндрического сердечника и резьбовой втулки, выполненной из постоянного магнита. Резьбовая втулка взаимодействует с внутренней резьбовой поверхностью корпуса и электромагнитными обмотками, охватывающими последний. Устройство снабжено обратной связью по скорости и положению. Устройство позволяет плавно перемещать инерционную нагрузку при выполнении технологической операции. Known positional pneumatic actuator [2] consisting of an executive pneumatic cylinder and a control hydraulic cylinder. The cavity of the hydraulic cylinder are interconnected through an adjustable throttle device. The throttle device consists of a housing with a channel for supplying and discharging liquid, a cylindrical core and a threaded sleeve made of a permanent magnet. The threaded sleeve interacts with the internal threaded surface of the housing and the electromagnetic windings covering the latter. The device is equipped with feedback on speed and position. The device allows you to smoothly move the inertial load when performing a technological operation.
Недостатком устройства является снижение качества управления привода при многократном измерении инерционной нагрузки на рабочем органе. Заранее неизвестное изменение инерционной нагрузки на рабочем органе приводит к изменению динамических характеристик привода. Изменяется время выполнения технологической операции, что в ряде случаев недопустимо по требованиям технологического процесса. The disadvantage of this device is the decrease in the quality of drive control during repeated measurement of the inertial load on the working body. A previously unknown change in the inertial load on the working body leads to a change in the dynamic characteristics of the drive. The execution time of the technological operation is changed, which in some cases is unacceptable according to the requirements of the technological process.
Наиболее близким к предлагаемому является позиционный пневмогидравлический привод [3] состоящий из пневмо- и гидроцилиндров, электроуправляемого дросселя и системы управления. Штоки пневмо- и гидроцилиндров жестко связаны между собой. Полости гидроцилиндров сообщены через электроуправляемый дроссель. Дроссель снабжен двумя дисками с эксцентричными отверстиями. Диски установлены в корпусе с возможностью торцевого контакта и совмещения отверстий. Дроссель снабжен кольцевыми постоянными магнитами, жестко связанными с дисками и расположенными с возможностью взаимодействия с управляющими электромагнитными обмотками. Устройство управления снабжено обратной связью по положению и скорости перемещения привода. Устройство позволяет плавно перемещать инерционную нагрузку. Closest to the proposed is a positional pneumatic-hydraulic drive [3] consisting of pneumatic and hydraulic cylinders, an electrically controlled throttle and a control system. The rods of the pneumatic and hydraulic cylinders are rigidly interconnected. The cavity of the hydraulic cylinders communicated through an electrically controlled throttle. The throttle is equipped with two discs with eccentric holes. The disks are installed in the housing with the possibility of end contact and alignment of the holes. The inductor is equipped with ring permanent magnets rigidly connected to the disks and arranged to interact with the control electromagnetic windings. The control device is provided with feedback on the position and speed of the drive. The device allows you to smoothly move the inertial load.
Недостатком известного устройства является снижение качества управления при многократном изменении инерционной нагрузки. Заранее неизвестное изменение инерционной нагрузки вызывает изменение динамических характеристик привода. Нарушается плавность перемещения, появляются рывки и удары в зоне позиционирования. A disadvantage of the known device is the reduction in control quality with a multiple change in inertial load. A previously unknown change in inertial load causes a change in the dynamic characteristics of the drive. The smoothness of movement is broken, jerks and bumps appear in the positioning zone.
Целью изобретения является адаптация привода к заранее неизвестному, многократному изменению инерционной нагрузки. The aim of the invention is the adaptation of the drive to a previously unknown, multiple changes in the inertial load.
Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит пневмо- и гидроцилиндры, штоки которых жестко соединены один с другим, а полости гидроцилиндра сообщены между собой через электроуправляемый дроссель. This goal is achieved by the fact that the device contains pneumatic and hydraulic cylinders, the rods of which are rigidly connected to each other, and the cavity of the hydraulic cylinder is communicated to each other through an electrically controlled throttle.
Электроуправляемый дроссель содержит установленные в корпусе электромагнитные обмотки и снабжен двумя дисками с эксцентричными отверстиями, установленными в корпусе с возможностью торцевого контакта и совмещения отверстий и кольцевыми постоянными магнитами, жестко связанными с дисками и расположенными с возможностью взаимодействия с электромагнитными обмотками. The electrically controlled inductor contains electromagnetic windings installed in the housing and is equipped with two disks with eccentric holes installed in the housing with the possibility of end contact and alignment of the holes and ring permanent magnets rigidly connected to the disks and arranged to interact with electromagnetic windings.
Устройство управления подключено к датчикам положения и скорости штоков и к обмоткам дросселя. Устройство управления снабжено электромеханическим фазовращателем, подключенным к его выходу. Устройство управления позволяет формировать напряжения на обмотках дросселя при разгоне и торможении привода по результатам определения третьей и четвертой производных обобщенной координаты. The control device is connected to the position and speed sensors of the rods and to the windings of the throttle. The control device is equipped with an electromechanical phase shifter connected to its output. The control device allows you to generate voltage on the windings of the inductor during acceleration and braking of the drive according to the results of determining the third and fourth derivatives of the generalized coordinate.
Датчик положения снабжен носителем эталонного сигнала фиксированной частоты и системой обработки сигнала, модулированного перемещением привода. The position sensor is equipped with a carrier of a reference signal of a fixed frequency and a signal processing system modulated by the movement of the drive.
На фиг.1 представлена полуконструктивная схема привода на фиг.2 представлена блок-схема устройства управления; на фиг.3. представлена полуконструктивная схема датчика. In Fig.1 shows a semi-structural diagram of the drive in Fig.2 presents a block diagram of a control device; figure 3. A semi-structural diagram of the sensor is presented.
Позиционный пневмогидравлический привод (фиг.1.) содержит исполнительный пневмоцилиндр 1, гидроцилиндр 2, штоки 3 и 4 которых жестко связаны один с другим. Полости 5, 6 гидроцилиндра 2 сообщены между собой через электроуправляемый дроссель 7. Positional pneumatic-hydraulic drive (Fig. 1.) contains an executive pneumatic cylinder 1, hydraulic cylinder 2, rods 3 and 4 of which are rigidly connected to each other. The cavities 5, 6 of the hydraulic cylinder 2 are interconnected via an electrically controlled
Электроуправляемый дроссель 7 содержит установленные в корпусе 8 электромагнитные обмотки 9 и снабжен двумя дисками 10 с эксцентричными отверстиями 11, установленными в корпусе 8 с возможностью торцевого контакта и совмещения отверстий 11. Кольцевые постоянные магниты 12, жестко связаны с дисками 10 и расположены с возможностью взаимодействия с электромагнитными обмотками 9. The electrically controlled
Устройство управления 13 подключено к датчику 14 положения и скорости штоков 3, 4 и к обмоткам 9 дросселя 7. Устройство управления 13 (фиг.2.) снабжено электромеханическим фазовращателем 15, блоком обратной связи 16, блоком контроля обработки программ 17, блоком памяти 18 и блоком управления 19. The
Датчик положения 14 (фиг.2.) состоит из корпуса 20, в котором установлен диск 21 и считывающая головка 22. Датчик 14 содержит систему обработки сигнала. The position sensor 14 (Fig. 2) consists of a
Система обработки сигнала состоит из линейного усилителя 23, сумматора 24, таймеров 25, 26, 27, 28 вычислителей 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 и устройством сброса 39. The signal processing system consists of a
Позиционный пневмогидравлический привод работает следующим образом. При подаче воздуха в одну из рабочих полостей исполнительного пневмоцилиндра 1 шток 3 и связанный с ним шток 4 гидроцилиндра 2 начинает перемещаться. При этом жидкость вытесняемая из полости 5 перетекает в полость 6. Скорость перемещения привода определяется расходом жидкости через дроссель 7. Изменяя проводимость дросселя 7 можно изменять скорость привода от нуля до максимального значения. Positional pneumatic actuator operates as follows. When air is supplied to one of the working cavities of the executive pneumatic cylinder 1, the rod 3 and the associated rod 4 of the hydraulic cylinder 2 starts to move. In this case, the fluid displaced from the cavity 5 flows into the cavity 6. The speed of movement of the drive is determined by the flow rate of the liquid through the
Проводимость дросселя 7 определяется взаимным положением отверстий 11 в дисках 10. При их перекрытии она равна нулю, а при их совмещении она максимальна. The conductivity of the
Для разгона привода на обмотки 9 дросселя 7 подается управляющее напряжение с устройства управления 13. При подаче на правую обмотку 9 (Фиг.1.) напряжения определенной полярности в последней возникает магнитный поток, взаимодействующий с магнитным потоком постоянного кольцевого магнита 12. В результате этого магнит 12 повернется на 180o и займет новое устойчивое положение. Поворот магнита 12 происходит одновременно с диском 10, при этом взаимное положение отверстий 11 изменяется.To accelerate the drive to the windings 9 of the
Плавное изменение проводимости дроссель 7 реализует при совместной работе дисков 10 в режиме сравнения сдвига фаз питающего переменного напряжения. На одну обмотку 9 подается опорное напряжение с определенной частотой, а на другую обмотку управляющее напряжение с той же частотой. При сдвиге фаз от 0 до 180o дроссель 7, при относительном движении дисков 10 отслеживает этот сдвиг фаз в виде изменения площади перекрытия отверстий 11 дисков 10, а следовательно и проводимости дросселя 7. В соответствии с программой и сигналами с датчика 14 в устройстве управления вырабатывается требуемый закон изменения сдвига фаз питающего напряжения.The
Параметры переходных процессов в приводе при многократном, непредсказуемом изменении инерционной нагрузки на рабочем органе контролируется датчиком обратной связи 14. Информация о численном значении третьей и четвертой производной обобщенной координаты является управляющим параметром на переходном участке и определяет рабочие характеристики дросселя 7. The parameters of transients in the drive with multiple, unpredictable changes in the inertial load on the working body is controlled by
Датчик обратной связи 14 работает следующим образом (фиг.3). При повороте диска 21 относительно считывающей головки 22 в последней формируется сигнал, с частотой пропорциональной угловой скорости поворота диска. Сигнал снимаемый со считывающей головки 22 поступает на вход линейного усилителя 23 и далее на сумматор импульсов 24, вычислители 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, и таймеры 25, 26, 27, 28. Сигнал, формируемый сумматором импульсов 24, пропорционален пути, пройденному диском, а соответственно и рабочим органом, а сигналы, снимаемые с вычислителем 29, 30, 32, 35, пропорциональны скорости, ускорению, третьей и четвертой производной обобщенной координаты рабочего органа. The
Сигнал прямоугольной формы, записанный на диске, имеет максимум амплитуды через угол fi. Угловая скорость диска W(1) в момент t(1) определяется из соотношения:
где fi(1) угол поворота диска;
t(1) время этого поворота.The rectangular waveform recorded on the disc has a maximum amplitude through the angle fi. The angular velocity of the disk W (1) at time t (1) is determined from the relation:
where fi (1) is the angle of rotation of the disk;
t (1) the time of this turn.
Аналогично определяется угловая скорость W(2) в момент времени t(2). Similarly, the angular velocity W (2) is determined at time t (2).
Угловое ускорение диска E(1) в момент t(2) определяется из выражения:
Аналогично определяется угловое ускорение диска E(2) в момент времени t(3).The angular acceleration of the disk E (1) at time t (2) is determined from the expression:
Similarly, the angular acceleration of the disk E (2) is determined at time t (3).
Третья производная обобщенной координаты E'(1) вычисляется в момент t(3) из выражения:
Аналогично определяется третья производная обобщенной координаты E'(2) в момент времени (4).The third derivative of the generalized coordinate E '(1) is calculated at time t (3) from the expression:
The third derivative of the generalized coordinate E '(2) at the time instant (4) is determined similarly.
Четвертая производная обобщенной координаты E"(1) вычисляется в момент времени t(4) из выражения:
Таким образом, вычислители 29, 30, 32, 35 производят вычисления по приведенным выше формулам и выдают информацию о значениях скорости, ускорения, третьей и четвертой производной обобщенной координаты рабочего органа. Таймеры 25, 26, 27, 28 запускающиеся по сигналам, поступающим с диска дают значения интервалов времени для расчета. По окончании одного цикла вычислений устройство сброса 39 сбрасывает значение времени t(1) и смещает вычисления на один шаг.The fourth derivative of the generalized coordinate E "(1) is calculated at time t (4) from the expression:
Thus, the
При этом устройство управления 13 работает следующим образом (Фиг.3.). When this
Блок управления 19 вырабатывает два управляющих сигнала, один из которых поступает на дроссель 7 непосредственно, а другой через фазовращатель 15. Работа привода контролируется блоком обратной связи 16 посредством сигналов, снимаемых с датчика 14. Для отработки следующего шага программы блок контроля 17 дает команду блоку управления 19 на считывание информации о законе движения из блока памяти 18. Блок памяти 18 содержит информацию о параметрах работы привода, полученную в результате работы эталонной модели привода. The
Реверс привода обеспечивается подачей воздуха в рабочую полость 5 исполнительного пневмоцилиндра 1. The reverse of the drive is provided by supplying air to the working cavity 5 of the executive pneumatic cylinder 1.
В зависимости от состояния дросселя 7 при остановке (проходное сечение равно нулю) привод может работать в режиме торможения при выключении питания, что исключает перемещения исполнительных органов под действием их веса или случайной внешней нагрузки, не потребляя при этом внешней энергии. Depending on the state of the
Применение в системе управления приводом информации о третьей и четвертой производной обобщенной координаты позволяет достичь адаптации к изменяющейся внешней инерционной нагрузке, а также увеличить быстродействие привода, за счет построений управляющей программы по наиболее динамично изменяющимся параметрам движения привода. The use of information on the third and fourth derivatives of the generalized coordinate in the drive control system makes it possible to adapt to a changing external inertial load, as well as to increase the speed of the drive, due to the construction of the control program for the most dynamically changing parameters of the drive movement.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93033729A RU2079732C1 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Positioning fluid-pressure actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93033729A RU2079732C1 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Positioning fluid-pressure actuator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93033729A RU93033729A (en) | 1996-06-10 |
RU2079732C1 true RU2079732C1 (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20144194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93033729A RU2079732C1 (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Positioning fluid-pressure actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079732C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473824C1 (en) * | 2008-11-18 | 2013-01-27 | СКАНИА СВ АБ (пабл) | Air actuator, system and method of its control |
RU2498118C1 (en) * | 2012-09-19 | 2013-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Precision complete digital linear hydraulic drive |
-
1993
- 1993-06-28 RU RU93033729A patent/RU2079732C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 662865, кл. G 01 P 3/44, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР N 1521935, кл. F 15 B 11/12, 1989. 3. Авторское свидетельство СССР N 1455063, кл. F 15 B 11/12, 1989. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473824C1 (en) * | 2008-11-18 | 2013-01-27 | СКАНИА СВ АБ (пабл) | Air actuator, system and method of its control |
RU2498118C1 (en) * | 2012-09-19 | 2013-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Precision complete digital linear hydraulic drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080012522A1 (en) | Method and apparatus for utilizing commutation sensors for speed and position control | |
CA1244114A (en) | Machine tools | |
JPS61288952A (en) | Method and device for manufacturing cutting chip on rotary machining of work | |
JP2003326475A (en) | Pneumatic percussive mechanism | |
RU2079732C1 (en) | Positioning fluid-pressure actuator | |
JP2003070284A (en) | Servo actuator and its position detector | |
JPS63120314A (en) | Digital servo system | |
Jeong et al. | Time delay control with state feedback for azimuth motion of the frictionless positioning device | |
CN110053042A (en) | Robot controller | |
RU2074329C1 (en) | Position pneumohydraulic drive | |
CA1178655A (en) | Motion damping apparatus | |
CN103684184A (en) | Linear motor initial phase determination method | |
Mahgoub et al. | Development of a microprocessor based control system for a pneumatic rotary actuator | |
JPH06225565A (en) | Method of measuring load constant of motor drive system | |
US2965824A (en) | Cyclic motor | |
US4542327A (en) | Speed control apparatus | |
Weiß et al. | Optimization of Motion Control for a Variably Excited Linear Hybrid Stepper Motor | |
Wong et al. | Modelling and digital servo control of a two-axis linear motor | |
SU1399522A1 (en) | Position servo drive | |
Wong | Inductive position/velocity sensor design and servo control of linear motor | |
Rakipi et al. | MOTORS AND CONTROL OF MECHATRONICS MOVEMENT SYSTEMS | |
GODINO | Experimental investigation of an adaptive sensorless openloop strategy of mechanical systems with stepper motors | |
Milecki et al. | Influences of Control Parameters on Reduction of Energy Losses in Electrohydraulic Valve with Stepping Motors. Energies 2021, 14, 6114 | |
JPH01321263A (en) | Method of controlling tension | |
JP2024507085A (en) | Active/semi-active steer-by-wire systems and methods |