RU2372638C1 - Self-tuning electric drive for manipulation robot - Google Patents
Self-tuning electric drive for manipulation robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372638C1 RU2372638C1 RU2008109693/09A RU2008109693A RU2372638C1 RU 2372638 C1 RU2372638 C1 RU 2372638C1 RU 2008109693/09 A RU2008109693/09 A RU 2008109693/09A RU 2008109693 A RU2008109693 A RU 2008109693A RU 2372638 C1 RU2372638 C1 RU 2372638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- multiplication unit
- series
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов манипуляционных роботов.The invention relates to robotics and can be used to create drives of manipulation robots.
Известно устройство для управления приводом работа, содержащее последовательно соединенные блок коррекции, первый блок умножения, первый сумматор, второй блок умножения, первый усилитель и двигатель с редуктором, с выходным валом которого кинематически связан первый датчик положения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход которого подключен к входу устройства, а выход - к входу блока коррекции, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, первый блок деления и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к второму выходу блока коррекции, а выход - ко второму входу первого сумматора, третий вход которого соединен с третьим выходом блока коррекции, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, пятый блок умножения, шестой сумматор и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор и второй усилитель, выход которого соединен со вторым входом второго блока умножения, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, и второй блок деления, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора и вторым входом первого блока деления, а выход - со вторым входом первого блока умножения, а также последовательно соединенные второй датчик положения и девятый сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу девятого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом девятого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и десятого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, седьмой блок умножения, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а выход - ко вторым входам седьмого и восьмого сумматоров, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого соединен с выходом девятого сумматора, четырнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, выход которого подключен к третьему входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, десятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные четвертый усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом седьмого блока умножения, причем второй вход пятого блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя /см. Авт.свид. СССР №1764990. Бюл. №36. 1992/.A device for controlling a drive of operation is known, comprising a correction unit, a first multiplication unit, a first adder, a second multiplication unit, a first amplifier and a gear motor with an output shaft of which a first position sensor is kinematically coupled, the output of which is connected to the second input of the second adder, the first input of which is connected to the input of the device, and the output to the input of the correction unit, the third adder, the first quadrator, the third multiplication unit, the second input of which is connected in series inen with the output of the mass sensor of the captured cargo, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the first division unit and the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the second output of the correction unit, and the output to the second input of the first adder, the third input of which is connected to the third output of the correction unit, the second constant signal generator, the fifth adder, the fifth multiplication unit, the sixth adder and w are connected in series the stand multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the third constant signal generator connected in series, the seventh adder and the second amplifier, the output of which is connected to the second input of the second multiplication unit, the eighth adder connected in series, the first input of which is connected to the output of the fourth adder , and the second division unit, the second input of which is connected to the output of the seventh adder and the second input of the first division unit, and the output - with the second input of the first multiplication unit, and the second position sensor and the ninth adder connected in series, the third position sensor, the first functional converter and the third quadrator connected in series to the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the ninth adder, and the fourth quadrator connected in series to the third a functional converter and a fifth quadrator, connected in series with a fourth functional converter and a gear the quadrator, with the outputs of the third, fourth, fifth and sixth quadrators connected respectively to the fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters connected to the output of the ninth adder, the outputs of the second and fourth functional converters respectively connected to the first and the second inputs of the third and tenth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, connected in series with the fourth constant the signal, the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the seventh multiplier, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, and the output to the second inputs of the seventh and eighth adders, a third amplifier connected in series, the input of which is connected to the output one of the ninth adder, the fourteenth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the twelfth adder, the fifth constant signal generator connected in series, the fifteenth adder, the second input of which is connected to the output mass sensor, the tenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the eleventh multiplication block, the second input of the cat The second is connected to the output of the third functional converter, and the output is to the second input of the sixth adder, the fourth amplifier is connected in series, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the seventh multiplication unit, the second input of the fifth the multiplication unit through the seventh functional converter is connected to the output of the third amplifier / cm. Autosvid. USSR No. 1764990. Bull. Number 36. 1992 /.
Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает инвариантность качественных показателей к переменным параметрам нагрузки лишь в том случае, когда эти параметры в процессе управления меняются достаточно медленно, т.е. когда выполняется условие квазистационарности и можно использовать аппарат передаточных функций. Если же указанные параметры меняются быстро, то аппарат передаточных функций использовать нельзя. Поэтому устройство-прототип уже не сможет обеспечить требуемое качество управления. В данном случае справедливым оказывается только аппарат дифференциальных уравнений. Кроме того, в прототипе не учитываются при синтезе адаптивной коррекции моменты сухого и вязкого трения. Однако указанные моменты значительно повышают динамическую ошибку управления.The disadvantage of this device is that it provides the invariance of quality indicators to variable load parameters only when these parameters change quite slowly during the control process, i.e. when the quasistationary condition is satisfied and the apparatus of transfer functions can be used. If the indicated parameters change quickly, then the apparatus of the transfer functions cannot be used. Therefore, the prototype device will no longer be able to provide the required control quality. In this case, only the apparatus of differential equations is valid. In addition, the prototype does not take into account in the synthesis of adaptive correction the moments of dry and viscous friction. However, these points significantly increase the dynamic control error.
Известно также устройство для управления приводом робота /см. Патент России №2063866. Бюл. №20. 1996/.A device for controlling a robot drive / cm is also known. Russian patent No. 2063866. Bull. No. 20. 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 этого устройства является то, что оно предназначено только для управления соответствующей степенью подвижности манипулятора, имеющего только три степени подвижности. При появлении движения указанного манипулятора по дополнительной четвертой степени подвижности появляются дополнительные моментные воздействия на привод рассматриваемой степени подвижности, которые приводят к ухудшение динамической точности и устойчивости его работы без введения дополнительных корректирующих сигналов, учитывающих указанное дополнительное движение манипулятора.The disadvantage of this device is that it is intended only to control the corresponding degree of mobility of the manipulator having only three degrees of mobility. When the specified manipulator moves along an additional fourth degree of mobility, additional momentary effects on the drive of the considered degree of mobility appear, which lead to a deterioration in the dynamic accuracy and stability of its operation without introducing additional corrective signals that take into account the specified additional manipulator movement.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора робота по всем четырем степеням подвижности и, тем самым, повышение динамической точности его управления.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to changes in its dynamic moment load characteristics when the robot arm moves along all four degrees of mobility and, thereby, increase the dynamic accuracy of its control.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании нового сигнала управления, подаваемого на вход рассматриваемого электропривода и компенсирующего все вредные моментные воздействия, появляющиеся при движении во всех остальных степенях подвижности манипулятора, которые ухудшают качественные показатели работы (динамическую точность и устойчивость) рассматриваемого электропривода.The technical result that can be obtained by implementing the claimed technical solution is expressed in the formation of a new control signal supplied to the input of the electric drive in question and compensating for all harmful torque effects that appear during movement in all other degrees of manipulator mobility, which worsen the quality of work (dynamic accuracy) and stability) of the drive in question.
Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения и второй сумматор, последовательно соединенные первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, и релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, первый вход первого блока умножения соединен с выходом первого сумматора, а его второй вход - с вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, при этом выход второго сумматора подключен к входу первого усилителя, дополнительно введены последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь 55, двенадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 57 ускорения, и тринадцатый блок 58 умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор 59 подключен к выходу четырнадцатого блока 60 умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя 31 и тринадцатого сумматора 46, а выход - к шестому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные пятый задатчик 61 сигнала, пятнадцатый сумматор 62, второй вход которого подключен к выходу датчика 12 массы, и пятнадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя 27, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 59.The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive of the manipulating robot containing the first adder, the first multiplication unit and the second adder connected in series to the first amplifier, the electric motor connected to the first speed sensor directly and through the gearbox with the first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, W, connected in series swarm multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor of the captured cargo, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator connected in series, the fifth adder, the third multiplication block, sixth an adder and a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series, followed by the third position sensor, the first functional converter and the third quadrature connected in series to the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, the third functional converter and the fifth quadrator connected in series to the fourth functional the converter and the sixth quadrator, and the outputs of the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively, to the fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input a second quadrator, connected in series with a third constant signal generator, a ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second to the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, in series connected to the second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the tenth adder, the fourth constant signal generator connected in series, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output to the second input of the sixth adder, the third amplifier connected in series to One of which is connected to the output of the third position sensor, and a sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh unit multiplication, as well as the tenth and eleventh multiplication blocks, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, and a relay element, the output of which connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output of the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication units and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication unit connected to the output of the eleventh adder, the first input of the first multiplication unit connected to the output of the first the adder, and its second input with the second input of the eleventh multiplication block and the output of the fourth adder, while the output of the second adder is connected to the input of the first amplifier, additionally introduced the eighth functional converter 55, the twelfth multiplication unit 56, the second input of which is connected to the output of the acceleration sensor 57, and the thirteenth multiplication unit 58, the second input of which through the fourteenth adder 59 is connected to the output of the fourteenth multiplication unit 60, the first and second inputs of which are respectively connected to the outputs of the fourth functional Converter 31 and the thirteenth adder 46, and the output to the sixth input of the second adder 3, connected in series fifth signal collector 61, fifteen second adder 62, the second input of which is connected to the output of the
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with its analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "Novelty."
При этом заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности и устойчивости управления электроприводом рассматриваемого движущегося манипуляционного робота в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного эффектом взаимовлияния между всеми его степенями подвижности.At the same time, the claimed combination of features, given in the characterizing part of the claims, allows to increase the dynamic accuracy and stability of the electric drive control of the moving moving robot under conditions of a significant and rapid change in the load parameters due to the effect of mutual influence between all its degrees of mobility.
Блок-схема предлагаемого устройства для управления приводом робота представлена на фиг.1. На фиг.2 представлена кинематическая схема робота.The block diagram of the proposed device for controlling the drive of the robot is presented in figure 1. Figure 2 presents the kinematic diagram of the robot.
Устройство для управления приводом робота содержит первый объект управления 64.The device for controlling the drive of the robot contains the first control object 64.
На указанных чертежах введены следующие обозначения:The following notation is introduced in the indicated drawings:
αвх - сигнал с выхода программного устройства;α I - the signal from the output of the software device;
ε - сигнал ошибки;ε is the error signal;
U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем;U * , U - respectively amplified signal and engine control signal;
qi - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора ;q i - generalized coordinates of the corresponding degrees of mobility of the manipulator ;
mi, mг - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза ;m i , m g are the masses of the corresponding parts of the manipulator and the load ;
l2, l3 - длины соответствующих звеньев;l 2 , l 3 are the lengths of the corresponding links;
- расстояния от осей вращения соответствующих звеньев до их центров масс; - the distance from the axis of rotation of the respective links to their centers of mass;
- скорости изменения соответствующих обобщенных координат; - the rate of change of the corresponding generalized coordinates;
- скорость вращения ротора двигателя первой степени подвижности; - the speed of rotation of the rotor of the engine of the first degree of mobility;
- ускорение в четвертой степени подвижности. - acceleration in the fourth degree of mobility.
Кроме того, полагается, что Jsi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей ;In addition, it is assumed that J si are the moments of inertia of the corresponding parts of the manipulator relative to their longitudinal axes ;
JNi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс (i=2,3).J Ni - moments of inertia of the corresponding parts of the manipulator relative to the transverse axes passing through their centers of mass (i = 2,3).
Рассматриваемый электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния всех степеней подвижности манипулятора обладает переменными моментными нагрузочными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели работы электропривода и даже приводит к потере его устойчивости. В результате возникает задача, связанная с обеспечением инвариантности динамических свойств указанного электропривода к изменениям моментных нагрузочных характеристик, что позволяет обеспечить высокую динамическую точность и устойчивость его работы.The electric drive under consideration when working with various loads, as well as due to the interaction of all degrees of mobility of the manipulator, has variable torque load characteristics that can vary widely. This reduces the quality of the drive and even leads to the loss of its stability. As a result, a problem arises related to ensuring the invariance of the dynamic properties of the specified electric drive to changes in moment load characteristics, which allows for high dynamic accuracy and stability of its operation.
Устройство работает следующим образом. На вход подается управляющее воздействие αвх, обеспечивающее требуемый закон изменения первой степени подвижности манипулятора во времени. На выходе сумматора 1 вырабатывается сигнал ошибки ε, который после коррекции в элементах 2 и 3, усиливаясь, поступает на электродвигатель 5 с редуктором, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью /ускорением/, зависящим от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия Мв на электропривод.The device operates as follows. At the input, a control action α vx is applied, which provides the required law of change in the first degree of manipulator mobility in time. At the output of
В изобретении рассматривается устройство для управления электроприводом первой степени подвижности манипулятора (движение относительно вертикальной оси), схема которого представлена на фиг.2. Этот электропривод управляет обобщенной координатой q1.The invention considers a device for controlling an electric drive of the first degree of mobility of the manipulator (movement relative to the vertical axis), a diagram of which is presented in figure 2. This electric drive controls the generalized coordinate q 1 .
Датчики 24 и 22 измеряют соответственно обобщенные координаты q2, q3. Сумматор 23 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усилия, поэтому на его выходе формируется сигнал q2+q3. Усилители 41 и 49 имеют коэффициенты усиления 2. Сумматор 42 имеет входы с единичными коэффициентами усиления, причем его второй вход /со стороны датчика 22/ отрицательный. Поэтому на выходе сумматора 42 формируется сигнал q2+q3. Функциональные преобразователи 25, 29, 43, 50, 51 и 55 реализуют функцию sin, a функциональные преобразователи 27 и 31 - функцию cos.Sensors 24 and 22 measure, respectively, the generalized coordinates q 2 , q 3 . The adder 23 has positive inputs with unit force factors, therefore, a q 2 + q 3 signal is generated at its output. Amplifiers 41 and 49 have gains 2. The adder 42 has inputs with unit gains, and its second input / from the sensor side 22 / is negative. Therefore, at the output of the adder 42, a signal q 2 + q 3 is generated. Functional converters 25, 29, 43, 50, 51 and 55 implement the sin function, while functional converters 27 and 31 implement the cos function.
Первый /со стороны функционального преобразователя 27/ и второй положительные входы сумматора 33 соответственно имеют коэффициенты усиления l2 и . В результате на выходе квадратора 15 формируется сигнал Первый /со стороны функционального преобразователя 27/ и второй положительные входы сумматора 9 соответственно имеют коэффициенты усиления l2 и l3. В результате на выходе блока 11 умножения формируется сигнал mг[l2cosq2+l3cos(q2+q3)]2, т.к. датчик 12 измеряет массу захваченного груза mг.The first / from the side of the functional Converter 27 / and the second positive inputs of the adder 33 respectively have gains l 2 and . As a result, a signal is generated at the output of the quadrator 15 The first / from the side of the functional Converter 27 / and the second positive inputs of the adder 9 respectively have gains l 2 and l 3 . As a result, the signal m g [l 2 cosq 2 + l 3 cos (q 2 + q 3 )] 2 is formed at the output of the multiplication unit 11, because the
На выходе задатчика 14 постоянного сигнала формируется сигнал , где J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора /приведены к валу двигателя/, ip - передаточное отношение редуктора. Первый /со стороны блока 11/ и второй /со стороны задатчика 14/ положительные входы сумматора 13 имеют единичные коэффициенты и усиления. Его третий /со стороны квадратора 15/, четвертый /со стороны квадратора 26/, пятый /со стороны квадратора 28/, шестой /со стороны квадратора 30/ и седьмой /со стороны квадратора 32/ положительные входы соответственно имеют коэффициенты усиления m3, , Js3 и JN3. В результате на выходе сумматора формируется сигналA signal is generated at the output of the constant signal setter 14 where J is the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the rotating parts of the gearbox / are given to the motor shaft /, i p is the gear ratio of the gearbox. The first / from the side of the block 11 / and the second / from the setter 14 / the positive inputs of the
. .
Датчики скорости 39 и 21 устанавливаются соответственно во второй и третьей степенях подвижности робота /см. фиг.2/ и измеряют соответственно и .Speed sensors 39 and 21 are installed respectively in the second and third degrees of mobility of the robot / cm. figure 2 / and measured respectively and .
На выходе задатчика 34 формируется сигнал . Первый /со стороны задатчика 34/ и второй положительные входы сумматора 35 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный . В результате на выходе блока умножения 36 формируется сигналAt the output of the setter 34, a signal is generated . The first / from the setpoint 34 / and the second positive inputs of the adder 35 respectively have a unity gain and a gain equal to . As a result, a signal is generated at the output of the multiplication block 36
Задатчик 16 формирует сигнал Первый /со стороны задатчика 16/ и второй положительные входы сумматора 17 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления . В результате на выходе блока 18 умножения формируется сигнал The setter 16 generates a signal The first / from the setpoint 16 / and the second positive inputs of the adder 17 respectively have a unity gain and gain . As a result, a signal is generated at the output of the multiplication block 18
Задатчик 45 формирует сигнал . Первый /со стороны задатчика 45/ и второй положительные входы сумматора 46 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления 2l2l3. В результате на выходе блока 44 умножения формируется сигнал The master 45 generates a signal . The first / from the setpoint side 45 / and the second positive inputs of the adder 46 respectively have a unity gain and a gain of 2l 2 l 3 . As a result, a signal is generated at the output of the multiplication block 44
Три положительных входа сумматора 37 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе блока 38 умножения формируется сигналThe three positive inputs of adder 37 have unity gain. Therefore, a signal is generated at the output of the multiplication unit 38
На выходе блока умножения 47 формируется сигналAt the output of the multiplication unit 47, a signal is generated
поэтому с учетом того, что оба положительных входа сумматора 19 имеют единичные коэффициенты усиления, на выходе блока 20 умножения формируется сигналtherefore, given the fact that both positive inputs of the adder 19 have unity gain, a signal is generated at the output of the multiplication unit 20
Датчик 57 установлен в четвертой степени подвижности робота и измеряет ускорение в этой степени подвижности. В результате на выходе блок 56 умножения формируется сигнал На выходе задатчика 61 формируется постоянный сигнал, равный Первый положительный /со стороны задатчика 61/ вход сумматора 62 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный l2. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал а на выходе блока 63 умножения - сигнал The sensor 57 is installed in the fourth degree of mobility of the robot and measures the acceleration in this degree of mobility. As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 56 At the output of the setter 61, a constant signal is formed equal to The first positive / from the setter 61 / input of the adder 62 has a unity gain, and its second positive input has a gain equal to l 2 . As a result, a signal is generated at the output of this adder and the output of block multiplication 63 is a signal
Второй /со стороны блока 63/ и первый положительные входы сумматора 59 имеют соответственно единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный The second / block side 63 / and the first positive inputs of the adder 59 have respectively a unity gain and a gain equal to
1/2l2. В результате на выходе блока 58 умножения формируется сигнал1 / 2l 2 . As a result, a signal is generated at the output of multiplication block 58
Оба отрицательных входа сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал - /А+В/. На первый положительный вход сумматора 3 /со стороны блока 2/ с коэффициентом усиления поступает сигнал , на его второй положительный вход /со стороны блока 52/ с коэффициентом усиления - сигнал на третий отрицательный вход /со стороны блока 53/ с коэффициентом усиления - сигнал на четвертый положительный вход с коэффициентом усиления R/(KM,Ky) /со стороны релейного элемента 54/ - сигналBoth negative inputs of the adder 40 have unity gain, therefore, a signal is formed at its output - / A + B /. At the first positive input of the adder 3 / from the side of the block 2 / with a gain signal is coming , at its second positive input / from the side of the block 52 / with a gain - signal to the third negative input / from the side of the block 53 / with a gain - signal to the fourth positive input with a gain of R / (K M , K y ) / from the side of the relay element 54 / - signal
на пятый положительный вход /со стороны датчика 6/ с коэффициентом усиления - сигнал а на его шестой отрицательный вход с коэффициентом усиления - сигнал С, где R - активное сопротивление якорной обмотки электродвигателя, KB - коэффициент вязкого трения, Ky - коэффициент усиления усилителя 4, KM - коэффициент крутящего момента, Kω - коэффициент противо-ЭДС, Мг=const - величина момента сухого трения при движении электродвигателя.to the fifth positive input / sensor side 6 / with gain - signal and at its sixth negative input with a gain - signal C, where R is the active resistance of the armature winding of the electric motor, K B is the coefficient of viscous friction, K y is the gain of the amplifier 4, K M is the torque coefficient, K ω is the coefficient of counter-EMF, M g = const is the moment dry friction when moving an electric motor.
В результате на выходе сумматора 3 формируется сигналAs a result, at the output of the adder 3, a signal is generated
Из уравнения Лагранжа 2 несложно получитьFrom the Lagrange equation 2 it is easy to obtain
Учитывая, что U=KуU*, q1ip=α1, а также уравнения электрической цепи и механической цепи /с учетом соотношения /2//Given that U = K at U *, q 1 i p = α 1 , as well as the equations of the electric circuit and mechanical chain / taking into account the ratio / 2 //
для электродвигателей постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, несложно показать, что рассматриваемый привод, управляющий координатой q1 робота, можно описать следующим дифференциальным уравнением for DC motors with permanent magnets or independent excitation, it is easy to show that the drive in question, which controls the coordinate q 1 of the robot, can be described by the following differential equation
Поскольку при движении электропривода достаточно точно соответствует Мстр, то сформированный сигнал U* /1/, как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения /3/ с существенно переменными параметрами в уравнение с номинальными постоянными /желаемыми/ параметрамиBecause when driving an electric drive quite accurately corresponds to M p , then the generated signal U * / 1 /, as you can easily see, ensures the transformation of the equation / 3 / with substantially variable parameters into an equation with nominal constants / desired / parameters
обеспечивающими рассматриваемому приводу поворота заданные динамические свойства и качественные показатели работы за счет выбора постоянных значений JN и Ky.providing the considered drive of rotation with the desired dynamic properties and quality performance by choosing constant values of J N and K y .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008109693/09A RU2372638C1 (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Self-tuning electric drive for manipulation robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008109693/09A RU2372638C1 (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Self-tuning electric drive for manipulation robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2372638C1 true RU2372638C1 (en) | 2009-11-10 |
Family
ID=41354833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008109693/09A RU2372638C1 (en) | 2008-03-11 | 2008-03-11 | Self-tuning electric drive for manipulation robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372638C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454695C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Manipulator drive |
RU2593735C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
RU2688449C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
-
2008
- 2008-03-11 RU RU2008109693/09A patent/RU2372638C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454695C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Manipulator drive |
RU2593735C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
RU2688449C1 (en) * | 2017-11-28 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2423224C2 (en) | Robot electric drive | |
RU2372638C1 (en) | Self-tuning electric drive for manipulation robot | |
RU2562403C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2359306C2 (en) | Self-adapting electric drive of robot | |
RU2424894C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2443543C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2453893C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2380215C1 (en) | Self-tuning electric drive of robot | |
RU2454695C1 (en) | Manipulator drive | |
RU2488480C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2705739C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2478465C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2345885C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2363972C2 (en) | Robot self-adaptive electric drive | |
RU2372185C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2063866C1 (en) | Device to control drive of robot | |
RU2163190C1 (en) | Device for control of robot drive | |
RU2066626C1 (en) | Robot drive control device | |
RU2398672C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2434736C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2461036C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2164859C2 (en) | Apparatus for controlling robot drive mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100312 |