RU2399079C2 - Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency - Google Patents
Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399079C2 RU2399079C2 RU2008137872/09A RU2008137872A RU2399079C2 RU 2399079 C2 RU2399079 C2 RU 2399079C2 RU 2008137872/09 A RU2008137872/09 A RU 2008137872/09A RU 2008137872 A RU2008137872 A RU 2008137872A RU 2399079 C2 RU2399079 C2 RU 2399079C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- signal
- multiplication unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления электроприводами.The invention relates to robotics and can be used to create control systems for electric drives.
Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым положительным входом первого сумматора, подключенного вторым входом ко входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый отрицательный вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый положительный вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй положительный вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому положительному входу четвертого сумматора, а также второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, и последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму положительному входу десятого сумматора, а его выход - ко второму положительному входу восьмого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход - с первым отрицательным входом двенадцатого сумматора, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а также тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, а выход - к первому отрицательному входу тринадцатого сумматора, выход которого подключен ко входу четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные квадратор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, и шестнадцатый блок умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, двадцатый блок умножения и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, первым положительным входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный вводом к выходу восьмого сумматора, и двадцать второй блок умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора, четвертый положительный вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый положительный вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой положительный вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой положительный вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - к выходу двадцать пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока умножения, а второй вход - с выходом второго датчика скорости, входом квадратора, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения (см. патент РФ №2258601, БИ №23, 2005 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising first and second adders connected in series, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a gearbox to a first position sensor, the output of which is connected to the first positive input of the first adder connected by the second input to the input of the device, the relay unit and the fourth adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the first sensor speed and the input of the relay block, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the first multiplication unit, the second speed sensor installed in the third degree of robot mobility in series, the second block multiplication and the third multiplication block, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, as well as the second position sensor, a third degree of mobility of the robot, the second negative input of the second adder connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder connected to the second positive input of the third adder, sequentially connected to a second signal master, sixth adder, fourth multiplication unit, the second input of which is through the first a cosine functional converter is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which is connected to the output of the third a signal sensor, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of robot mobility, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, a second sine functional converter connected in series, the input of which is connected to the input of the first cosine functional the converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input of the second multiplication unit, the fifth the negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, the third positive input of the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, connected in series to the eighth adder, the first positive input of which is connected to the output of the second sensor position, and its second positive input - to the output of the first position sensor, the third sine functional converter, the eighth multiplication unit, the ninth adder and the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth positive input of the fourth adder, as well as the second acceleration sensor installed in the first degree the mobility of the robot, and in series connected the fourth signal generator, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which through the fourth sine functional converter sub is connected to the output of the first position sensor, and its output to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor and to the second positive input of the tenth adder, and its output to the second the positive input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the engine, and the eleventh multiplication block, the second input of which is connected n with the output of the second multiplication unit, and the output with the first negative input of the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output is the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit, the second input of which are connected in series connected to the output of the seventh adder, as well as the thirteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, the second input to the output of the first acceleration sensor and input the first differentiator, and the output is to the first negative input of the thirteenth adder, the output of which is connected to the input of the fourteenth multiplication unit, a quadrator connected in series, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, and the sixteenth multiplication unit connected in series to the fourteenth adder, the seventeenth multiplication block and the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, connected in series to the fifth an inus functional converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, a nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the twentieth multiplication unit and the twenty first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the first positive input of the fourteenth adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series with the sixth cosine functional converter, connected by an input to the output of the eighth a matrator, and a twenty-second multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the seventeenth multiplication unit, a second differentiator connected in series to the output of the second acceleration sensor, and a twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, as well as twenty the fourth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the tenth multiplication block, and its second input - with the output of the second differentiator, and the output - with the third positive input of the twelfth sum a matora whose fourth positive input is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the fifth positive input is to the output of the eighteenth multiplication block, the sixth positive input is to the output of the twenty-first multiplication block, the seventh positive input is to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input is to the output of the sixteenth multiplication block, the ninth positive input - to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative - to the output of the twenty-fifth multiplication block, the first input of which is connected yield thirteenth multiplier, the second input - with the output of the second speed sensor, a quad input, a second input of the sixteenth multiplication block and the second positive input of the adder of the fourteenth, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplication unit (see. RF patent No. 22568601, BI No. 23, 2005).
Его недостатком является то, что оно обеспечивает заданные показатели качества только для манипулятора с определенной кинематической схемой, а также не учитывает ограничения, накладываемые на электропривод.Its disadvantage is that it provides specified quality indicators only for a manipulator with a certain kinematic scheme, and also does not take into account the restrictions imposed on the electric drive.
Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым положительным входом первого сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый отрицательный вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый положительный вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй положительный вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому положительному входу четвертого сумматора, а также второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, и последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму положительному входу десятого сумматора, а его выход - ко второму положительному входу восьмого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход - с первым отрицательным входом двенадцатого сумматора, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а также тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, а выход - к первому отрицательному входу тринадцатого сумматора, выход которого подключен к входу четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные квадратор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, и шестнадцатый блок умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, двадцатый блок умножения и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, первым положительным входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный вводом к выходу восьмого сумматора, и двадцать второй блок умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора, четвертый положительный вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый положительный вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой положительный вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой положительный вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - к выходу двадцать пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока умножения, а второй вход - с выходом второго датчика скорости, входом квадратора, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные шестой задатчик сигнала и пятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - ко вторым входам девятого, двадцатого и двадцать второго блоков умножения (см. пат. РФ №2312007, БИ №4, 2007 г.).A device for controlling a robot drive is also known, comprising first and second adders connected in series, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through the gearbox to a first position sensor, the output of which is connected to the first positive input of the first an adder connected by a second input to the input of the device, a relay unit and a fourth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the first date a speed sensor and an input of a relay unit, the first signal pickup and the fifth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the first multiplication unit, the second speed sensor installed in the third degree of robot mobility in series, the second a multiplication unit and a third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, as well as the second position sensor installed in the third degree of robot mobility, and the second negative input of the second adder is connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder is connected to the second positive input of the third adder, the second signal adjuster, the sixth adder, the fourth multiplication unit, the second input of which through the first cosine functional converter is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which is connected to the output t its signal setter, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of robot mobility, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, the second sine functional converter connected in series, the input of which is connected to the input of the first cosine functional converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input of the second multiplication unit, the fifth negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, the third positive input of the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, the eighth adder connected in series, the first positive input of which is connected to the output of the second date position sensor, and its second positive input - to the output of the first position sensor, the third sine function converter, the eighth multiplication unit, the ninth adder and the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth positive input of the fourth adder, as well as the second acceleration sensor installed in the first the degree of mobility of the robot, and the fourth signal adjuster, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which is through the fourth sine functional converter l is connected to the output of the first position sensor, and its output is to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor and to the second positive input of the tenth adder, and its output to the second positive input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected with the output shaft of the engine, and the eleventh multiplication block, the second input of which connected to the output of the second multiplication unit, and the output to the first negative input of the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output to the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit, the second input of which are connected in series connected to the output of the seventh adder, as well as the thirteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication block, the second input to the output of the first acceleration sensor the input of the first differentiator, and the output to the first negative input of the thirteenth adder, the output of which is connected to the input of the fourteenth multiplication unit, a quadrator connected in series, the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, and the sixteenth multiplication unit, connected in series to the fourteenth adder , the seventeenth block of multiplication and the eighteenth block of multiplication, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, connected in series to The ninth cosine functional converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, is the nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the twentieth multiplication unit and the twenty-first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the first positive input of the fourteenth the adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series to the sixth cosine functional converter, connected by an input to the output of the eighth th adder, and a twenty-second multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the seventeenth multiplication unit, a second differentiator connected in series to the output of the second acceleration sensor, and a twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, and the twenty-fourth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the tenth multiplication block, and its second input - with the output of the second differentiator, and the output - with the third positive input of the twelve o adder, the fourth positive input of which is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the fifth positive input - to the output of the eighteenth multiplication block, the sixth positive input - to the output of the twenty-first multiplication block, the seventh positive input - to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input - to the output of the sixteenth multiplication block, the ninth positive input to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative to the output of the twenty-fifth multiplication block, whose first input is Din with the output of the thirteenth multiplication unit, and the second input with the output of the second speed sensor, the input of the quadrator, the second input of the sixteenth multiplication unit and the second positive input of the fourteenth adder, and the second negative input of the thirteenth adder is connected to the output of the fifteenth multiplier, characterized in that it is additionally introduced in series with the sixth signal setter and the fifteenth adder, the second positive input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output - to the second inputs of the ninth, twentieth and twenty second multiplication blocks (see US Pat. RF №2312007, BI №4, 2007).
Недостатком прототипа является то, в процессе его работы не обеспечивается автоматический выбор предельно возможного режима работы, обеспечивающего максимальную скорость работы привода, а следовательно, и производительность этого устройства.The disadvantage of the prototype is that in the process of its operation does not provide automatic selection of the maximum possible operating mode that provides the maximum speed of the drive, and therefore the performance of this device.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является обеспечение максимального значения частоты задающего сигнала, а следовательно, и максимальной скорости движения объекта управления в условиях одновременного изменения его параметров и амплитуды задающего сигнала, при сохранении заданного допустимого уровня амплитуды динамической ошибки.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the maximum value of the frequency of the driving signal, and therefore the maximum speed of the control object under conditions of simultaneous changes in its parameters and the amplitude of the driving signal, while maintaining a given acceptable level of dynamic error amplitude.
Технический результат заявляемого решения выражается в формировании дополнительного контура автоматической настройки максимально возможного (при заданной динамической ошибке и амплитуде входного сигнала) значения частоты задающего сигнала, а следовательно, и максимально возможной скорости перемещения объекта по задаваемой траектории без превышения допустимого значения динамической ошибки управления на основе информации о разнице между заданной (допустимой) и текущей амплитудой указанной динамической ошибки.The technical result of the proposed solution is expressed in the formation of an additional circuit for automatic tuning of the maximum possible (for a given dynamic error and amplitude of the input signal) value of the frequency of the driving signal, and therefore the maximum possible speed of the object along a given path without exceeding the permissible value of the dynamic control error based on the information about the difference between the given (permissible) and the current amplitude of the specified dynamic error.
Поставленная задача решается тем, что в электропривод с автоматической подстройкой частоты входного гармонического сигнала, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, двигатель, редуктор, датчик положения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, дополнительно вводятся последовательно соединенные блок вычисления модуля, вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй сумматор, релейный элемент, запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления модуля и через устройство задержки со вторым входом второго сумматора, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика сигнала, первый интегратор, фильтр низких частот второго порядка, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигнала, второй интегратор, синусный функциональный преобразователь, блок умножения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком сигнала, а выход со вторым входом первого сумматора.The problem is solved in that in an electric drive with automatic adjustment of the input harmonic signal frequency, comprising a first adder, a correction device, an amplifier, a motor, a gearbox, a position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, are additionally introduced series-connected module calculation unit the input of which is connected to the output of the first adder, the second adder, a relay element, a storage device, the information input of which is inen with the output of the module calculation unit and through the delay device with the second input of the second adder, the third adder, the second input of which is connected to the output of the first signal generator, the first integrator, the second-order low-pass filter, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second signal generator , a second integrator, a sine functional converter, a multiplication unit, the second input of which is connected to the third signal generator, and the output to the second input of the first adder.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."
При этом отличительные признаки формулы изобретения позволяют обеспечить максимально возможную частоту задающего гармонического сигнала (максимальную производительность работы) в условиях переменности параметров электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления.At the same time, the distinguishing features of the claims allow us to provide the maximum possible frequency of the master harmonic signal (maximum performance) under conditions of variable drive parameters without exceeding the permissible value of the dynamic control error.
Блок-схема предлагаемого электропривода с автоматической подстройкой частоты входного гармонического сигнала представлена на чертеже.A block diagram of the proposed drive with automatic frequency adjustment of the input harmonic signal is presented in the drawing.
Электропривод с автоматической подстройкой частоты входного гармонического сигнала содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, корректирующее устройство 2, усилитель 3, двигатель 4, редуктор 5, датчик положения 6, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 1, последовательно соединенные блок вычисления модуля 7, вход которого соединен с выходом первого сумматора 1, второй сумматор 8, релейный элемент 9, запоминающее устройство 10, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления модуля 7 и через устройство задержки со вторым входом второго сумматора 8, третий сумматор 12, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика сигнала 13, первый интегратор 14, фильтр низких частот второго порядка 15, четвертый сумматор 16, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигнала 17, второй интегратор 18, синусный функциональный преобразователь 19, блок умножения 20, второй вход которого соединен с третьим задатчиком сигнала 21, а выход со вторым входом первого сумматора 1. Объект управления 22.An electric drive with automatic frequency adjustment of the input harmonic signal contains a series-connected first adder 1, a correction device 2, an amplifier 3, an engine 4, a gearbox 5, a position sensor 6, the output of which is connected to the first input of the first adder 1, the unit 7 module is connected in series, the input which is connected to the output of the first adder 1, the second adder 8, the relay element 9, a storage device 10, the information input of which is connected to the output of the calculation unit of module 7 and through the device The delay property with the second input of the second adder 8, the third adder 12, the second input of which is connected to the output of the first signal generator 13, the first integrator 14, the second-order low-pass filter 15, the fourth adder 16, the second input of which is connected to the output of the second signal generator 17, the second integrator 18, the sine functional converter 19, the multiplication unit 20, the second input of which is connected to the third signal master 21, and the output with the second input of the first adder 1. Control object 22.
На чертеже введены следующие обозначения: х*=A*sin(ω*+Δω)t - задающий сигнал, поступающий на вход электропривода; А* и ω* - текущее значение амплитуды и базовая частота сигнала х* соответственно; Δω - добавочное значение частоты; ε=х*-х и х - выходной сигнал и динамическая ошибка привода соответственно; 
Устройство работает следующим образом. Сигнал динамической ошибки ε=х*-х с сумматора 1, имеющего единичные коэффициенты усиления, поступает на вход корректирующего устройства 2, вырабатывающего сигнал управления U*, который после усиления поступает на вход электродвигателя 4, приводя его вал во вращательное движение. Как известно, амплитуда ошибки ε будет увеличиваться при увеличении и амплитуды задающего сигнала, и момента инерции объекта управления, и наоборот, уменьшение значений этих параметров приведет к уменьшению амплитуды ε. Для сохранения динамической точности работы привода можно изменять частоту задающего сигнала (при уменьшении частоты амплитуда ошибки будет уменьшаться). Если амплитуда входного сигнала или момент инерции объекта управления имеют такие значения, при которых амплитуда ошибки становится меньше допустимой, то можно увеличить частоту входного сигнала, а следовательно, и скорость движения объекта (производительность выполнения технологических операций), сохранив заданную динамическую точность.The device operates as follows. The dynamic error signal ε = x * -x from the adder 1, having unit gain, is fed to the input of the correction device 2, which generates a control signal U *, which, after amplification, is fed to the input of the electric motor 4, bringing its shaft into rotational motion. As is known, the amplitude of the error ε will increase with increasing both the amplitude of the master signal and the moment of inertia of the control object, and vice versa, a decrease in the values of these parameters will lead to a decrease in the amplitude ε. To maintain the dynamic accuracy of the drive, you can change the frequency of the reference signal (with decreasing frequency, the amplitude of the error will decrease). If the amplitude of the input signal or the moment of inertia of the control object has such values that the amplitude of the error becomes less than acceptable, then you can increase the frequency of the input signal, and therefore the speed of the object (performance of technological operations), while maintaining the specified dynamic accuracy.
Основным преимуществом предлагаемого решения является то, что коррекция частоты задающего сигнала происходит автоматически без какого-либо измерения текущих значений параметров объекта управления. Для реализации этого решения формируется дополнительный контур коррекции частоты задающего сигнала с использованием отрицательной обратной связи по амплитуде ошибки.The main advantage of the proposed solution is that the correction of the frequency of the master signal occurs automatically without any measurement of the current values of the parameters of the control object. To implement this solution, an additional frequency correction loop of the driving signal is formed using negative feedback on the amplitude of the error.
Определение текущей амплитуды s осуществляется с помощью блоков 7, 8, 9, 10, 11. При этом определяется момент времени, когда модуль гармонического сигнала достигает максимальной величины. В этот момент происходит запоминание значения модуля ошибки гармонического сигнала, которое и будет соответствовать его амплитуде.The determination of the current amplitude s is carried out using blocks 7, 8, 9, 10, 11. In this case, the moment of time when the harmonic signal module reaches its maximum value is determined. At this moment, the value of the error module of the harmonic signal is stored, which will correspond to its amplitude.
Работа блоков 7, 8, 9, 10, 11 заключается в следующем. Первый положительный и второй отрицательный входы сумматора 8 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал: |ε(t)|-|ε(t-τ)|, где τ - время запаздывания, обеспечиваемое блоком 11, t - текущее время. Если |ε(t)|-|ε(t-τ)|>0, то величина ошибки ε увеличивается по модулю, а если |ε(t)|-|ε(t-τ)|<0, то уменьшается. То есть знак выходного сигнала сумматора 8 определяет нарастание или убывание модуля ошибки. Релейный элемент 9, имеющий характеристику:The work of blocks 7, 8, 9, 10, 11 is as follows. The first positive and second negative inputs of adder 8 have unit gains, so a signal is generated at its output: | ε (t) | - | ε (t-τ) |, where τ is the delay time provided by block 11, t is the current time . If | ε (t) | - | ε (t-τ) |> 0, then the error ε increases in absolute value, and if | ε (t) | - | ε (t-τ) | <0, then decreases. That is, the sign of the output signal of the adder 8 determines the increase or decrease of the error modulus. Relay element 9 having the characteristic:
Момент изменения uвых9 с 1 на 0 соответствует моменту времени, когда характер изменения модуля ε меняется с нарастания на убывание. В этот момент и происходит запоминание выходного сигнала блока 7 устройством 10, на выходе которого формируется сигнал Аε, соответствующий текущей амплитуде динамической ошибки системы. Сигнал Аε обновляется один раз за полпериода входного сигнала, а между обновлениями он постоянен.The moment of change u o 9 from 1 to 0 corresponds to the point in time when the nature of the change in the module ε changes from increasing to decreasing. At this moment, the output signal of block 7 is memorized by the device 10, the output of which generates a signal A ε corresponding to the current amplitude of the dynamic error of the system. Signal A ε is updated once per half period of the input signal, and between updates it is constant.
Задатчик 13 формирует сигнал 
Чтобы обеспечить плавное изменение Δω и тем самым частоты задающего сигнала, сигнал Δω* предварительно пропускается через фильтр низких частот второго порядка 15. Задатчик 17 формирует сигнал ω*. На выходе сумматора 16, имеющего положительные входы с единичными коэффициентами усиления, формируется сигнал (ω*+Δω) скорректированной частоты задающего сигнала х*.To ensure a smooth change in Δω and thereby the frequency of the driving signal, the signal Δω * is preliminarily passed through a second-order low-pass filter 15. The setter 17 generates the signal ω *. At the output of the adder 16 having positive inputs with unit gain, a signal (ω * + Δω) of the adjusted frequency of the driving signal x * is generated.
На выходе интегратора 18, имеющего единичный коэффициент усиления, формируется сигнал (ω*+Δω)t, а на выходе функционального преобразователя 19 - гармонический сигнал sin(ω*+Δω)t. Задатчик 21 формирует сигнал А*. В результате на выходе блока 20 формируется гармонический задающий сигнал х* с желаемой амплитудой А* и максимально допустимой (для текущих параметров нагрузки электропривода и величины А*) частотой.At the output of the integrator 18 having a unity gain, a signal (ω * + Δω) t is formed, and at the output of the functional converter 19, a harmonic signal sin (ω * + Δω) t is generated. The setter 21 generates a signal A *. As a result, at the output of block 20, a harmonic driving signal x * is generated with the desired amplitude A * and the maximum allowable (for current parameters of the drive load and A * value) frequency.
Таким образом, за счет формирования дополнительного контура удается обеспечивать непрерывную подстройку частоты задающего гармонического сигнала х* без непосредственного измерения изменяющихся параметров объекта управления. Эта подстройка без ухудшения динамической точности управления позволяет повышать скорость выполнения технологических операций в наиболее благоприятных режимах и условиях работы рассматриваемого электропривода.Thus, due to the formation of an additional circuit, it is possible to continuously adjust the frequency of the master harmonic signal x * without directly measuring the changing parameters of the control object. This adjustment without compromising the dynamic accuracy of control allows you to increase the speed of technological operations in the most favorable conditions and operating conditions of the drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137872/09A RU2399079C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137872/09A RU2399079C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008137872A RU2008137872A (en) | 2010-03-27 |
| RU2399079C2 true RU2399079C2 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42138054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008137872/09A RU2399079C2 (en) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399079C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461036C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-09-10 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Manipulator electric drive |
| RU2522855C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects |
-
2008
- 2008-09-22 RU RU2008137872/09A patent/RU2399079C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461036C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-09-10 | Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) | Manipulator electric drive |
| RU2522855C1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008137872A (en) | 2010-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3489782B1 (en) | Control system, machine learning apparatus, maintenance assistance apparatus, data generating method, and maintenance assisting method | |
| RU2399079C2 (en) | Electric drive with automatic control of input harmonic signal frequency | |
| RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
| RU2593735C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
| RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
| RU2312007C1 (en) | Robot drive control apparatus | |
| RU2489250C1 (en) | Robot electric drive | |
| RU2399080C1 (en) | Self-tuning electric drive | |
| RU2325268C1 (en) | Control of robotic machine drive | |
| RU2608005C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
| RU2562403C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
| RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
| RU2725449C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
| RU2725447C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
| RU2312006C1 (en) | Robot drive unit control apparatus | |
| RU2335389C2 (en) | Robot drive control device | |
| RU2705734C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
| RU2398672C1 (en) | Robot electric drive | |
| RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
| JPWO2002082194A1 (en) | Servo control device | |
| RU2424894C1 (en) | Robot electric drive | |
| RU2212329C1 (en) | Device for control of robot drive | |
| RU2434736C1 (en) | Robot electric drive | |
| RU2577204C2 (en) | Self-electric manipulator | |
| RU2478465C1 (en) | Manipulator electric drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100923 |