RU2163190C1 - Device for control of robot drive - Google Patents
Device for control of robot drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163190C1 RU2163190C1 RU2000101251A RU2000101251A RU2163190C1 RU 2163190 C1 RU2163190 C1 RU 2163190C1 RU 2000101251 A RU2000101251 A RU 2000101251A RU 2000101251 A RU2000101251 A RU 2000101251A RU 2163190 C1 RU2163190 C1 RU 2163190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adder
- output
- input
- multiplication
- twenty
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания систем управления приводами роботов. The invention relates to robotics and can be used to create robot drive control systems.
Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу релейного элемента, второму входу второго сумматора и выходу первого датчика скорости, а его выход - к второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, а также второй датчик скорости, датчик массы, второй задатчик сигнала, первый квадратор, шестой сумматор и с второго по пятый блоки умножения, датчик ускорения, а также первый и второй функциональные преобразователи, вход каждого из которых соединен с выходом первого датчика положения, выход датчика массы подключен к второму входу первого блока умножения, первому входу шестого сумматора и второму входу пятого сумматора, соединенного выходом с первыми входами второго и третьего блоков умножения, второй вход каждого из которых подключен к выходу первого и второго функционального преобразователя, а их выходы - к второму входу шестого сумматора и первому входу четвертого блока умножения, соединенного вторым входом через первый квадратор с выходом второго датчика скорости, а выходом - с третьим входом четвертого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, соединенного первым входом с выходом датчика ускорения, а вторым входом - с выходом шестого сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход второго сумматора соединен с третьим входом третьего сумматора (патент РФ N 1782721, БИ N 47, 1992 г.). A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a second adder, a first multiplication unit, a third adder, a first amplifier and an engine connected directly to the first speed sensor and via a gearbox with a position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder connected by the second input to the input of the device, a relay element and a fourth adder connected in series, the second input of which is connected to the input of the relay element, the second input to the first adder and the output of the first speed sensor, and its output to the second input of the third adder, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, as well as the second speed sensor, mass sensor, the second signal pickup, the first quadrator, the sixth adder and the second through fifth multiplication units, acceleration sensor, as well as the first and second functional converters, the input of each of which is connected to the output of the first position sensor, the output of the mass sensor is connected to the second input of the first multiplication unit, the first input net adder and the second input of the fifth adder connected by the output to the first inputs of the second and third multiplication units, the second input of each of which is connected to the output of the first and second functional converter, and their outputs to the second input of the sixth adder and the first input of the fourth multiplication unit connected the second input through the first quadrator with the output of the second speed sensor, and the output with the third input of the fourth adder, the fourth input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, connected by the first the input with the output of the acceleration sensor, and the second input with the output of the sixth adder, the third input of which is connected to the output of the second signal generator, and the output of the second adder is connected to the third input of the third adder (RF patent N 1782721, BI N 47, 1992) .
Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено только для конкретного привода робота с другой кинематической схемой. Для приводов других степеней подвижности других роботов (с другой кинематикой) это устройство не будет обеспечивать требуемую точность и устойчивость работы. Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу релейного элемента, второму входу второго сумматора и выходу первого датчика скорости, а его выход - к второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, пятый сумматор, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, четвертый блок умножения, восьмой сумматор и пятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно подключенные второй датчик скорости и первый квадратор, выход которого подключен к второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь и шестой блок умножения, выход которого подключен к пятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные первый усилитель и второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу четвертого блока умножения, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого блока умножения, а его выход - к второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - к входам первого функционального преобразователя, первого усилителя и четвертого функционального преобразователя, последовательно соединенные третий датчик скорости, второй квадратор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый функциональный преобразователь и десятый блок умножения, выход которого подключен к второму входу девятого блока умножения, а также датчик массы, первый датчик ускорения, третий задатчик постоянного сигнала и шестой функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, выход датчика положения подключен к входам пятого и шестого функциональных преобразователей, а выход второго датчика положения - к входу третьего функционального преобразователя, выход датчика массы подключен к вторым входам пятого, шестого, седьмого сумматоров и первого блока умножения, выход пятого сумматора подключен к вторым входам седьмого, шестого и десятого блоков умножения, выходы второго и третьего задатчиков постоянного сигнала подключены к третьим входам шестого и седьмого сумматоров соответственно, выход датчика ускорения подключен к второму входу третьего блока умножения, выход второго сумматора подключен к третьему входу третьего сумматора (патент РФ N 2066626, БИ N26, 1996 г.). The disadvantage of this device is that it is intended only for a specific robot drive with a different kinematic scheme. For drives of other degrees of mobility of other robots (with different kinematics) this device will not provide the required accuracy and stability. A device for controlling a robot drive is also known, comprising a first adder, a second adder, a first multiplication unit, a third adder, a first amplifier and a motor connected directly to the first speed sensor and via a gearbox with a position sensor, the output of which is connected to the first input of the first an adder connected to the input of the second input of the device, a relay element connected in series and a fourth adder, the second input of which is connected to the input of the relay element, the second the second adder and the output of the first speed sensor, and its output is to the second input of the third adder, the first signal pickup, the fifth adder, the second multiplier, the sixth adder and the third multiplier, the output of which is connected to the third input of the fourth adder, are connected in series the second constant signal master, the seventh adder, the fourth multiplication unit, the eighth adder and the fifth multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the fourth adder, in series under the second speed sensor and the first quadrator, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the first functional converter and the sixth multiplication unit, the output of which is connected to the fifth input of the fourth adder, the first amplifier and the second functional converter in series, the output of which is connected to the second input of the fourth block of multiplication, connected in series with the third functional Converter and the seventh block of multiplication, in series the fourth functional converter and the eighth multiplication unit are connected, the second input of which is connected to the output of the seventh multiplication unit, and its output is connected to the second input of the eighth adder, the second position sensor and the ninth adder are connected in series, the second input of which is connected to the output of the first position sensor, and its the output is to the inputs of the first functional converter, the first amplifier and the fourth functional converter, the third speed sensor, the second quadrator and nine are connected in series the fifth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth input of the fourth adder, the fifth functional converter and the tenth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the ninth multiplication unit, as well as the mass sensor, the first acceleration sensor, the third constant signal generator and the sixth functional converter, in series the output of which is connected to the second input of the second multiplication unit, the output of the position sensor is connected to the inputs of the fifth and sixth functional converters, and the output of the second o position sensor - to the input of the third functional converter, the output of the mass sensor is connected to the second inputs of the fifth, sixth, seventh adders and the first multiplication unit, the output of the fifth adder is connected to the second inputs of the seventh, sixth and tenth multiplication units, the outputs of the second and third constant signal generators connected to the third inputs of the sixth and seventh adders, respectively, the output of the acceleration sensor is connected to the second input of the third block of multiplication, the output of the second adder is connected to the third input of the rd adder (RF Patent N 2066626, BI N26, 1996).
Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению. This device in its technical essence is the closest to the proposed invention.
Недостатком данного устройства является то, что нем не учитывается индуктивность цепи якоря двигателя привода манипулятора, что, в свою очередь, вносит погрешность в точность работы конкретной степени подвижности манипулятора. The disadvantage of this device is that it does not take into account the inductance of the armature circuit of the arm drive of the manipulator, which, in turn, introduces an error in the accuracy of the specific degree of mobility of the manipulator.
В рассматриваемом устройстве в отличие от прототипа присутствует ряд устройств, компенсирующих появляющуюся ошибку, которая возникает из-за наличия индуктивности в цепи якоря двигателя в рассматриваемом приводе. При работе двигателя в якорной цепи кроме падения напряжения на активном сопротивлении и возникновения противоЭДС вращения имеет место ЭДС рассеяния, отрицательно влияющая на работу привода. Поэтому устройство-прототип не может быть использовано для наиболее качественного управления данным роботом ввиду неучета дополнительных электродинамических воздействий. In this device, in contrast to the prototype, there are a number of devices that compensate for the error that occurs due to the inductance in the motor armature circuit in the drive in question. When the engine is operating in the anchor circuit, in addition to the voltage drop across the active resistance and the occurrence of counter-rotation EMF, there is a scattering EMF, which negatively affects the drive. Therefore, the prototype device cannot be used for the best quality control of this robot due to the neglect of additional electrodynamic effects.
В результате возникает задача построения такой самонастраивающейся коррекции, которая обеспечила бы высокую динамическую точность работы рассматриваемого привода робота с учетом указанных дополнительных воздействий. As a result, the task arises of constructing such a self-adjusting correction, which would ensure high dynamic accuracy of the robot drive in question, taking into account the indicated additional influences.
Технической задачей изобретения является устранение указанного выше недостатка, то есть обеспечение наиболее высокой динамической точности привода робота за счет обеспечения инвариантности к влиянию индуктивности обмотки якоря двигателя привода управления данной степенью подвижности робота. An object of the invention is to eliminate the above drawback, that is, to ensure the highest dynamic accuracy of the robot drive by ensuring invariance to the influence of the inductance of the armature of the armature of the motor of the drive controlling this degree of robot mobility.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход привода, который обеспечивает получение дополнительного моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие, возникающее в результате наличия индуктивности в цепи якоря двигателя, на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода. The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional control signal supplied to the input of the drive, which provides an additional momentary effect that compensates for the harmful momentary effect resulting from the presence of inductance in the motor armature circuit, on quality indicators operation of the drive in question.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу релейного элемента, второму входу второго сумматора и выходу первого датчика скорости, а его выход - к второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, пятый сумматор, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, четвертый блок умножения, восьмой сумматор и пятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно подключенные второй датчик скорости и первый квадратор, выход которого подключен к второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь и шестой блок умножения, выход которого подключен к пятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные первый усилитель и второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу четвертого блока умножения, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого блока умножения, а его выход - к второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - к входам первого функционального преобразователя, первого усилителя и четвертого функционального преобразователя, последовательно соединенные третий датчик скорости, второй квадратор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый функциональный преобразователь и десятый блок умножения, выход которого подключен к второму входу девятого блока умножения, а также датчик массы, первый датчик ускорения, третий задатчик постоянного сигнала и шестой функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, выход первого датчика положения подключен к входам пятого и шестого функциональных преобразователей, а выход второго датчика положения - к входу третьего функционального преобразователя, выход датчика массы подключен ко вторым входам пятого, шестого, седьмого сумматоров и первого блока умножения, выход пятого сумматора подключен ко вторым входам седьмого, шестого и десятого блоков умножения, выходы второго и третьего задатчиков постоянного сигнала подключены к третьим входам шестого и седьмого сумматоров соответственно, выход датчика ускорения подключен к второму входу третьего блока умножения, выход второго сумматора подключен к третьему входу третьего сумматора, дополнительно введены последовательно соединенные десятый сумматор, одиннадцатый и двенадцатый блоки умножения, одиннадцатый сумматор и тринадцатый блок умножения, последовательно подключенные дифференцирующее устройство и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, последовательно подключенные двенадцатый сумматор, пятнадцатый и шестнадцатый блоки умножения, последовательно соединенные второй датчик ускорения, семнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, пятый, шестой и седьмой входы которого подключены к выходам четырнадцатого, тринадцатого и шестнадцатого блоков умножения, а его восьмой вход через третий датчик ускорения - к двигателю, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, седьмой функциональный преобразователь, восемнадцатый блок умножения, пятнадцатый сумматор, девятнадцатый блок умножения, шестнадцатый сумматор и двадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого квадратора, а его выход - к второму входу тринадцатого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, восьмой функциональный преобразователь, двадцать первый и двадцать второй блоки умножения, выход последнего из которых подключен ко второму входу шестнадцатого сумматора, а его второй вход - к выходу седьмого сумматора, последовательно соединенные двадцать третий и двадцать четвертый блоки умножения, выход последнего из которых подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора, а также двадцать пятый и двадцать шестой блоки умножения и семнадцатый сумматор, причем первые входы десятого, двенадцатого и семнадцатого сумматоров подключены к выходу третьего датчика скорости, а вторые входы десятого, двенадцатого, семнадцатого сумматоров, двадцать четвертого и двадцать шестого блоков умножения подключены к выходу первого датчика скорости, выходы двенадцатого и семнадцатого сумматоров, подключены ко вторым входам двадцать первого и восемнадцатого блоков умножения, соответственно, первые входы двадцать третьего и двадцать шестого блоков умножения подключены к выходу шестого функционального преобразователя, а выход шестого блока умножения подключен ко второму входу пятнадцатого сумматора, вторые входы шестнадцатого, тринадцатого и девятнадцатого блоков умножения подключены к выходу пятого сумматора, вторые входы двадцать третьего и пятнадцатого блоков умножения подключены к выходам второго квадратора и четвертого функционального преобразователя, соответственно, вход третьего усилителя подключен к выходу девятого сумматора, второй вход одиннадцатого блока умножения и вход дифференцирующего устройства подключены к выходу датчика ускорения, первый и второй входы двадцать пятого блока умножения подключены к выходам второго датчика скорости и восьмого сумматора, соответственно, а его выход - к второму входу семнадцатого блока умножения, первый и второй входы четырнадцатого сумматора подключены к выходам второго и первого датчиков положения, соответственно, а второй вход двенадцатого блока умножения подключен к выходу пятого функционального преобразователя. The problem is solved in that in a device for controlling a robot drive, comprising a first adder, a second adder, a first multiplication unit, a third adder, a first amplifier and a motor connected directly to the first speed sensor and through a gearbox with a position sensor, the output of which connected to the first input of the first adder connected to the device input by a second input, a relay element and a fourth adder connected in series, the second input of which is connected to the relay input element, to the second input of the second adder and the output of the first speed sensor, and its output to the second input of the third adder, the first signal pickup, the fifth adder, the second multiplier, the sixth adder and the third multiplier, the output of which is connected to the third input of the fourth the adder, connected in series to the second constant signal master, the seventh adder, the fourth multiplication unit, the eighth adder and the fifth multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the fourth sum ora, the second speed sensor and the first quadrator connected in series to the second input of the fifth multiplication unit, the first functional converter and the sixth multiplication unit connected in series to the fifth input of the fourth adder, the first amplifier and the second functional converter connected in series, output which is connected to the second input of the fourth multiplication unit, the third functional converter and the seventh unit are connected in series The outputs are connected in series with the fourth functional converter and the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the seventh multiplication unit, and its output is connected to the second input of the eighth adder, the second position sensor and the ninth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the first position sensor and its output is to the inputs of the first functional converter, the first amplifier and the fourth functional converter, the third speed sensor connected in series, a second quadrator and a ninth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth input of the fourth adder, a fifth functional converter and a tenth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the ninth multiplication unit, as well as a mass sensor, a first acceleration sensor, a third constant signal generator, and the sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the second multiplication unit, the output of the first position sensor is connected to the inputs of the fifth and sixth functional transducers, and the output of the second position sensor to the input of the third functional converter, the output of the mass sensor is connected to the second inputs of the fifth, sixth, seventh adders and the first multiplication unit, the output of the fifth adder is connected to the second inputs of the seventh, sixth and tenth multiplication units, the outputs of the second and the third constant signal adjusters are connected to the third inputs of the sixth and seventh adders, respectively, the output of the acceleration sensor is connected to the second input of the third multiplication unit, the output of the second sum Ora is connected to the third input of the third adder, additionally introduced are the tenth adder, the eleventh and twelfth multiplication units, the eleventh adder and the thirteenth multiplication unit, the differentiator and the fourteenth multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the twelfth adder connected in series , fifteenth and sixteenth multiplication blocks, sequentially connected to a second acceleration sensor, seventeenth block cleverly nation, the thirteenth adder, the output of which is connected to the fourth input of the third adder, the fifth, sixth and seventh inputs of which are connected to the outputs of the fourteenth, thirteenth and sixteenth multiplication units, and its eighth input through the third acceleration sensor - to the motor, the fourteenth adder connected in series, the seventh functional converter, eighteenth multiplication unit, fifteenth adder, nineteenth multiplication unit, sixteenth adder and twentieth multiplication unit, the second input of which is connected to the first quadrator, and its output is to the second input of the thirteenth adder, the third amplifier, the eighth functional converter, the twenty first and twenty second multiplication units are connected in series, the output of the last of which is connected to the second input of the sixteenth adder, and its second input to the output of the seventh the adder, the twenty-third and twenty-fourth multiplication blocks connected in series, the output of the last of which is connected to the second input of the eleventh adder, as well as the twenty-fifth and twenty the sixth multiplication unit and the seventeenth adder, the first inputs of the tenth, twelfth and seventeenth adders connected to the output of the third speed sensor, and the second inputs of the tenth, twelfth, seventeenth adders, the twenty-fourth and twenty-sixth multiplication units connected to the output of the first speed sensor, the outputs of the twelfth and seventeenth adders connected to the second inputs of the twenty-first and eighteenth blocks of multiplication, respectively, the first inputs of the twenty-third and twenty-sixth blocks are multiplied I am connected to the output of the sixth functional converter, and the output of the sixth multiplication unit is connected to the second input of the fifteenth adder, the second inputs of the sixteenth, thirteenth and nineteenth multiplication units are connected to the output of the fifth adder, the second inputs of the twenty third and fifteenth multiplication units are connected to the outputs of the second quadrator and fourth functional converter, respectively, the input of the third amplifier is connected to the output of the ninth adder, the second input of the eleventh multiplication block and input differentiating devices are connected to the output of the acceleration sensor, the first and second inputs of the twenty-fifth multiplication unit are connected to the outputs of the second speed sensor and the eighth adder, respectively, and its output is connected to the second input of the seventeenth multiplication unit, the first and second inputs of the fourteenth adder are connected to the outputs of the second and the first position sensors, respectively, and the second input of the twelfth multiplication unit is connected to the output of the fifth functional converter.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна". A comparative analysis of the essential features of the claimed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."
Заявленная совокупность существенных признаков, приведенная в отличительной части формулы позволяет добиться повышения динамической точности управления приводом робота типа PUMA, обусловленного эффектом влияния индуктивности якорной цепи двигателя привода. The claimed combination of essential features given in the distinctive part of the formula allows to increase the dynamic accuracy of controlling the drive of a PUMA robot, due to the effect of the inductance of the armature circuit of the drive motor.
Блок-схема предлагаемого устройства для управления приводом робота представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлена кинематическая схема исполнительного органа робота типа PUMA. A block diagram of a device for controlling a robot drive is shown in FIG. 1. In FIG. 2 is a kinematic diagram of a PUMA type robot actuator.
Устройство для управления приводом робота содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2, первый блок умножения 3, третий сумматор 4, первый усилитель 5 и двигатель 6, связанный с первым датчиком 7 скорости непосредственно и через редуктор 8 - с датчиком 9 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно подключенные релейный элемент 10 и четвертый сумматор 11, второй вход которого подключен к входу релейного элемента 10, второму входу второго сумматора 2 и выходу первого датчика 7 скорости, а его выход - к второму входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные первый задатчик 12 сигнала, пятый сумматор 13, второй блок 14 умножения, шестой сумматор 15 и третий блок 16 умножения, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные второй задатчик 17 постоянного сигнала, седьмой сумматор 18, четвертый блок 19 умножения, восьмой сумматор 20 и пятый блок 21 умножения, выход которого подключен к четвертому входу четвертого сумматора 11, последовательно подключенные второй датчик 22 скорости и первый квадратор 23, выход которого подключен к второму входу пятого блока 21 умножения, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь 24 и шестой блок 25 умножения, выход которого подключен к пятому входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные второй усилитель 26 и второй функциональный преобразователь 27, выход которого подключен к второму входу четвертого блока 19 умножения, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь 28 и седьмой блок 29 умножения, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь 30 и восьмой блок 31 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого блока 29 умножения, а его выход - к второму входу восьмого сумматора 20, последовательно соединенные второй датчик 32 положения и девятый сумматор 33, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 9 положения, а его выход - к входам первого функционального преобразователя 24, второго усилителя 26 и четвертого функционального преобразователя 30, последовательно соединенные третий датчик 34 скорости, второй квадратор 35 и девятый блок 36 умножения, выход которого подключен к шестому входу четвертого сумматора 11, последовательно соединенные пятый функциональный преобразователь 37 и десятый блок 38 умножения, выход которого подключен к второму входу девятого блока 36 умножения, а также датчик 39 массы, первый датчик 40 ускорения, третий задатчик 41 постоянного сигнала и шестой функциональный преобразователь 42, выход которого подключен к второму входу второго блока 14 умножения, выход датчика 9 положения подключен к входам пятого 37 и шестого 42 функциональных преобразователей, а выход второго датчика 32 положения - к входу третьего функционального преобразователя 28, выход датчика 39 массы подключен к вторым входам пятого 13, шестого 15, седьмого 18 сумматоров и первого блока 3 умножения, выход пятого сумматора 13 подключен к вторым входам седьмого 29, шестого 25 и десятого 38 блоков умножения, выходы второго 17 и третьего 41 задатчиков постоянного сигнала подключены к третьим входам шестого 15 и седьмого 18 сумматоров соответственно, выход датчика 40 ускорения подключен к второму входу третьего блока 16 умножения, выход второго сумматора 2 подключен к третьему входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные десятый сумматор 43, одиннадцатый 44 и двенадцатый 45 блоки умножения, одиннадцатый сумматор 46 и тринадцатый блок 47 умножения, последовательно подключенные дифференцирующее устройство 48 и четырнадцатый блок 49 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 15, последовательно подключенные двенадцатый сумматор 50, пятнадцатый 51 и шестнадцатый 52 блоки умножения, последовательно соединенные второй датчик 53 ускорения, семнадцатый блок 54 умножения, тринадцатый сумматор 55, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора 4, пятый, шестой и седьмой входы которого подключены к выходам четырнадцатого 49, тринадцатого 47 и шестнадцатого 52 блоков умножения, а его восьмой вход через третий датчик 56 ускорения - к двигателю 6, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор 57, седьмой функциональный преобразователь 58, восемнадцатый блок 59 умножения, пятнадцатый сумматор 60, девятнадцатый блок 61 умножения, шестнадцатый сумматор 62 и двадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого квадратора 23, а его выход - к второму входу тринадцатого сумматора 55, последовательно соединенные третий усилитель 64, восьмой функциональный преобразователь 65, двадцать первый 66 и двадцать второй 67 блоки умножения, выход последнего из которых подключен к второму входу шестнадцатого сумматора 62, а его второй вход - к выходу седьмого сумматора 18, последовательно соединенные двадцать третий 68 и двадцать четвертый 69 блоки умножения, выход последнего из которых подключен к второму входу одиннадцатого сумматора 46, а также двадцать пятый 70 и двадцать шестой 71 блоки умножения и семнадцатый 72 сумматор, причем первые входы десятого 43, двенадцатого 50 и семнадцатого 72 сумматоров подключены к выходу третьего датчика 34 скорости, а вторые входы десятого 43, двенадцатого 50, семнадцатого 72 сумматоров, двадцать четвертого 69 и двадцать шестого 71 блоков умножения подключены к выходу первого датчика 7 скорости, выходы двенадцатого 50 и семнадцатого 72 сумматоров подключены к вторым входам двадцать первого 66 и восемнадцатого блоков 59 умножения, соответственно, первые входы двадцать третьего 68 и двадцать шестого 71 блоков умножения подключены к выходу шестого функционального преобразователя 42, а выход двадцать шестого блока 71 умножения подключен к второму входу пятнадцатого сумматора 60, вторые входы шестнадцатого 52, тринадцатого 47 и девятнадцатого 61 блоков умножения подключены к выходу пятого сумматора 13, вторые входы двадцать третьего 68 и пятнадцатого 51 блоков умножения подключены к выходам второго квадратора 35 и четвертого функционального преобразователя 30, соответственно, вход третьего усилителя 64 подключен к выходу девятого сумматора 33, второй вход одиннадцатого блока 44 умножения и вход дифференцирующего устройства 48 подключены к выходу датчика 40 ускорения, первый и второй входы двадцать пятого блока 70 умножения подключены к выходам второго датчика 22 скорости и восьмого сумматора 20, соответственно, а его выход - ко второму входу семнадцатого блока 54 умножения, первый и второй входы четырнадцатого сумматора 57 подключены к выходам второго 32 и первого 9 датчиков положения, соответственно, а второй вход двенадцатого блока 45 умножения подключен к выходу пятого функционального преобразователя 37, объект управления 73. The device for controlling the robot drive contains serially connected the first adder 1, the second adder 2, the first multiplication unit 3, the third adder 4, the first amplifier 5 and the motor 6, connected directly to the first speed sensor 7 and through the gearbox 8 with the position sensor 9, output which is connected to the first input of the first adder 1, connected by the second input to the input of the device, the relay element 10 and the fourth adder 11 are connected in series, the second input of which is connected to the input of the relay element 10, the second input to the second adder 2 and the output of the first speed sensor 7, and its output to the second input of the third adder 4, the first signal adder 12, the fifth adder 13, the second multiplication unit 14, the sixth adder 15 and the third multiplication unit 16, the output of which is connected in series to the third input of the fourth adder 11, sequentially connected to the second constant signal master 17, the seventh adder 18, the fourth multiplier unit 19, the eighth adder 20 and the fifth multiplier unit 21, the output of which is connected to the fourth input of the fourth adder 11, the second speed sensor 22 and the first quadrator 23, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit 21, connected in series with the first functional converter 24 and the sixth multiplication unit 25, the output of which is connected to the fifth input of the fourth adder 11, connected in series with the second amplifier 26 and the second functional converter 27, the output of which is connected to the second input of the fourth block 19 multiplication, connected in series to the third functional converter 28 and gray the seventh multiplication unit 29, the fourth functional converter 30 and the
На чертежах введены следующие обозначения:
αвх - сигнал желаемого положения;
q1, q2, q3 - соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота;
скорости изменения соответствующих обобщенных координат;
ускорения изменения соответствующих обобщенных координат;
ε - ошибка привода (величина рассогласования);
m1, m2, m3, mг - соответственно массы первого, второго, третьего звеньев исполнительного органа и захваченного груза;
l1 *, l3 * - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев до их центров масс;
l2, l3, - длины соответствующих звеньев;
скорость вращения ротора двигателя;
U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем 6.The following notation is introduced in the drawings:
α I - signal of the desired position;
q 1 , q 2 , q 3 - the corresponding generalized coordinates of the executive body of the robot;
rate of change of the corresponding generalized coordinates;
accelerating changes in the corresponding generalized coordinates;
ε is the drive error (mismatch value);
m 1 , m 2 , m 3 , m g - respectively, the mass of the first, second, third links of the executive body and the captured cargo;
l 1 * , l 3 * are the distances from the axis of rotation of the corresponding links to their centers of mass;
l 2 , l 3 , are the lengths of the corresponding links;
rotor speed of the engine;
U * , U - respectively, the amplified signal and the engine control signal 6.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Сигнал ошибки ε с сумматора 1 после коррекции в блоках 2, 3, 4, усиливаясь, поступает на электродвигатель 6, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U, моментов трения и внешнего моментного воздействия Mв. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности исполнительного органа обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы.The error signal ε from the adder 1 after correction in blocks 2, 3, 4, amplifying, enters the electric motor 6, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration), depending on the magnitude of the incoming signal U, the friction moments and external torque M century The electric drive when working with various loads, as well as due to the mutual influence of the degrees of mobility of the executive body, has variable torque characteristics that can vary widely. This reduces the quality indicators of the electric drive and even leads to a loss of stability of its operation.
Рассматриваемый привод управляет обобщенной координатой q3. Конструкция робота (см. фиг. 2) является типовой для отечественных и зарубежных промышленных роботов. Эта конструкция позволяет осуществлять любое перемещение груза в трехмерном пространстве.The drive in question controls the generalized coordinate q 3 . The design of the robot (see Fig. 2) is typical for domestic and foreign industrial robots. This design allows any movement of cargo in three-dimensional space.
Моментные характеристики привода, управляющего координатой q3, существенно зависят от изменения координат В связи с этим для качественного управления координатой q3, необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменение координат а также переменной массы груза m1 на динамические свойства рассматриваемого привода поворота (координата q3).The moment characteristics of the drive controlling the coordinate q 3 substantially depend on the change in coordinates In this regard, for quality control of the q 3 coordinate, it is necessary to precisely compensate for the negative effect of the coordinate change as well as a variable mass of cargo m 1 on the dynamic properties of the rotation drive in question (coordinate q 3 ).
Для определения моментных воздействий на рассматриваемый привод (обобщенных моментов неконсервативных сил) воспользуемся уравнением Лагранжа 2-го рода. Кинетическая энергия T всех движущихся масс исполнительного органа (фиг. 2) представляется в виде
где ISi, INi соответственно моменты инерций относительно продольной и поперечной осей, проходящих через центр масс звена i.To determine the moment effects on the drive in question (generalized moments of non-conservative forces), we use the second-order Lagrange equation. The kinetic energy T of all moving masses of the actuator (Fig. 2) is represented as
where I Si , I Ni accordingly, the moments of inertia with respect to the longitudinal and transverse axes passing through the center of mass of link i.
Потенциальная энергия робота имеет вид
П=m2gl2 *[(l-cosq2)+m3g (l2(lcosg2)+l*3(l-cos(q2+q3))]+mrg· [l2(l-cosq2)+l3(l-cos(q2+q3))],
где g - ускорение свободного падения.The potential energy of the robot has the form
P = m 2 gl 2 * [(l-cosq 2 ) + m 3 g (l 2 (lcosg 2 ) + l * 3 (l-cos (q 2 + q 3 ))] + m r g · [l 2 (l-cosq 2 ) + l 3 (l-cos (q 2 + q 3 ))],
where g is the acceleration of gravity.
Учитывая, что
На основе уравнения Лагранжа 2-го рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал привода, управляющего координатой q3, при движении робота (фиг. 2) с грузом имеет вид
С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической и механической
цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый привод, управляющий координатой q3, можно описать следующим дифференциальным уравнением:
где R - активное сопротивление якорной цепи двигателя;
L - индуктивность якорной цепи двигателя;
I - момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу двигателя;
Kм - коэффициент крутящего момента;
Kω - - коэффициент противоЭДС;
Kв - коэффициент вязкого трения;
iр - передаточное отношение редуктора;
Mстр - момент сухого трения;
Kу - коэффициент усиления усилителя 5;
i - ток якоря;
ускорение вращения вала двигателя третьей степени подвижности.Given that
Based on the Lagrange equation of the 2nd kind, it can be written that the momentary action on the output shaft of the drive controlling the coordinate q 3 when the robot moves (Fig. 2) with a load has the form
Given the relation (1), as well as the equations of electric and mechanical
chains of a DC motor with permanent magnets or independent excitation, the drive in question, which controls the coordinate q 3 , can be described by the following differential equation:
where R is the active resistance of the engine armature circuit;
L is the inductance of the engine armature circuit;
I is the moment of inertia of the motor armature and the rotating parts of the gearbox brought to the motor shaft;
K m - coefficient of torque;
K ω - is the coefficient of counter-EMF;
K in - coefficient of viscous friction;
i p - gear ratio;
M p is the moment of dry friction;
K y - gain of the amplifier 5;
i is the armature current;
acceleration of rotation of the motor shaft of the third degree of mobility.
Из (2) видно, что параметры этого уравнения, а следовательно, и параметры привода, управляющего координатой q3, являются существенно переменными, зависящими от величины В результате в процессе работы привода меняются (при том существенно) его динамические свойства. В результате для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры привода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с желаемыми постоянными параметрами.From (2) it can be seen that the parameters of this equation, and therefore the parameters of the drive controlling the coordinate q 3 , are essentially variable, depending on the value As a result, during the operation of the drive, its dynamic properties change (albeit substantially). As a result, for the implementation of the above task, it is necessary to form such a corrective device that would stabilize the drive parameters so that it is described by a differential equation with the desired constant parameters.
Полагается, что первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) единичный, а его второй отрицательный вход имеет коэффициент усиления Kω/Kу. Первый, третий и шестой положительные входы сумматора 11 (соответственно со стороны релейного элемента 10, блока 16 умножения и блока 36 умножения) единичные, его второй положительный вход (со стороны датчика 7 скорости) имеет коэффициент усиления (KмKω/R+Kв), пятый положительный вход (со стороны блока 25 умножения) - коэффициент усиления g/l2, а четвертый отрицательный (со стороны блока 21 умножения) - коэффициент усиления 1/2. Причем выходной сигнал релейного элемента 10 с нулевой нейтральной точкой имеет вид
где величина момента сухого трения при движении.It is believed that the first positive input of adder 2 (from the adder 1 side) is single, and its second negative input has a gain K ω / K у . The first, third and sixth positive inputs of the adder 11 (respectively from the side of the relay element 10, the multiplying unit 16 and the multiplying unit 36) are single, its second positive input (from the side of the speed sensor 7) has a gain (K m K ω / R + K c ), the fifth positive input (from the side of the multiplication block 25) is the gain g / l 2 , and the fourth negative (from the side of the multiplication block 21) is the gain 1/2. Moreover, the output signal of the relay element 10 with a zero neutral point has the form
Where the magnitude of the dry friction moment in motion.
Второй положительный вход сумматора 13 (со стороны датчика 39) имеет коэффициент усиления l2l3/iр, а его первый положительный вход (со стороны задатчика 12) - единичный коэффициент усиления. Сигнал с выхода задатчика 12 сигнала равен m3l2l3 */iр, а с выхода задатчика 17 сигнала - (iN3+m3l3 *2)/iр. Первый (со стороны блока 14 умножения) и третий (со стороны задатчика 17 сигнала) положительные входы сумматора 15 имеют единичные коэффициенты усиления, а его второй положительный вход (со стороны датчика 39 массы) - коэффициент усиления l3 2/iр.The second positive input of the adder 13 (from the side of the sensor 39) has a gain l 2 l 3 / i p , and its first positive input (from the setpoint 12) has a unity gain. The signal from the output of the setter 12 of the signal is m 3 l 2 l 3 * / i p , and from the output of the setter 17 of the signal is (i N3 + m 3 l 3 * 2 ) / i p . The first (from the side of the multiplication unit 14) and the third (from the side of the signal setter 17) the positive inputs of the adder 15 have unit gains, and its second positive input (from the side of the mass sensor 39) has a gain l 3 2 / i p .
Таким образом, на выходе сумматора 13 формируется сигнал l2(m3l3 *+mгl3)/iр. Поскольку функциональный преобразователь 42 формирует сигнал cos q3, то на выходе блока 14 умножения появляется сигнал l2(m3l3 *+mгl3)cos(q3)/iр, а на выходе сумматора 15 - сигнал [IN3+m3l3 *2+mгl3 2 +l2(m3l3 *+mгl3)cos(q3)]/iр.Thus, at the output of the adder 13, a signal l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) / i p is formed . Since the functional converter 42 generates a signal cos q 3 , the signal l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) cos (q 3 ) / i r appears at the output of the multiplication unit 14, and the signal [I N3 + m 3 l 3 * 2 + m g l 3 2 + l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) cos (q 3 )] / i p .
Датчик 40 ускорения измеряет ускорение вращения второй степени подвижности робота (координату ), а дифференцирующее устройство 48 формирует сигнал поэтому на выходе блока 16 умножения формируется сигнал [IN3+m3l3 *2+mгl3 2+l2(m3l3 *+mгl3)cos(q3)]/iр, а на выходе блока 49 умножения формируется сигнал
Датчик 34 скорости измеряет скорость вращения во второй степени подвижности (координату ), а функциональный преобразователь 37 формирует сигнал sinq3. Поэтому на выходе блока 38 умножения появляется сигнал l2(m3l3 *+mгl3)sin(q3)/iр, а на выходе блока 36 умножения - сигнал
Датчик 32 положения измеряет угол поворота во второй степени подвижности (координату q2), функциональный преобразователь 24 формирует сигнал sin (q2+q3). В результате на выходе блока 25 умножения формируется сигнал l2(m3l3 *+mгl3) sin(q2+q3)/iр.The acceleration sensor 40 measures the acceleration of rotation of the second degree of robot mobility (coordinate ), and the differentiating device 48 generates a signal therefore, at the output of the multiplication block 16, a signal is generated [I N3 + m 3 l 3 * 2 + m g l 3 2 + l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) cos (q 3 )] / i p , and at the output of the multiplication unit 49, a signal is generated
The speed sensor 34 measures the speed of rotation in the second degree of mobility (coordinate ), and the functional Converter 37 generates a signal sinq 3 . Therefore, at the output of the multiplication unit 38, the signal l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) sin (q 3 ) / i r appears, and at the output of the multiplication block 36, a signal
The position sensor 32 measures the angle of rotation in the second degree of mobility (coordinate q 2 ), the functional Converter 24 generates a signal sin (q 2 + q 3 ). As a result, at the output of the multiplication block 25, a signal l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) sin (q 2 + q 3 ) / i p is formed .
Датчик 22 скорости измеряет скорость вращения первой степени подвижности робота (координата q1). С выхода задатчика 41 постоянного сигнала на третий отрицательный вход сумматора 18 с единичным коэффициентом усиления поступает сигнал IS3/iр. Первый (со стороны задатчика 17) положительный вход этого сумматоры единичный, а второй положительный (со стороны датчика 39 массы) имеет коэффициент усиления l3 2/iр. В результате на выходе сумматора 18 формируется сигнал (IN3-IS3+m3l3 *2+mгl3 2)/iр. Усилитель 26 имеет коэффициент усиления, равный 2. Функциональный преобразователь 27 реализует функцию sin. В результате на выходе блока 19 умножения формируется сигнал (IS3+m3l3 *2+mгl3 2)sin2(q2+q3)/iр.The speed sensor 22 measures the speed of rotation of the first degree of mobility of the robot (coordinate q 1 ). From the output of the constant signal setter 41, the signal I S3 / i p is received at the third negative input of the adder 18 with a unity gain. The first (from the side of the setter 17) positive input of this adders is single, and the second positive (from the side of the mass sensor 39) has a gain l 3 2 / i p . As a result, at the output of the adder 18, a signal is generated (I N3 -I S3 + m 3 l 3 * 2 + m g l 3 2 ) / i p . The amplifier 26 has a gain equal to 2. Functional Converter 27 implements the function sin. As a result, at the output of the multiplication block 19, a signal is generated (I S3 + m 3 l 3 * 2 + m g l 3 2 ) sin2 (q 2 + q 3 ) / i p .
Функциональный преобразователь 28 реализует функцию sin, а функциональный преобразователь 30 - функцию cos. В результате на выходе блока 31 умножения формируется сигнал l2(m3l3 *+mгl3) sin(q2)cos(q2+q3)/iр, а на выходе сумматора 20, первый положительный вход которого (со стороны блока 19 умножения) единичный, а второй положительный вход имеет коэффициент усиления 2, формируется сигнал
[(IN3-IS3+m3l3 *2+ mгl3 2)sin2(q2+q3)+2l2 (m3l3 *+mгl3)sin(q2)cos(q2+q3)/iр.Functional converter 28 implements the function sin, and functional converter 30 implements the function cos. As a result, the signal l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) sin (q 2 ) cos (q 2 + q 3 ) / i p is formed at the output of the
[(I N3 -I S3 + m 3 l 3 * 2 + m g l 3 2 ) sin2 (q 2 + q 3 ) + 2l 2 (m 3 l 3 * + m g l 3 ) sin (q 2 ) cos (q 2 + q 3 ) / i p .
С учетом отмеченных выше коэффициентов усиления соответствующих входов сумматора 11 на его выходе формируется сигнал
Так как второй положительный вход сумматора 50 (со стороны датчика 7 скорости) имеет коэффициент усиления l/iр, а его первый положительный вход - единичный коэффициент усиления, то на его выходе формируется сигнал а на выходе блока 52 умножения - сигнал
Второй отрицательный вход сумматора 43 (со стороны датчика 7 скорости) имеет коэффициент усиления l/iр, а его первый положительный вход (со стороны датчика 34) коэффициент усиления, равный 2. В результате на его выходе формируется сигнал а на выходе блока 45 умножения - сигнал
На выходе блока 68 умножения формируется сигнал Второй положительный вход сумматора 46 (со стороны блока 69 умножения) имеет коэффициент усиления l/iр, а его первый положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
а на выходе блока 47 умножения - сигнал
Датчик 53 ускорения измеряет ускорение вращения первой степени подвижности робота (координату поэтому на выходе блока 54 умножения формируется сигнал
Второй положительный вход сумматора 57 (со стороны датчика 32 положения) имеет коэффициент усиления 2, а его первый положительный вход - единичный коэффициент усиления, поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал (q3+-2q2). Функциональный преобразователь 58 реализует функцию cos. Второй положительный вход сумматора 72 (со стороны датчика 7 скорости) имеет коэффициент усиления l/iр, а его первый положительный вход - коэффициент усиления, равный 2, поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал В результате на выходе блока 59 умножения формируется сигнал
Второй отрицательный вход сумматора 60 (со стороны блока 71 умножения) имеет коэффициент усиления l/iр, а его первый положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате, на его выходе формируется сигнал
Третий усилитель 64 имеет коэффициент усиления, равный 2. Функциональный преобразователь 65 реализует функцию cos. В результат на выходе блока 66 умножения формируется сигнал а на выходе блока 67 умножения формируется сигнал
На выходе блока 61 умножения формируется сигнал
Первый положительный вход сумматора 62 (со стороны блока 61 умножения) имеет коэффициент усиления 1/2, а его второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе блока 63 умножения - сигнал
Первый (со стороны блока 54 умножения) и второй входы сумматора 55 имеют единичный коэффициент усиления. В результате, на выходе этого сумматора формируется сигнал
На выходе сумматора 2 формируется сигнал а на выходе блока 3 умножения - сигнал
Третий датчик 56 ускорения измеряет ускорение вращения двигателя 6 третьей степени подвижности робота (сигнал
Первый положительный йход сумматора 4 (со стороны блока 3 умножения) имеет коэффициент усиления l3 2/(lнiр 2), второй положительный (со стороны сумматора 11) - коэффициент усиления R/(KмKу), третий положительный (со стороны сумматора 2) - коэффициент усиления [I+(IN3+m3l3 *2) iр 2]/Iн (Iн номинальное (желаемое) значение приведенного момента инерции, обеспечивающее рассматриваемому приводу робота заданные динамические свойства и показатели качества), четвертый отрицательный (со стороны сумматора 55), пятый (со стороны блока 49 умножения) и шестой (со стороны блока 47 умножения) положительные входы - коэффициент усиления L/(KуKм), восьмой (со стороны датчика 56 ускорения) положительный вход - коэффициент усиления LKв/(KуKм), а седьмой положительный (со стороны блока 52 умножения) - коэффициент Lg/(KуKмl2).Taking into account the gains noted above for the corresponding inputs of the adder 11, a signal is generated at its output
Since the second positive input of the adder 50 (from the side of the speed sensor 7) has a gain l / i p , and its first positive input has a unity gain, a signal is generated at its output and at the output of the multiplication block 52, a signal
The second negative input of the adder 43 (from the side of the speed sensor 7) has a gain l / i p , and its first positive input (from the side of the sensor 34) has a gain of 2. As a result, a signal is generated at its output and at the output of multiplication block 45, a signal
A signal is generated at the output of the multiplication block 68 The second positive input of the adder 46 (from the side of the multiplication unit 69) has a gain l / i p , and its first positive input has a unity gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder
and at the output of multiplication unit 47, a signal
The acceleration sensor 53 measures the acceleration of rotation of the first degree of robot mobility (coordinate therefore, a signal is generated at the output of the multiplication block 54
The second positive input of the adder 57 (from the side of the position sensor 32) has a gain of 2, and its first positive input has a unity gain, so a signal is generated at the output of this adder (q 3 + -2q 2 ). Functional converter 58 implements the function cos. The second positive input of the adder 72 (from the side of the speed sensor 7) has a gain l / i p , and its first positive input has a gain of 2, so a signal is generated at the output of this adder As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 59
The second negative input of the adder 60 (from the side of the multiplication unit 71) has a gain l / i p , and its first positive input has a unity gain. As a result, a signal is generated at its output.
The third amplifier 64 has a gain of 2. Functional converter 65 implements the cos function. As a result, a signal is generated at the output of multiplication block 66 and at the output of the multiplication unit 67, a signal is generated
A signal is generated at the output of the multiplication block 61
The first positive input of the adder 62 (from the side of the multiplication unit 61) has a gain of 1/2, and its second positive input has a unity gain. As a result, the output of the block 63 multiplication - signal
The first (from the side of the block 54 multiplication) and the second inputs of the adder 55 have a unity gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder
At the output of adder 2, a signal is generated and at the output of block 3 multiplication - a signal
The third acceleration sensor 56 measures the acceleration of rotation of the engine 6 of the third degree of robot mobility (signal
The first positive approach of adder 4 (from the side of the multiplication block 3) has a gain of l 3 2 / (l n i p 2 ), the second positive (from the side of adder 11) has a gain of R / (K m K у ), the third positive ( on the part of the adder 2) is the gain [I + (I N3 + m 3 l 3 * 2 ) i p 2 ] / I n (I n is the nominal (desired) value of the reduced moment of inertia, providing the robot drive under consideration with the specified dynamic properties and quality indicators ), the fourth negative (from the adder 55 side), the fifth (from the side of the multiplication block 49) and the sixth (from the hundred Rones of the multiplication unit 47) the positive inputs are the gain L / (K at K m ), the eighth (from the side of the acceleration sensor 56) is the positive input is the gain LK at / (K at K m ), and the seventh is positive (from the side of block 52 multiplication) is the coefficient Lg / (K at K m l 2 ).
Таким образом, с учетом указанных выше коэффициентов усиления соответствующих входов сумматора 4 на его выходе окончательно будет сформирован сигнал вида
Несложно показать, что поскольку при движении привода достаточно точно соответствует Mстр, то, подставив полученное значение U* (3) в соотношение (2), получим уравнение
которое имеет постоянные желаемые параметры. То есть сам привод, управляющей координатой q3 будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями.Thus, taking into account the above gain factors of the corresponding inputs of the adder 4, a signal of the form
It is easy to show that since when the drive moves quite accurately corresponds to M p , then, substituting the obtained value U * (3) in relation (2), we obtain the equation
which has constant desired parameters. That is, the drive itself, the controlling coordinate q 3 will have constant desired dynamic properties and quality indicators.
Таким образом, за счет введения дополнительной коррекции, удалось добиться инвариантности привода к влиянию постоянной времени двигателя. Thus, due to the introduction of additional correction, it was possible to achieve the invariance of the drive to the influence of the motor time constant.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101251A RU2163190C1 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Device for control of robot drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101251A RU2163190C1 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Device for control of robot drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2163190C1 true RU2163190C1 (en) | 2001-02-20 |
Family
ID=20229528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000101251A RU2163190C1 (en) | 2000-01-17 | 2000-01-17 | Device for control of robot drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2163190C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562403C1 (en) * | 2014-12-10 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-tuning electric drive of manipulator |
RU2606372C1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-01-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-adjusting electric drive of manipulator |
-
2000
- 2000-01-17 RU RU2000101251A patent/RU2163190C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562403C1 (en) * | 2014-12-10 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-tuning electric drive of manipulator |
RU2606372C1 (en) * | 2015-07-29 | 2017-01-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2163190C1 (en) | Device for control of robot drive | |
RU2608005C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2325268C1 (en) | Control of robotic machine drive | |
RU2372638C1 (en) | Self-tuning electric drive for manipulation robot | |
RU2359306C2 (en) | Self-adapting electric drive of robot | |
RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2066626C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2363972C2 (en) | Robot self-adaptive electric drive | |
RU2054350C1 (en) | Device for controlling robot drive | |
RU2335389C2 (en) | Robot drive control device | |
RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2063867C1 (en) | Self-tuning electric motor drive of robot | |
RU2147276C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2164859C2 (en) | Apparatus for controlling robot drive mechanism | |
RU2079867C1 (en) | Device for control of robot drive | |
RU2309444C2 (en) | Self-adjusting electrical drive for robot | |
RU2443543C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2453893C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2311283C1 (en) | Device for controlling drive of a robot | |
RU2115539C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2345885C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2208242C1 (en) | Self-adjusting electric drive of robot | |
RU2193480C1 (en) | Device controlling robot drive |