RU2423224C2

RU2423224C2 - Robot electric drive

Info

Publication number: RU2423224C2
Application number: RU2009138056/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Филаретов (RU); Владимир Федорович Филаретов; Алексей Нилыч Жирабок (RU); Алексей Нилыч Жирабок; Алексей Анатольевич Кацурин (RU); Алексей Анатольевич Кацурин; Александр Васильевич Лебедев (RU); Александр Васильевич Лебедев; Антон Алексеевич Русских (RU); Антон Алексеевич Русских; Дмитрий Александрович Юхимец (RU); Дмитрий Александрович Юхимец
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-07-10
Also published as: RU2009138056A

Abstract

FIELD: physics, robotics.

SUBSTANCE: invention relates to robotics and can be used in designing robot electric drive control systems. Owing to introduction of a fourth constant signal selector, a twelfth adder, a thirteenth adder, a fifth constant signal selector, a fourteenth multiplier unit, a fifteenth multiplier unit, a sixteenth multiplier unit, a first differentiator, a seventeenth multiplier unit, a fourteenth adder, an eighteenth, nineteenth, twentieth, twenty-first and twenty-second multiplier units, a second differentiator and corresponding connections, complete invariance of the said robot electric drive to interaction effects between its degrees of freedom and frictional torque can be achieved.

EFFECT: obtaining stably high quality (dynamic accuracy) of control in any operation modes of the electric drive.

2 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводами роботов.The invention relates to robotics and can be used to create robot drive control systems.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, второй сумматор, 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 второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - ко второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к входу второго усилителя, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, а его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - со вторым входом шестого сумматора, девятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, десятый сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, третьему входу второго сумматора и первому входу девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, причем первый вход десятого сумматора подключен к выходу первого сумматора, его второй вход - к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора (см. патент РФ №2028931, В25J 13/00,1995).A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, a first amplifier, a first amplifier, an electric motor connected directly to the first speed sensor and via a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, and the second the input of which is connected to the input of the device, the second position sensor is connected in series, the third adder, the second input of which is connected to the output of the first constant-voltage generator drove, the first quadrator, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal master, the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the third constant signal master, the second multiplication unit and the sixth adder, connected in series with the third position sensor, the second amplifier, the first a functional converter and a third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the output to the second input of the second multiplication unit, are connected in series the second functional converter, the input of which is connected to the input of the second amplifier, the second quadrator, the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, and the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth constant signal generator, its third input through the third connected in series a functional converter and a third quadrator - to the input of the second amplifier, connected in series with the fifth constant signal generator, the eighth adder, the second input of which connected to the output of the third adder and the first input of the ninth adder, the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth adder, and the output to the third input of the fourth adder, connected in series to the seventh a multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second quadrator, and its second input - to the output of the ninth adder, the second input connected to the output of the fifth multiplication unit, and the eighth multiplication unit, the second input which is connected to the output of the third speed sensor, and the output to the second input of the sixth adder, the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, the tenth adder, a relay element whose output is connected to the second input of the second adder, and the input to the output the first speed sensor, the third input of the second adder and the first input of the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the first input of the tenth adder connected to the output of the first adder Ora input - to the output of the first speed sensor and an output - to the first input of the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the seventh adder (cm. RF patent No. 2028931, B25J 13 / 00.1995).

Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитывается, считаясь малой, электромагнитная постоянная времени электродвигателя. Это приводит к возрастанию ошибки управления при быстром изменении динамических моментных нагрузочных характеристик привода.The disadvantage of this device is that it does not take into account, being considered small, the electromagnetic time constant of the electric motor. This leads to an increase in control error with a rapid change in the dynamic moment load characteristics of the drive.

Известен также самонастраивающийся электропривод робота, содержащий первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения, второй сумматор, 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 второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, первый квадратор, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель, первый функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, а выход - к второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, второй квадратор, четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, и седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого задатчика постоянного сигнала, его третий вход через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и третий квадратор - к выходу второго усилителя, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу девятого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к третьему входу четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго квадратора, а его второй вход - к выходу девятого сумматора, вторым входом подключенного к выходу пятого блока умножения, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, а выход - с вторым входом шестого сумматора, девятый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, десятый сумматор, релейный элемент, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, третьему входу второго сумматора и первому входу девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, причем первый вход десятого сумматора подключен к выходу первого сумматора, его второй вход - к выходу первого датчика скорости, а выход - к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, одиннадцатый сумматор, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора, и двенадцатый сумматор, последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а его второй вход - к выходу второго квадратора, тринадцатый сумматор и тринадцатый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, и пятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен также со вторым входом тринадцатого сумматора, а его второй вход - со вторым входом тринадцатого блока умножения и выходом девятого сумматора, а выход - с третьим входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а второй вход - с выходом третьего датчика скорости и вторым входом четырнадцатого блока умножения, и пятый квадратор, выход которого подключен к четвертому входу двенадцатого сумматора и первому входу семнадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, а выход - с пятым входом двенадцатого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а выход - ко второму входу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом двенадцатого сумматора, а второй - с выходом первого датчика скорости, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора, а также последовательно соединенные третий датчик ускорения и двадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, третий вход которого соединен с выходом третьего датчика ускорения (см. патент РФ №2181660, В25J 13/08, 2000).A self-adjusting robot electric drive is also known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, a first amplifier, an electric motor connected to the first speed sensor directly and through a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input which is connected to the input of the device, the second position sensor is connected in series, the third adder, the second input of which is connected to the output of the first master the first signal, the first quadrator, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal master, the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the third constant signal master, the second multiplication unit and the sixth adder, connected in series with the third position sensor, the second amplifier, the first functional converter and the third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the output to the second input of the second multiplication unit, connected in series The second functional converter, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the second quadrator, the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, and the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth constant signal generator, its third input through series-connected the third functional converter and the third quadrator - to the output of the second amplifier, connected in series with the fifth constant signal generator, the eighth adder, the second input to which is connected to the output of the third adder and the first input of the ninth adder, the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth adder, and the output to the third input of the fourth adder, connected in series the seventh multiplication block, the first input of which is connected to the output of the second quadrator, and its second input to the output of the ninth adder, the second input connected to the output of the fifth multiplication block, and the eighth multiplication block, sec whose input is connected to the output of the third speed sensor, and the output is to the second input of the sixth adder, the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, the tenth adder, a relay element whose output is connected to the second input of the second adder, and the input is to the output of the first speed sensor, the third input of the second adder and the first input of the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the first input of the tenth adder connected to the output of the first adder , its second input is to the output of the first speed sensor, and the output is to the first input of the first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the seventh adder, the fourth functional converter is connected in series, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the tenth multiplication unit, the second input which through the fourth quadrator is connected to the output of the second speed sensor, the eleventh adder, the eleventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fifth adder, and the twelfth adder, pos 12th multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and its second input - to the output of the second quadrator, the thirteenth adder and the thirteenth multiplication unit, whose output is connected to the second input of the twelfth adder, the fourteenth multiplication unit is connected in series, the first input which is connected to the output of the third multiplication block, and the fifteenth multiplication block, the first input of which is also connected to the second input of the thirteenth adder, and its second input is connected to the third input of the thirteenth multiplication block and the output of the ninth adder, and the output is the third input of the twelfth adder, the sixteenth multiplication block is connected in series, the first input of which is connected to the output of the second functional converter, and the second input is the output of the third speed sensor and the second input of the fourteenth multiplication block and the fifth quadrator, the output of which is connected to the fourth input of the twelfth adder and the first input of the seventeenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sensor mass, and the output is with the fifth input of the twelfth adder, the second acceleration sensor and the eighteenth multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, and the output to the second input of the eleventh adder, the nineteenth multiplication unit connected in series, the first input of which is connected with the output of the twelfth adder, and the second with the output of the first speed sensor, and the fourteenth adder, the output of which is connected to the fifth input of the second adder, and also after the third acceleration sensor and the twentieth 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 fourteenth adder, the third input of which is connected to the output of the third acceleration sensor (see RF patent No. 2181660, B25J 13/08, 2000).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.This device in its technical essence is the closest to the proposed invention.

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для конкретного привода робота с другой кинематической схемой. Для привода рассматриваемой степени подвижности рассматриваемого робота (с другой кинематической схемой) это устройство не будет обеспечивать требуемую динамическую точность работы.The disadvantage of this device is that it is designed for a specific drive of the robot with a different kinematic scheme. To drive the considered degree of mobility of the considered robot (with a different kinematic scheme), this device will not provide the required dynamic accuracy.

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 управления при учете электрической постоянной времени электродвигателя.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the 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 control accuracy when taking into account the electric time constant of the electric motor.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании нового сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение нового моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of a new control signal supplied to the input of the electric drive, which provides a new momentary effect that compensates for the harmful momentary effect on the quality performance of the drive.

Поставленная задача решается тем, что в электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель, электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора и второму входу третьего сумматора, и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен со входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, шестой сумматор и третий блок умножения, последовательно соединенные третий датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные первый датчик ускорения, пятый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, и седьмой блок умножения, последовательно соединенные третий датчик скорости, квадратор, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен ко второму входу пятого блока умножения и через второй синусный функциональный преобразователь - к выходу третьего датчика положения, и восьмой сумматор, последовательно соединенные девятый блок умножения, первый вход которого подключен ко второму входу восьмого блока умножения, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости и первому входу шестого блока умножения, десятый блок умножения, и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик ускорения и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя, а выход - к второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, установленный на выходном валу редуктора, и десятый сумматор, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала и одиннадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого блока умножения, а также релейный элемент, вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к четвертому входу третьего сумматора, и тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, а его второй вход - к выходу второго датчика скорости, дополнительно вводятся последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом пятого задатчика постоянного сигнала, а выход - со вторым входом одиннадцатого сумматора и пятым входом третьего сумматора, причем выход двенадцатого сумматора соединен со вторым входом седьмого блока умножения, а выход четвертого задатчика постоянного сигнала - с первым входом четырнадцатого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а выход - второму входу шестого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый блок умножения, первый и второй входы которого соединены с выходами квадратора и третьего датчика скорости, соответственно, и шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя, а выход - к третьему входу девятого сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго синусного функционального преобразователя, четырнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого блока умножения, третий вход через последовательно соединенные восемнадцатый и девятнадцатый блоки умножения - с выходом третьего датчика скорости, а четвертый вход через двадцатый блок умножения - с выходом второго датчика скорости, и двадцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, а выход - ко второму входу десятого сумматора, третий вход которого соединен с выходом двадцать второго блока умножения, а также второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения и второму входу десятого блока умножения, а выход - к первому входу одиннадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого косинусного функционального преобразователя и вторым входом девятнадцатого блока умножения, причем вторые входы восемнадцатого и двадцатого блоков умножения соединены, соответственно, с выходами первого датчика ускорения и двенадцатого блока умножения, входы двадцать второго блока умножения соединены с выходами шестого и девятого сумматоров, второй вход третьего блока умножения подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к шестому входу третьего сумматора, выход четвертого блока умножения подключен ко второму входу шестого блока умножения, выход седьмого блока умножения соединен с седьмым входом третьего сумматора.The problem is solved in that in the electric drive of the robot containing the first and second adders in series, the first multiplication unit, the third adder, the first amplifier, an electric motor connected directly to the first speed sensor, the output of which is connected to the second input of the second adder and the second input of the third adder , 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, connected in series e the second position sensor, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the first constant signal generator, the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal generator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the sixth adder and the third a multiplication unit, connected in series with a third position sensor, a first cosine functional converter and a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the first acceleration sensor, the fifth multiplication unit, the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, and the seventh multiplication unit, the third speed sensor in series, the quadrator, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit and through the second sine functional converter - to the output of the third position sensor, and the eighth adder connected in series to the ninth multiplication unit, the first input of which is connected to the second input of the eighth block of multiplication, and the second input to the output of the third speed sensor and the first input of the sixth block of multiplication, the tenth block of multiplication, and the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the eleventh block of multiplication, connected in series to the second acceleration sensor and the twelfth block of multiplication, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter, and the output to the second input of the eighth adder, the third acceleration sensor connected in series to you gearbox shaft, and the tenth adder, the output of which is connected to the third input of the third adder, connected in series with the third constant signal generator and the eleventh adder, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit, as well as a relay element, the input of which is connected to the output of the first speed sensor , and the output - to the fourth input of the third adder, and the thirteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, and its second input - to the output of the second speed sensor and, in addition, the fourth constant signal generator, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth constant signal generator, and the output - with the second input of the eleventh adder and the fifth input of the third adder, and the output of the twelfth adder is connected to the second input of the seventh multiplication block, and the output of the fourth constant signal generator is connected to the first input of the fourteenth block the second input of which is connected to the output of the fourth adder, and the output is of the second input of the sixth adder, the fifteenth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the quadrator and third speed sensor, respectively, and the sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter, and the output to the third input of the ninth adder, the first differentiator connected in series, the input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, seventeenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the second sine functional converter, the fourteenth adder, the second input of which is connected to the output of the thirteenth multiplication block, the third input through the eighteenth and nineteenth multiplication blocks connected in series - with the output of the third speed sensor, and the fourth the input through the twentieth multiplication block - with the output of the second speed sensor, and the twenty-first multiplication block, the second input of which is connected to the output of the twelfth sum matora, and the output to the second input of the tenth adder, the third input of which is connected to the output of the twenty-second multiplication block, as well as the second differentiator, the input of which is connected to the output of the second acceleration sensor and the second input of the tenth multiplication block, and the output to the first input of the eleventh block multiplication, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter and the second input of the nineteenth multiplication block, and the second inputs of the eighteenth and twentieth multiplication blocks are connected, respectively Actually, with the outputs of the first acceleration sensor and the twelfth multiplication block, the inputs of the twenty-second multiplication block are connected to the outputs of the sixth and ninth adders, the second input of the third multiplication block is connected to the output of the eighth adder, and the output is connected to the sixth input of the third adder, the output of the fourth multiplication block is connected to the second input of the sixth multiplication block, the output of the seventh multiplication block is connected to the seventh input of the third adder.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует 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 indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость работы рассматриваемого электропривода робота в условиях существенного изменения параметров нагрузки.Moreover, the distinctive features of the claims provide high accuracy and stability of the considered electric drive of the robot under conditions of a significant change in load parameters.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого электропривода робота, а на фиг.2 - кинематическая схема исполнительного органа робота.Figure 1 presents a block diagram of the proposed electric drive of the robot, and figure 2 is a kinematic diagram of the Executive body of the robot.

Электропривод робота содержит последовательно соединенные первый 1 и второй 2 сумматоры, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, первый усилитель 5, электродвигатель 6, связанный непосредственно с первым датчиком 7 скорости, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора 2 и второму входу третьего сумматора 4, и через редуктор 8 - с первым датчиком 9 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, второй вход которого соединен со входом устройства, последовательно соединенные второй датчик 10 положения, четвертый сумматор 11, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 12 постоянного сигнала, пятый сумматор 13, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 14 постоянного сигнала, второй блок 15 умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 16 массы, шестой сумматор 17 и третий блок 18 умножения, последовательно соединенные третий датчик 19 положения, первый косинусный функциональный преобразователь 20 и четвертый блок 21 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 22 скорости, последовательно соединенные первый датчик 23 ускорения, пятый блок 24 умножения, седьмой сумматор 25, второй вход которого подключен к выходу шестого блока 26 умножения, и седьмой блок 27 умножения, последовательно соединенные третий датчик 28 скорости, квадратор 29, восьмой блок 30 умножения, второй вход которого подключен ко второму входу пятого блока 24 умножения и через второй синусный функциональный преобразователь 31 - к выходу третьего датчика 19 положения, и восьмой сумматор 32, последовательно соединенные девятый блок 33 умножения, первый вход которого подключен ко второму входу восьмого блока 30 умножения, а второй вход - к выходу третьего датчика 28 скорости и первому входу шестого блока 26 умножения, десятый блок 34 умножения, и девятый сумматор 35, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого блока 36 умножения, последовательно соединенные второй датчик 37 ускорения и двенадцатый блок 38 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя 20, а выход - к второму входу восьмого сумматора 32, последовательно соединенные третий датчик 39 ускорения, установленный на выходном валу редуктора 8, и десятый сумматор 40, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные третий задатчик 41 постоянного сигнала и одиннадцатый сумматор 42, выход которого подключен ко второму входу первого блока 3 умножения, а также релейный элемент 43, вход которого подключен к выходу первого датчика 7 скорости, а выход - к четвертому входу третьего сумматора 4, и тринадцатый блок 44 умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока 30 умножения, а его второй вход - к выходу второго датчика 22 скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик 45 постоянного сигнала, двенадцатый сумматор 46, второй вход которого подключен к выходу датчика массы 16, и тринадцатый сумматор 47, второй вход которого соединен с выходом пятого задатчика 48 постоянного сигнала, а выход - со вторым входом одиннадцатого сумматора 42 и пятым входом третьего сумматора 4, причем выход двенадцатого сумматора 46 соединен со вторым входом седьмого блока 27 умножения, а выход четвертого задатчика 45 постоянного сигнала - с первым входом четырнадцатого блока 49 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора 11, а выход - второму входу шестого сумматора 17, последовательно соединенные пятнадцатый блок 50 умножения, первый и второй входы которого соединены с выходами квадратора 29 и третьего датчика 28 скорости, соответственно, и шестнадцатый блок 51 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя 20, а выход - к третьему входу девятого сумматора 35, последовательно соединенные первый дифференциатор 52, вход которого подключен к выходу первого датчика 23 ускорения, семнадцатый блок 53 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго синусного функционального преобразователя 31, четырнадцатый сумматор 54, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого блока 44 умножения, третий вход через последовательно соединенные восемнадцатый 55 и девятнадцатый 56 блоки умножения - с выходом третьего датчика 28 скорости, а четвертый вход через двадцатый блок 57 умножения - с выходом второго датчика 22 скорости, и двадцать первый блок 58 умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора 46, а выход - ко второму входу десятого сумматора 40, третий вход которого соединен с выходом двадцать второго блока 59 умножения, а также второй дифференциатор 60, вход которого подключен к выходу второго датчика 37 ускорения и второму входу десятого блока 34 умножения, а выход - к первому входу одиннадцатого блока 36 умножения, второй вход которого соединен с выходом первого косинусного функционального преобразователя 20 и вторым входом девятнадцатого блока 56 умножения, причем вторые входы восемнадцатого 55 и двадцатого 57 блоков умножения соединены, соответственно, с выходами первого датчика 23 ускорения и двенадцатого блока 38 умножения, входы двадцать второго блока 59 умножения соединены с выходами шестого 17 и девятого 35 сумматоров, второй вход третьего блока 18 умножения подключен к выходу восьмого сумматора 32, а выход - к шестому входу третьего сумматора 4, выход четвертого блока 21 умножения подключен ко второму входу шестого блока 26 умножения, выход седьмого блока 27 умножения соединен с седьмым входом третьего сумматора 4, шестерня 61.The electric drive of the robot contains serially connected first 1 and second 2 adders, a first multiplication unit 3, a third adder 4, a first amplifier 5, an electric motor 6 connected directly to the first speed sensor 7, the output of which is connected to the second input of the second adder 2 and the second input of the third adder 4, and through the gearbox 8 - with the first position sensor 9, the output of which is connected to the first input of the first adder 1, the second input of which is connected to the device input, the second position sensor 10 connected in series, the fourth adder 11, the second input of which is connected to the output of the first constant signal generator 12, the fifth adder 13, the second input of which is connected to the output of the second constant signal generator 14, the second multiplication unit 15, the second input of which is connected to the output of the mass sensor 16, the sixth adder 17 and a third multiplication unit 18, connected in series with a third position sensor 19, a first cosine function converter 20 and a fourth multiplication unit 21, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor 22, are followed the first acceleration sensor 23, the fifth multiplication unit 24, the seventh adder 25, the second input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit 26, and the seventh multiplication unit 27, in series with the third speed sensor 28, the quadrator 29, the eighth multiplication unit 30, the second input which is connected to the second input of the fifth block 24 of the multiplication and through the second sine functional converter 31 to the output of the third position sensor 19, and the eighth adder 32, connected in series to the ninth block 33 of the multiplication, the first input of which connected to the second input of the eighth multiplication block 30, and the second input to the output of the third speed sensor 28 and the first input of the sixth multiplication block 26, the tenth multiplication block 34, and the ninth adder 35, the second input of which is connected to the output of the eleventh multiplication block 36, connected in series the second acceleration sensor 37 and the twelfth multiplication unit 38, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter 20, and the output to the second input of the eighth adder 32, the third sensor 39 connected in series acceleration installed on the output shaft of the gearbox 8, and the tenth adder 40, the output of which is connected to the third input of the third adder 4, the third constant signal generator 41 and the eleventh adder 42, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit 3, are connected in series, as well as a relay element 43, the input of which is connected to the output of the first speed sensor 7, and the output to the fourth input of the third adder 4, and the thirteenth multiplication unit 44, the first input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit 30, and the second input is to the output of the second speed sensor 22, connected in series with the fourth constant signal generator 45, the twelfth adder 46, the second input of which is connected to the output of the mass sensor 16, and the thirteenth adder 47, the second input of which is connected to the output of the fifth constant signal generator 48, and the output is with the second input of the eleventh adder 42 and the fifth input of the third adder 4, and the output of the twelfth adder 46 is connected to the second input of the seventh multiplication unit 27, and the output of the fourth constant signal generator 45 is connected to the first input of the fourteenth multiplication unit 49, the second input of which is connected to the output of the fourth adder 11, and the output to the second input of the sixth adder 17, connected in series to the fifteenth multiplication unit 50, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the squared 29 and third speed sensor 28, respectively , and the sixteenth multiplication unit 51, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter 20, and the output to the third input of the ninth adder 35, connected in series with the first differential a transmitter 52, the input of which is connected to the output of the first acceleration sensor 23, the seventeenth multiplication unit 53, the second input of which is connected to the output of the second sine function converter 31, the fourteenth adder 54, the second input of which is connected to the output of the thirteenth multiplication block 44, the third input through series-connected the eighteenth 55 and nineteenth 56 multiplication blocks - with the output of the third speed sensor 28, and the fourth input through the twentieth multiplication block 57 - with the output of the second speed sensor 22, and the twenty-first multiplication lock 58, the second input of which is connected to the output of the twelfth adder 46, and the output to the second input of the tenth adder 40, the third input of which is connected to the output of the twenty-second multiplication block 59, as well as the second differentiator 60, the input of which is connected to the output of the second sensor 37 acceleration and the second input of the tenth multiplication block 34, and the output to the first input of the eleventh multiplication block 36, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter 20 and the second input of the nineteenth block 56 is multiplied the second inputs of the eighteenth 55 and the twentieth 57 multiplication units are connected, respectively, with the outputs of the first acceleration sensor 23 and the twelfth multiplication unit 38, the inputs of the twenty-second multiplying unit 59 are connected to the outputs of the sixth 17 and ninth 35 adders, the second input of the third multiplying unit 18 connected to the output of the eighth adder 32, and the output to the sixth input of the third adder 4, the output of the fourth multiplication unit 21 is connected to the second input of the sixth multiplication unit 26, the output of the seventh multiplication unit 27 is connected to the seventh input third adder 4, the pinion 61.

На чертежах введены следующие обозначения: α_вх - сигнал желаемого положения; q_i,- соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота

- скорости изменения соответствующих обобщенных координат

ε - ошибка электропривода (величина рассогласования); m₁, m₂, m_Г - соответственно, массы первого, второго, звеньев исполнительного органа и захваченного груза;

=const - расстояние от оси вращения второго звена до его центра масс; l₂=const - расстояние от центра масс второго звена до средней точки схвата;

- соответственно, скорость и ускорение вращения ротора электродвигателя четвертой степени подвижности; U*,U - соответственно, усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 6.The following notation is introduced in the drawings: α _in - signal of the desired position; q _i , are the corresponding generalized coordinates of the executive body of the robot

- the rate of change of the corresponding generalized coordinates

ε is the error of the electric drive (the value of the mismatch); m ₁ , m ₂ , m _G - respectively, the mass of the first, second, links of the executive body and the captured cargo;

= const is the distance from the axis of rotation of the second link to its center of mass; l ₂ = const is the distance from the center of mass of the second link to the midpoint of the grip;

- accordingly, the speed and acceleration of rotation of the rotor of the electric motor of the fourth degree of mobility; U *, U - respectively, the amplified signal and the control signal of the motor 6.

Рассматриваемый электропривод управляет обобщенной координатой q₄. Конструкция исполнительного органа робота (фиг.2) позволяет осуществлять вертикальное прямолинейное перемещение груза (координата q₄), вращение в вертикальной плоскости (координаты q₁, q₂), а также горизонтальное прямолинейное перемещение (координата q₃).The drive in question controls the generalized coordinate q ₄ . The design of the Executive body of the robot (figure 2) allows for vertical rectilinear movement of the load (coordinate q ₄ ), rotation in a vertical plane (coordinates q ₁ , q ₂ ), as well as horizontal rectilinear movement (coordinate q ₃ ).

Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки ε после коррекции в блоках 1, 2, 3, 4, усиливаясь, поступает на электродвигатель 6, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U, моментов трения и внешнего моментного воздействия М_B. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности исполнительного органа, обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели работы электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. В результате возникает задача, связанная с обеспечение инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его моментных нагрузочных характеристик, что позволяет обеспечить стабильность заданного качества системы управления.The device operates as follows. The error signal ε after correction in blocks 1, 2, 3, 4, amplifying, enters the electric motor 6, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration), depending on the magnitude of the incoming signal U, the friction moments and the external torque M _B. The electric drive when working with various loads, as well as due to the mutual influence of the degrees of mobility of the executive body, has variable torque characteristics, which can vary widely. This reduces the quality of the drive and even leads to a loss of stability of its operation. As a result, a problem arises related to ensuring the invariance of the dynamic properties of the electric drive to continuous and rapid changes in its momentary load characteristics, which ensures the stability of a given quality of the control system.

Моментные характеристики привода, управляющего координатой q₄, существенно зависят от изменения координат

и груза m_г. В связи с этим для качественного управления координатой q₄ необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения этих координат, а также переменной массы груза m_Г на динамические свойства рассматриваемого привода (координата q₄).The moment characteristics of the drive controlling the q ₄ coordinate substantially depend on the coordinate change

and cargo m _g . In this regard, for quality control of the q ₄ coordinate, it is necessary to precisely compensate for the negative effect of changes in these coordinates, as well as the variable mass of the load m _G on the dynamic properties of the drive in question (q ₄ coordinate).

Манипулятор в вертикальной плоскости перемещается с помощью рассматриваемого электропривода посредством передачи шестерня - рейка (координата q₄). Причем рейка установлена на первом вертикальном звене, а шестерня 61 - на выходном валу редуктора 8 электропривода и имеет радиус r.The manipulator in the vertical plane is moved using the electric drive in question by means of a gear-rack transmission (coordinate q ₄ ). Moreover, the rack is installed on the first vertical link, and the gear 61 on the output shaft of the gearbox 8 of the electric drive and has a radius r.

С помощью уравнений Лагранжа второго рода несложно показать, что в процессе движения исполнительного органа робота на его линейную вертикальную степень подвижности действует силаUsing the Lagrange equations of the second kind, it is easy to show that during the movement of the robot's executive body, a force acts on its linear vertical degree of mobility

(g - ускорение свободного падения), (g - gravitational acceleration),

которая в процессе движения этого исполнительного органа создает на выходном валу редуктора 8 момент, равныйwhich in the process of moving this executive body creates on the output shaft of the gearbox 8 a moment equal to

С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической

и механической

цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый привод, управляющий координатой q₄, можно описать следующим дифференциальным уравнением:Taking into account relation (1), as well as the equations of electric

and mechanical

DC motor circuits with permanent magnets or independent excitation, the drive in question, which controls the coordinate q ₄ , can be described by the following differential equation:

где H*=(m₁+m₂+m_Г)/i²p;where H * = (m ₁ + m ₂ + m _G ) / i ² p;

R и L - соответственно, активное и индуктивное сопротивления якорной цепи двигателя 6; J - момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенный к валу электродвигателя; K_M - коэффициент крутящего момента; k_ω- коэффициент противо-ЭДС; k_B- коэффициент вязкого трения; i_p- передаточное отношение редуктора; М_стр- момент сухого трения; k_y - коэффициент усиления усилителя 5; i - ток якоря электродвигателя 6.R and L - respectively, the active and inductive resistances of the anchor chain of the engine 6; J is the moment of inertia of the motor armature and the rotating parts of the gearbox, reduced to the motor shaft; K _M - torque coefficient; k _ω is the coefficient of counter-EMF; k _B is the coefficient of viscous friction; i _p - gear ratio; M _p is the moment of dry friction; k _y is the gain of the amplifier 5; i is the armature current of the electric motor 6.

Из (2) видно, что параметры этого уравнения, а следовательно, параметры и динамические свойства электропривода, управляющего координатой q₄, являются существенно переменными, зависящими от

и m_Г. В результате для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое стабилизировало бы параметры электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.From (2) it can be seen that the parameters of this equation, and therefore the parameters and dynamic properties of the electric drive controlling the coordinate q ₄ , are essentially variable, depending on

and m _G. As a result, in order to accomplish the task set above, it is necessary to form such a corrective device that would stabilize the parameters of the electric drive in such a way that it would be described by a differential equation with constant desired parameters.

Первый положительный вход сумматора 2 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления

. В результате на выходе сумматора 2 формируется сигнал

.The first positive input of adder 2 has a unity gain, and its second negative input has a gain

. As a result, a signal is generated at the output of adder 2

.

Датчики 19 и 10 положения установлены, соответственно, во второй и третьей степенях подвижности исполнительного органа робота и измеряют обобщенные координаты g₂ и q₃ соответственно. Датчики 28 и 22 скорости установлены, соответственно, во второй и третьей степенях его подвижности и измеряют скорости

и

. Датчики 37 и 23 ускорения установлены, соответственно, во второй и третьей степенях подвижности этого исполнительного органа и измеряют ускорения

и

, соответственно. В результате на выходе блока 21 формируется сигнал

cosq₂, на выходе блока 26 - сигнал

на выходе блока 30 - сигнал

на выходе блока 38 - сигнал

на выходе блока 24 - сигнал

на выходе блока 33 - сигнал

на выходе блока 36 - сигнал

а на выходе блока 53 - сигнал

The position sensors 19 and 10 are installed, respectively, in the second and third degrees of mobility of the executive body of the robot and measure the generalized coordinates g ₂ and q _3, respectively. The speed sensors 28 and 22 are installed, respectively, in the second and third degrees of its mobility and measure the speed

and

. The acceleration sensors 37 and 23 are installed, respectively, in the second and third degrees of mobility of this executive body and measure the acceleration

and

, respectively. As a result, a signal is generated at the output of block 21

cosq ₂ , at the output of block 26 - signal

at the output of block 30 - signal

at the output of block 38, a signal

at the output of block 24 - signal

at the output of block 33 - signal

the output of block 36 is a signal

and at the output of block 53, a signal

Задатчики 12 и 14 формируют сигналы

соответственно.Actuators 12 and 14 generate signals

respectively.

Положительные входы сумматоров 11 и 13 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе сумматора 11 формируется сигнал

+q₃, а на выходе сумматора 14 - сигнал

+l₂+q₃ Задатчики 41, 45 и 48 формируют сигналы

, m₂ и m₁, соответственно. Положительные входы сумматоров 46 и 47 и первый положительный вход сумматора 42 (со стороны задатчика 41) имеют единичные коэффициенты усиления, второй положительный вход сумматора 42 имеет коэффициент усиления r². В результате на выходах сумматоров 46, 47 и 42 формируются сигналы m₂+m_Г, m₁+m₂+m_Г и (m₁+m₂+m_Г)r²+

, соответственно.The positive inputs of the adders 11 and 13 have unity gain. As a result, a signal is generated at the output of the adder 11

+ q ₃ , and at the output of adder 14, a signal

+ l ₂ + q ₃ Actuators 41, 45 and 48 generate signals

, m ₂ and m ₁ , respectively. The positive inputs of the adders 46 and 47 and the first positive input of the adder 42 (from the setter 41) have unit gains, the second positive input of the adder 42 has a gain r ² . As a result, at the outputs of the adders 46, 47 and 42, signals m ₂ + m _G , m ₁ + m ₂ + m _G and (m ₁ + m ₂ + m _G ) r ² +

, respectively.

На выходе блока 3 умножения формируется сигнал

на выходе блока 15 - сигнал

а на выходе блока 49 - сигнал

A signal is generated at the output of the multiplication block 3

at the output of block 15 - signal

and at the output of block 49, a signal

Положительные входы сумматора 17 имеют единичные коэффициенты усиления. Первый (со стороны блока 24) положительный вход сумматора 25 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления 2. В результате на выходах сумматоров 17 и 25 формируются сигналы

и

соответственно, а на выходе блока 27 - сигнал

The positive inputs of the adder 17 have unity gain. The first (from block 24) positive input of adder 25 has a unity gain, and its second positive input has gain 2. As a result, signals are generated at the outputs of adders 17 and 25

and

respectively, and at the output of block 27, a signal

Первый отрицательный вход сумматора 32 (со стороны блока 30) и его второй положительный вход имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал

а на выходе блока 18 - сигнал

The first negative input of the adder 32 (from the side of block 30) and its second positive input have unity gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder

and at the output of block 18, a signal

Выходной сигнал релейного элемента 43 имеет видThe output signal of the relay element 43 has the form

где |M_T| - величина момента сухого трения при движении.where | M _T | - the value of the moment of dry friction during movement.

На выходе блока 50 формируется сигнал

, а на выходах блоков 34 и 51 - сигналы

и

соответственно. Первый отрицательный вход сумматора 35 (со стороны блока 34) имеет коэффициент усиления 3, его второй положительный (со стороны блока 34) и третий отрицательный - единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе сумматора 35 формируется сигнал

а на выходе блока 59 - сигнал

At the output of block 50, a signal is generated

, and at the outputs of blocks 34 and 51 - signals

and

respectively. The first negative input of the adder 35 (from the side of block 34) has a gain of 3, its second positive (from the side of block 34) and the third negative have unity gains. As a result, a signal is generated at the output of adder 35

and at the output of block 59, a signal

На выходе блока 55 формируется сигнал

, а на выходах блоков 44, 56 и 57 - сигналы

и

соответственно. Первый отрицательный (со стороны блока 44), третий (со стороны блока 56) и четвертый (со стороны блока 57) положительные входы сумматора 54 имеют коэффициенты усиления, равные 3, а второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе блока 58 формируется сигналAt the output of block 55, a signal is generated

, and at the outputs of blocks 44, 56 and 57 - signals

and

respectively. The first negative (from the side of block 44), the third (from the side of block 56) and the fourth (from the side of block 57) the positive inputs of the adder 54 have gains equal to 3, and the second positive input is a unity gain. As a result, a signal is generated at the output of block 58

Датчик 39 установлен на выходном валу редуктора 8 и измеряет ускорение

. Первый положительный вход сумматора 40 (со стороныThe sensor 39 is mounted on the output shaft of the gearbox 8 and measures the acceleration

. The first positive input of the adder 40 (from

датчика 39) имеет коэффициент усиления k_Bi_p, а его второй (со стороны блока 58) и третий (со стороны блока 59) положительные входы - коэффициенты усиления r/i_P. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал

.sensor 39) has a gain k _B i _p , and its second (from block 58) and third (from block 59) positive inputs are the gain r / i _P. As a result, a signal is generated at the output of this adder

.

Первый (со стороны блока 3), второй (со стороны датчика 7), третий (со стороны сумматора 40), четвертый (со стороны релейного элемента 43), пятый (со стороны сумматора 47), шестой (со стороны блока 18) и седьмой положительные входы сумматора 4 имеют коэффициенты усиленияThe first (from the side of block 3), the second (from the side of the sensor 7), the third (from the side of the adder 40), the fourth (from the side of the relay element 43), the fifth (from the side of the adder 47), the sixth (from the side of the block 18) and the seventh the positive inputs of the adder 4 have gains

соответственно, respectively,

где J_H - номинальное (желаемое) значение приведенного момента инерции электропривода.where J _H is the nominal (desired) value of the reduced moment of inertia of the electric drive.

В результате на выходе сумматора 4 формируется сигналAs a result, at the output of the adder 4, a signal is generated

Несложно показать, что поскольку

при движении электропривода достаточно точно соответствует М_стр, то, подставив полученное значение U* (3) в соотношение (2), получим уравнение

которое имеет постоянные желаемые параметры. То есть предложенный электропривод, управляющий координатой q₄, будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями.It is easy to show that since

when the electric drive moves, it corresponds quite accurately to M _p , then, substituting the obtained value U * (3) in relation (2), we obtain the equation

which has constant desired parameters. That is, the proposed electric drive, controlling the coordinate q ₄ , will have constant desired dynamic properties and quality indicators.

Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и новых связей удалось обеспечить полную инвариантность рассматриваемого электропривода к действующим на него силовым воздействиям. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых его режимах работы.Thus, due to the introduction of additional elements and new connections, it was possible to ensure the complete invariance of the drive in question to the force acting on it. This allows you to get a consistently high quality control in any of its operating modes.

Claims

Электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель, электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора и второму входу третьего сумматора, и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен со входом устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, шестой сумматор и третий блок умножения, последовательно соединенные третий датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные первый датчик ускорения, пятый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения и седьмой блок умножения, последовательно соединенные третий датчик скорости, квадратор, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен ко второму входу пятого блока умножения и через второй синусный функциональный преобразователь - к выходу третьего датчика положения, и восьмой сумматор, последовательно соединенные девятый блок умножения, первый вход которого подключен ко второму входу восьмого блока умножения, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости и первому входу шестого блока умножения, десятый блок умножения, и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик ускорения и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя, а выход - к второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, установленный на выходном валу редуктора, и десятый сумматор, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала и одиннадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого блока умножения, а также релейный элемент, вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к четвертому входу третьего сумматора, и тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, а его второй вход - к выходу второго датчика скорости, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом пятого задатчика постоянного сигнала, а выход - со вторым входом одиннадцатого сумматора и пятым входом третьего сумматора, причем выход двенадцатого сумматора соединен со вторым входом седьмого блока умножения, а выход четвертого задатчика постоянного сигнала - с первым входом четырнадцатого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а выход - ко второму входу шестого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый блок умножения, первый и второй входы которого соединены с выходами квадратора и третьего датчика скорости соответственно, и шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого косинусного функционального преобразователя, а выход - к третьему входу девятого сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго синусного функционального преобразователя, четырнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого блока умножения, третий вход через последовательно соединенные восемнадцатый и девятнадцатый блоки умножения - с выходом третьего датчика скорости, а четвертый вход через двадцатый блок умножения - с выходом второго датчика скорости, и двадцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, а выход - ко второму входу десятого сумматора, третий вход которого соединен с выходом двадцать второго блока умножения, а также второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения и второму входу десятого блока умножения, а выход - к первому входу одиннадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого косинусного функционального преобразователя и вторым входом девятнадцатого блока умножения, причем вторые входы восемнадцатого и двадцатого блоков умножения соединены соответственно с выходами первого датчика ускорения и двенадцатого блока умножения, входы двадцать второго блока умножения соединены с выходами шестого и девятого сумматоров, второй вход третьего блока умножения подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к шестому входу третьего сумматора, выход четвертого блока умножения подключен ко второму входу шестого блока умножения, выход седьмого блока умножения соединен с седьмым входом третьего сумматора. The electric drive of the robot, containing the first and second adders in series, the first multiplication unit, the third adder, the first amplifier, the electric motor connected directly to the first speed sensor, the output of which is connected to the second input of the second adder and the second input of the third adder, and through the gearbox to the first a 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 second position sensor is connected in series, the fourth a matrator, the second input of which is connected to the output of the first constant signal generator, a fifth adder, the second input of which is connected to the output of the second constant signal generator, a second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the sixth adder and the third multiplication unit, connected in series with the third a position sensor, a first cosine functional converter and a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the first sensors are connected in series acceleration, the fifth multiplication unit, the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit and the seventh multiplication unit, connected in series with the third speed sensor, a quadrator, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit and through the second sine functional a converter - to the output of the third position sensor, and an eighth adder connected in series to the ninth multiplication unit, the first input of which is connected to the second input of the eighth multiplication unit, and the second input is to the output of the third speed sensor and the first input of the sixth multiplication unit, the tenth multiplication unit, and the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the eleventh multiplication unit, the second acceleration sensor and the twelfth multiplication unit are connected in series, the second input of which is connected to the output the first cosine functional converter, and the output is to the second input of the eighth adder, the third acceleration sensor mounted on the output shaft of the gearbox and the tenth total p, the output of which is connected to the third input of the third adder, the third constant signal generator and the eleventh adder are connected in series, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit, as well as a relay element whose input is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the fourth the input of the third adder, and the thirteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, and its second input - to the output of the second speed sensor, characterized in that it supplement the fourth constant signal generator, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth constant signal generator, and the output - with the second input of the eleventh adder and the fifth input of the third adder, moreover, the output of the twelfth adder is connected to the second input of the seventh multiplication unit, and the output of the fourth constant signal generator is connected to the first input of the fourteenth multiplication unit, the second whose input is connected to the output of the fourth adder, and the output is to the second input of the sixth adder, the fifteenth multiplication unit connected in series, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the quadrator and third speed sensor, respectively, and the sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first cosine functional converter, and the output is to the third input of the ninth adder, the first differentiator is connected in series, the input of which is connected to the output of the first accelerometer orenia, the seventeenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the second sine functional converter, the fourteenth adder, the second input of which is connected to the output of the thirteenth multiplication block, the third input through the eighteen and nineteenth multiplication blocks connected in series - with the output of the third speed sensor, and the fourth input through the twentieth multiplication block - with the output of the second speed sensor, and the twenty-first multiplication block, the second input of which is connected to the output of the twelfth adder, and in the move is to the second input of the tenth adder, the third input of which is connected to the output of the twenty-second multiplication block, as well as the second differentiator, the input of which is connected to the output of the second acceleration sensor and the second input of the tenth multiplication block, and the output to the first input of the eleventh multiplication block, the second the input of which is connected to the output of the first cosine functional converter and the second input of the nineteenth multiplication block, the second inputs of the eighteenth and twentieth multiplication blocks being connected respectively to the outputs of the first acceleration sensor and the twelfth multiplication block, the inputs of the twenty-second multiplication block are connected to the outputs of the sixth and ninth adders, the second input of the third multiplication block is connected to the output of the eighth adder, and the output to the sixth input of the third adder, the output of the fourth multiplication block is connected to the second input of the sixth multiplication block, the output of the seventh multiplication block is connected to the seventh input of the third adder.