RU2454695C1

RU2454695C1 - Manipulator drive

Info

Publication number: RU2454695C1
Application number: RU2011111914/08A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Филаретов (RU); Владимир Федорович Филаретов
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-06-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: addition of the ninth functional generator, the sixteenth multiplier unit, the second acceleration sensor, the seventeenth multiplier unit and corresponding links provided complete invariance of the drive under study to all moment impacts applied to it. This allowed to get high quality of control in any modes of its operation.

EFFECT: providing high dynamic accuracy of drive of preset degree of robot moveability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов манипуляционных роботов.The invention relates to robotics and can be used to create drives of manipulation robots.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее первый сумматор, последовательно соединенные первый блок умножения и второй сумматор, последовательно соединенные первый усилитель, электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза, четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - с вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен с вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, первый вход первого блока умножения соединен с выходом первого сумматора, а его второй вход - с вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, при этом выход второго сумматора подключен к входу первого усилителя (Патент РФ №2063866. БИ №20, 1996).A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a first multiplication unit and a second adder connected in series to 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, the second input of which forms the input of the device, the third adder, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor of the captured cargo, the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second input of which connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series, the third position sensor connected in series, the first fu a national converter and a third quadrator, the second functional converter connected in series, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, the third functional converter and the fifth quadrator connected in series, the fourth functional converter and the sixth quadrator connected in series, the outputs being the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and se the seventh inputs of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third constant signal generator connected in series , the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, tens the first adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, in series with the second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the tenth adder, the fourth constant signal generator connected in series, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third polo sensor a sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication unit, as well as the tenth and eleventh multiplication units, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, a relay element, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output of the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication units and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication unit connected to the output of the eleventh adder, the first input of the first multiplication unit connected to the output of the first adder, and its second input to the second input of the eleventh the multiplication unit and the output of the fourth adder, while the output of the second adder is connected to the input of the first amplifier (RF Patent No. 2063866. BI No. 20, 1996).

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для электропривода манипуляционного робота, имеющего меньше степеней подвижности. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.The disadvantage of this device is that it is intended for electric manipulation robot, which has less degrees of mobility. As a result, this device will not accurately compensate for all the variable load characteristics of the drive in question and provide the required dynamic accuracy of its operation.

Известен также самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, и релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения соединен со вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора (Патент РФ №2372638. БИ №31, 2009).A self-adjusting electric drive of a manipulating robot is also known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, a first amplifier and 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, the second input which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the mass sensor of the captured cargo and the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second input of which connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series to the third position sensor, the first fun a national converter and a third quadrator, the second functional converter connected in series, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, the third functional converter and the fifth quadrator connected in series, the fourth functional converter and the sixth quadrator connected in series, the outputs being the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and gray the seventh inputs of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third constant signal generator connected in series , the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth an adder, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, a sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and an eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, serially connected to a second amplifier, the input of which is connected to the output the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the fourth tenth adder, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplier, the second input of which is connected to the output of the third functional converter, and the output with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third polo sensor a sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication unit, as well as the tenth and eleventh multiplication units, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, and a relay element, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, and the input - to the output of the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication blocks and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication block connected to the output of the eleventh adder, the second input of the first multiplication block connected to the second input of the eleventh multiplication block and the output of the fourth adder, in series connected by an eighth functional converter connected by an input to the output of the first position sensor, a twelfth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sensor and acceleration, and the thirteenth multiplication unit, the second input of which through the fourteenth adder is connected to the output of the fourteenth multiplication unit, the first and second inputs of which are respectively connected to the outputs of the fourth functional converter and the thirteenth adder, and the output to the sixth input of the second adder, connected in series by the fifth master signal, the fifteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second function onalnogo Converter, and the output to the second input of the fourteenth adder (RF Patent No. 2372638. BI No. 31, 2009).

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

Недостатком этого устройства является то, что оно также предназначено для манипулятора, имеющего меньше степеней подвижности. В результате оно не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.The disadvantage of this device is that it is also intended for a manipulator having fewer degrees of mobility. As a result, it will not accurately compensate for all the variable load characteristics of the drive in question and provide the required dynamic accuracy of its operation.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора одновременно по всем его пяти степеням подвижности.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous and rapid changes in its dynamic moment load characteristics when the manipulator moves simultaneously along all its five degrees of mobility.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение необходимого моментного воздействия, точно компенсирующего вредные переменные моментные воздействия.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional control signal supplied to the input of the electric drive, which provides the necessary momentum, exactly compensating for harmful variable momentum effects.

Поставленная задача решается тем, что в электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор, последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - со вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, и релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения соединен со вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, дополнительно вводятся последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к седьмому входу второго сумматора.The problem is solved in that in the electric drive of the manipulator, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, a first amplifier and 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 of which is connected to the input of the device, the third adder, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output the mass detector of the captured cargo and the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series, the third position sensor connected in series, the first functional the first converter and the third quadrator, connected in series to the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, connected in series to the third functional converter and the fifth quadrator, connected in series to the fourth functional converter and the sixth quadrator, the outputs being the third, fourth, fifth and sixth quadrators are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and seventh in odes of the fourth adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third constant signal generator connected in series, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder p, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, the second amplifier, the input of which is connected to the output, is connected in series the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third the tenth adder input, the fourth constant signal master connected in series, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional Converter, and the output is with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and a sixth functional converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit, the second input of the third multiplication unit through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication unit, as well as the tenth and eleventh multiplication units, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, and a relay element, the output of which is connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output to the first speed sensor, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication blocks and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication block connected to the output of the eleventh adder, the second input of the first multiplication block connected to the second input of the eleventh multiplication block and the output of the fourth adder, connected in series with the eighth a functional converter connected by an input to the output of the first position sensor, a twelfth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first sensor acceleration, and the thirteenth multiplication unit, the second input of which through the fourteenth adder is connected to the output of the fourteenth multiplication unit, the first and second inputs of which are respectively connected to the outputs of the fourth functional converter and the thirteenth adder, and the output to the sixth input of the second adder, connected in series by the fifth master signal, the fifteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second function the onal converter, and the output - to the second input of the fourteenth adder, additionally introduced the ninth functional converter connected in series with the input to the output of the first position sensor, the sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the seventeenth multiplication unit, the second input of which connected to the output of the fourteenth adder, and the output to the seventh input of the second adder.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with its analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "Novelty."

Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности управления рассматриваемым электроприводом манипулятора в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного полным эффектом взаимовлияния между всеми степенями подвижности этого работающего манипулятора.The claimed combination of features, given in the characterizing part of the claims, allows to increase the dynamic accuracy of control of the manipulator in question under conditions of a significant and rapid change in the load parameters due to the full effect of the mutual influence between all degrees of mobility of this working manipulator.

Блок-схема предлагаемого электропривода манипулятора представлена на фиг.1. На фиг.2 представлена кинематическая схема манипулятора.The block diagram of the proposed electric manipulator is shown in figure 1. Figure 2 presents the kinematic diagram of the manipulator.

Электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, первый усилитель 4 и электродвигатель 5, связанный с первым датчиком скорости 6 непосредственно и через редуктор 7 с первым датчиком 8 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, второй вход которого образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор 9, первый квадратор 10, второй блок 11 умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика 12 массы захваченного груза и четвертый сумматор 13, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика 14 постоянного сигнала и второго квадратора 15, последовательно соединенные второй задатчик 16 постоянного сигнала, пятый сумматор 17, третий блок 18 умножения, шестой сумматор 19 и четвертый блок 20 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 21 скорости, последовательно соединенные второй датчик 22 положения и седьмой сумматор 23, последовательно соединенные третий датчик 24 положения, первый функциональный преобразователь 25 и третий квадратор 26, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь 27, вход которого подключен к выходу третьего датчика 24 положения и второму входу седьмого сумматора 23, и четвертый квадратор 28, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь 29 и пятый квадратор 30, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь 31 и шестой квадратор 32, причем выходы третьего 26, четвертого 28, пятого 30 и шестого 32 квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора 13, входы третьего 29 и четвертого 31 функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора 23, выходы второго 27 и четвертого 31 функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего 9 и восьмого 33 сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора 15, последовательно соединенные третий задатчик 34 постоянного сигнала, девятый сумматор 35, второй вход которого соединен с выходом датчика 12 массы и вторым входом пятого сумматора 17, пятый блок 36 умножения, десятый сумматор 37, второй вход которого подключен к выходу третьего блока 18 умножения, шестой блок 38 умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика 39 скорости, и одиннадцатый сумматор 40, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока 20 умножения, последовательно соединенные второй усилитель 41, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 23, двенадцатый сумматор 42, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 22 положения, пятый функциональный преобразователь 43 и седьмой блок 44 умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора 37, последовательно соединенные четвертый задатчик 45 постоянного сигнала, тринадцатый сумматор 46, второй вход которого соединен с выходом датчика 12 массы, восьмой блок 47 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя 27, и девятый блок 48 умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя 29, а выход - с вторым входом шестого сумматора 19, последовательно соединенные третий усилитель 49, вход которого подключен к выходу третьего датчика 24 положения, и шестой функциональный преобразователь 50, выход которого соединен с вторым входом пятого блока 36 умножения, причем второй вход третьего блока 18 умножения через седьмой функциональный преобразователь 51 подключен к выходу второго усилителя 41, а выход тринадцатого сумматора 46 - к второму входу седьмого блока 44 умножения, а также десятый 52 и одиннадцатый 53 блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора 3, релейный элемент 54, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора 3, а вход - к выходу первого датчика 6 скорости, первым входам десятого 52 и одиннадцатого 53 блоков умножения и пятому входу второго сумматора 3, причем второй вход десятого блока 52 умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора 40, второй вход первого блока 2 умножения соединен с вторым входом одиннадцатого блока 53 умножения и выходом четвертого сумматора 13, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь 55, подключенный входом к выходу первого датчика 8 положения, двенадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 57 ускорения, и тринадцатый блок 58 умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор 59 подключен к выходу четырнадцатого блока 60 умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя 31 и тринадцатого сумматора 46, а выход - к шестому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные пятый задатчик 61 сигнала, пятнадцатый сумматор 62, второй вход которого подключен к выходу датчика 12 массы, и пятнадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя 27, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 59, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь 64, подключенный входом к выходу первого датчика 8 положения, шестнадцатый блок 65 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 66 ускорения, и семнадцатый блок 67 умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого сумматора 59, а выход - к седьмому входу второго сумматора 3, объект управления 68.The manipulator’s electric drive contains in series the first adder 1, the first multiplication unit 2, the second adder 3, the first amplifier 4 and the electric motor 5 connected to the first speed sensor 6 directly and through a reducer 7 with the first position sensor 8, the output of which is connected to the first input of the first adder 1, the second input of which forms the input of the device, the third adder 9, the first quadrator 10, the second multiplication unit 11 connected in series, the second input of which is connected to the output of the mass sensor 12 of the captured cargo and the fourth adder 13, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator 14 and the second quadrator 15, serially connected to the second constant signal generator 16, the fifth adder 17, the third multiplication unit 18, the sixth adder 19 and the fourth multiplication unit 20 the second input of which is connected to the output of the second speed sensor 21, the second position sensor 22 and the seventh adder 23 connected in series, the third position sensor 24 in series, the first functional conversion The indexer 25 and the third quadrator 26 are connected in series with the second functional converter 27, the input of which is connected to the output of the third position sensor 24 and the second input of the seventh adder 23, and the fourth quadrator 28, connected in series with the third functional converter 29 and the fifth quadrator 30, connected in series with the fourth functional the Converter 31 and the sixth quadrator 32, and the outputs of the third 26, fourth 28, fifth 30 and sixth 32 quadrants are connected respectively to the fourth, fifth, sixth the seventh inputs of the fourth adder 13, the inputs of the third 29 and fourth 31 functional converters are connected to the output of the seventh adder 23, the outputs of the second 27 and fourth 31 functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third 9 and eighth 33 adders, and the output of the latter is connected to the input of the second a quadrator 15, connected in series with a third constant signal adjuster 34, a ninth adder 35, the second input of which is connected to the output of the mass sensor 12 and the second input of the fifth adder 17, the heel the second multiplication unit 36, the tenth adder 37, the second input of which is connected to the output of the third multiplication unit 18, the sixth multiplication unit 38, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor 39, and the eleventh adder 40, the second input of which is connected to the output of the fourth unit 20 multiplications connected in series to the second amplifier 41, the input of which is connected to the output of the seventh adder 23, the twelfth adder 42, the second input of which is connected to the output of the second position sensor 22, the fifth functional converter 43 and the seventh a multiplication unit 44, the output of which is connected to the third input of the tenth adder 37, a fourth constant signal adjuster 45 connected in series, a thirteenth adder 46, the second input of which is connected to the output of the mass sensor 12, an eighth multiplication unit 47, the second input of which is connected to the output of the second functional converter 27, and a ninth multiplication unit 48, the second input of which is connected to the output of the third functional converter 29, and the output is connected to the second input of the sixth adder 19, the third force connected in series spruce 49, the input of which is connected to the output of the third position sensor 24, and a sixth functional converter 50, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication unit 36, and the second input of the third multiplication unit 18 is connected to the output of the second amplifier 41 through the seventh functional converter 51, and the output of the thirteenth adder 46 - to the second input of the seventh block 44 of the multiplication, as well as the tenth 52 and eleventh 53 blocks of multiplication, the outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder 3, relay element 54, the output of which is connected to the fourth input of the second adder 3, and the input to the output of the first speed sensor 6, the first inputs of the tenth 52 and eleventh 53 multiplication blocks and the fifth input of the second adder 3, and the second input of the tenth multiplier 52 is connected to the output of the eleventh the adder 40, the second input of the first multiplication unit 2 is connected to the second input of the eleventh multiplication unit 53 and the output of the fourth adder 13, the eighth functional converter 55 connected in series to the output of the first position sensor 8, the twelfth multiplication unit 56, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor 57, and the thirteenth multiplication unit 58, the second input of which through the fourteenth adder 59 is connected to the output of the fourteenth multiplication unit 60, the first and second inputs of which are respectively connected to the outputs the fourth functional Converter 31 and the thirteenth adder 46, and the output to the sixth input of the second adder 3, sequentially connected to the fifth signal setter 61, the fifteenth adder 62, the second input of which connected to the output of the mass sensor 12, and the fifteenth multiplication unit 63, the second input of which is connected to the output of the second functional converter 27, and the output to the second input of the fourteenth adder 59, the ninth functional converter 64 connected in series to the output of the first position sensor 8, the sixteenth multiplication unit 65, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor 66, and the seventeenth multiplication unit 67, the second input of which is connected to the output of the fourteenth adder 59, and the output to seventh input of the second adder 3, the control object 68.

На указанных фигурах введены следующие обозначения: α_вх - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки; U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем; q_i - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора

; m_i, m_г - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза

; l₂, l₃ - длины соответствующих звеньев;

,

- расстояния от осей вращения соответствующих звеньев манипулятора до их центров масс;

,

- скорости изменения соответствующих обобщенных координат манипулятора;

- скорость вращения ротора электродвигателя первой степени подвижности манипулятора;

,

- ускорения в четвертой и пятой степенях подвижности манипулятора соответственно.The following notation is introduced in the indicated figures: α _in - signal from the output of the software device; ε is the error signal; U *, U - respectively, the amplified signal and the motor control signal; q _i - generalized coordinates of the corresponding degrees of mobility of the manipulator

; m _i , m _g are the masses of the corresponding parts of the manipulator and the load

; l ₂ , l ₃ are the lengths of the corresponding links;

,

- the distance from the axis of rotation of the corresponding links of the manipulator to their centers of mass;

,

- the rate of change of the corresponding generalized coordinates of the manipulator;

- the rotation speed of the rotor of the electric motor of the first degree of mobility of the manipulator;

,

- acceleration in the fourth and fifth degrees of mobility of the manipulator, respectively.

Кроме того, полагается, что J_si - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей

; J_Ni - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс (i=2, 3).In addition, it is assumed that J _si are the moments of inertia of the corresponding parts of the manipulator relative to their longitudinal axes

; J _Ni - moments of inertia of the corresponding parts of the manipulator relative to the transverse axes passing through their centers of mass (i = 2, 3).

Рассматриваемый электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора обладает переменными моментными нагрузочными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает динамическую точность его работы и даже приводит к потере устойчивости. В результате для повышения динамической точности и устойчивости работы этого электропривода возникает задача, связанная с обеспечением полной инвариантности его динамических свойств к изменениям моментных нагрузочных характеристик.The electric drive under consideration when working with various loads, as well as due to the interaction between all degrees of mobility of the manipulator, has variable moment load characteristics that can vary widely. This reduces the dynamic accuracy of its operation and even leads to a loss of stability. As a result, to increase the dynamic accuracy and stability of the operation of this electric drive, a problem arises related to ensuring the complete invariance of its dynamic properties to changes in moment load characteristics.

Устройство работает следующим образом. На вход электропривода подается воздействие α_вх, обеспечивающее требуемый закон управления первой степенью подвижности манипулятора (координата q₁ на фиг.2). На выходе сумматора 1 вырабатывается сигнал ошибки ε, который после коррекции в элементах 2 и 3, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 5 с редуктором, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия М_в на электропривод.The device operates as follows. The input of the electric drive is exposed to α _I , providing the required control law for the first degree of manipulator mobility (coordinate q ₁ in FIG. 2). At the output of adder 1, an error signal ε is generated, which, after correction in elements 2 and 3, amplifies, enters the input of electric motor 5 with a gearbox, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration), depending on the value of the incoming signal U and external moment effect of M _in on the electric drive.

Датчики 55, 24 и 22 соответственно измеряют обобщенные координаты q₁, q₂, q₃. Сумматор 23 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усилия, поэтому на его выходе формируется сигнал q₂+q₃. Усилители 41 и 49 имеют коэффициенты усиления 2. Сумматор 42 имеет первый положительный вход (со стороны усилителя 41) и второй отрицательный с единичными коэффициентами усиления. Поэтому на его выходе формируется сигнал 2q₂+q₃. Функциональные преобразователи 25, 29, 43, 50, 51 и 55 реализуют функцию sin, а функциональные преобразователи 27, 31, 64 - функцию cos. В результате на выходе третьего 26, четвертого 28, пятого 30 и шестого 32 квадраторов соответственно формируются сигналы sin²q₂, cos²q₂, sin²(q₂+q₃), cos²(q₂+q₃).Sensors 55, 24 and 22 respectively measure the generalized coordinates q ₁ , q ₂ , q ₃ . The adder 23 has positive inputs with unit force factors, therefore, a q ₂ + q ₃ signal is generated at its output. Amplifiers 41 and 49 have gains 2. The adder 42 has a first positive input (on the side of amplifier 41) and a second negative with unity gains. Therefore, a 2q ₂ + q ₃ signal is generated at its output. Functional converters 25, 29, 43, 50, 51 and 55 implement the sin function, and function converters 27, 31, 64 - the cos function. As a result, the signals sin ² q ₂ , cos ² q ₂ , sin ² (q ₂ + q ₃ ), cos ² (q ₂ + q ₃ ) are formed respectively at the output of the third 26, fourth 28, fifth 30, and sixth 32 quadrants.

Первый (со стороны функционального преобразователя 27) и второй положительные входы сумматора 33 соответственно имеют коэффициенты усиления l₂ и

. В результате на выходе квадратора 15 формируется сигнал

Первый (со стороны функционального преобразователя 27) и второй положительные входы сумматора 9 соответственно имеют коэффициенты усиления l₂ и l₃. В результате на выходе блока 11 формируется сигнал

т.к. датчик 12 измеряет массу захваченного груза m_г.The first (from the side of the functional converter 27) and the second positive inputs of the adder 33 respectively have gains l ₂ and

. As a result, a signal is generated at the output of the quadrator 15

The first (from the side of the functional converter 27) and the second positive inputs of the adder 9, respectively, have gains l ₂ and l ₃ . As a result, a signal is generated at the output of block 11

because the sensor 12 measures the mass of the captured cargo m _g

На выходе задатчика 14 формируется сигнал

, где J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора (приведены к валу электродвигателя), i_p - передаточное отношение редуктора. Первый (со стороны блока 11) и второй (со стороны задатчика 14) положительные входы сумматора 13 имеют единичные коэффициенты усиления. Его третий (со стороны квадратора 15), четвертый (со стороны квадратора 26), пятый (со стороны квадратора 28), шестой (со стороны квадратора 30) и седьмой (со стороны квадратора 32) положительные входы соответственно имеют коэффициенты усиления m₃, J_s2,

, J_s3 и J_N3. В результате на выходе этого сумматора формируется сигналAt the output of the setter 14, a signal is generated

where J is the moment of inertia of the rotor of the electric motor and the rotating parts of the gearbox (given to the motor shaft), i _p is the gear ratio of the gearbox. The first (from the side of block 11) and the second (from the setter 14) positive inputs of the adder 13 have unity gain. Its third (from the side of squared 15), fourth (from the side of squared 26), fifth (from the side of squared 28), sixth (from the side of squared 30) and seventh (from the side of squared 32) positive inputs respectively have gains m ₃ , J _s2 ,

, J _s3 and J _N3 . As a result, a signal is generated at the output of this adder

Датчики скорости 39 и 21 измеряют соответственно

и

.Speed sensors 39 and 21 are measured respectively

and

.

На выходе задатчика 34 формируется сигнал

. Первый (со стороны задатчика 34) и второй положительные входы сумматора 35 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный

. В результате на выходе блока умножения 36 формируется сигнал

.At the output of the setter 34, a signal is generated

. The first (from the setpoint 34) and the second positive inputs of the adder 35 respectively have a unity gain and a gain equal to

. As a result, a signal is generated at the output of the multiplication block 36

.

Задатчик 16 формирует сигнал

. Первый (со стороны задатчика 16) и второй положительные входы сумматора 17 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный

. В результате на выходе блока 18 формируется сигнал

.The setter 16 generates a signal

. The first (from the setpoint 16) and the second positive inputs of the adder 17 respectively have a unity gain and a gain equal to

. As a result, a signal is generated at the output of block 18

.

Задатчик 45 формирует сигнал

. Первый (со стороны задатчика 45) и второй положительные входы сумматора 46 соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 2l₂l₃. В результате на выходе блока 44 формируется сигнал

.The master 45 generates a signal

. The first (from the master 45) and the second positive inputs of the adder 46 respectively have a unity gain and a gain of 2l ₂ l ₃ . As a result, a signal is generated at the output of block 44

.

Три положительных входа сумматора 37 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе блока 38 формируется сигналThe three positive inputs of adder 37 have unity gain. Therefore, a signal is generated at the output of block 38

На выходе блока 47 формируется сигнал

, поэтому с учетом того, что оба положительных входа сумматора 19 имеют единичные коэффициенты усиления, на выходе блока 20 формируется сигналAt the output of block 47, a signal is generated

, therefore, taking into account the fact that both positive inputs of the adder 19 have unit gains, a signal is generated at the output of block 20

Датчики 57 и 66 соответственно измеряют ускорения

и

В результате на выходах блоков 56 и 65 соответственно формируются сигналы

и

На выходе задатчика 61 формируется сигнал, равный

Первый (со стороны задатчика 61) и второй положительные входы сумматора 62 имеют соответственно единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный l₂. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал

, а на выходе блока 63 - сигнал

.Sensors 57 and 66 respectively measure accelerations

and

As a result, signals are generated at the outputs of blocks 56 and 65, respectively.

and

At the output of the setter 61, a signal is formed equal to

The first (from the side of the setter 61) and the second positive inputs of the adder 62 have respectively a single gain and a gain equal to l ₂ . As a result, a signal is generated at the output of this adder

, and the output of block 63 is a signal

.

Второй (со стороны блока 63) и первый положительные входы сумматора 59 имеют соответственно единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 1/2l₂. В результате на выходе сумматора 59 формируется сигнал

, а на выходе блоков 58 и 67 - суммарный сигналThe second (from the side of block 63) and the first positive inputs of the adder 59 have respectively a unity gain and a gain equal to 1 / 2l ₂ . As a result, a signal is generated at the output of adder 59

, and at the output of blocks 58 and 67 - the total signal

Оба отрицательных входа сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал - (А+В). На первый положительный вход сумматора 3 (со стороны блока 2) с коэффициентом усиления

поступает сигнал

, на его второй положительный вход (со стороны блока 52) с коэффициентом усиления

- сигнал -

на третий отрицательный вход (со стороны блока 53) с коэффициентом усиления

- сигнал

, на четвертый положительный вход (со стороны релейного элемента 54) с коэффициентом усиления R/(K_MK_у) - сигнал

Both negative inputs of the adder 40 have unity gain, therefore, a signal is generated at its output - (A + B). At the first positive input of the adder 3 (from the side of unit 2) with a gain

signal is coming

, to its second positive input (from the side of block 52) with a gain

- signal -

to the third negative input (from the side of block 53) with a gain

- signal

, to the fourth positive input (from the side of the relay element 54) with the gain R / (K _M K _у ) - signal

на пятый положительный вход (со стороны датчика 6) с коэффициентом усиления

- сигнал

, а на его шестой и седьмой отрицательные входы (со стороны блоков 58 и 67), имеющие коэффициенты усиления

- суммарный сигнал С, где R - активное сопротивление якорной обмотки электродвигателя. K_B - коэффициент вязкого трения, K_у - коэффициент усиления усилителя 4, K_М - коэффициент крутящего момента, K_ω - коэффициент противо-ЭДС, М_Т=const - величина момента сухого трения при движении электродвигателя.to the fifth positive input (from sensor 6) with a gain

- signal

, and on its sixth and seventh negative inputs (from the side of blocks 58 and 67) having gains

- the total signal C, where R is the active resistance of the armature winding of the electric motor. K _B is the coefficient of viscous friction, K _y is the gain of the amplifier 4, K _M is the coefficient of torque, K _ω is the coefficient of counter-EMF, M _T = const is the value of the moment of dry friction when the motor moves.

В результате на выходе сумматора 3 формируется сигналAs a result, at the output of the adder 3, a signal is generated

Из уравнения Лагранжа 2 рода несложно получитьFrom the Lagrange equation of the second kind, it is easy to obtain

Учитывая, что U=K_уU*, q₁i_p=α₁, а также уравнения электрической цепи

и механической цепи (с учетом соотношения (2))Given that U = K _at U *, q ₁ i _p = α ₁ , as well as the equations of the electric circuit

and mechanical chain (taking into account relation (2))

для электродвигателей постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, несложно показать, что рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q₁ манипулятора, можно списать следующим дифференциальным уравнениемfor DC motors with permanent magnets or independent excitation, it is easy to show that the drive in question, which controls the coordinate q _{1 of the} manipulator, can be written off by the following differential equation

Поскольку при движении электропривода

, достаточно точно соответствует М_стр, то сформированный сигнал U* (1), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с номинальными постоянными (желаемыми) параметрамиBecause when driving an electric drive

, corresponds exactly to M _p , then the generated signal U * (1), as you can easily see, ensures the transformation of equation (3) with substantially variable parameters into an equation with nominal constant (desired) parameters

обеспечивающими рассматриваемому электроприводу заданные динамические свойства и качественные показатели работы за счет выбора желаемых постоянных значений J_N и K_у.providing the given drive with the desired dynamic properties and quality performance by selecting the desired constant values of J _N and K _y .

Claims

Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, первый усилитель и 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 образует вход устройства, последовательно соединенные третий сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика массы захваченного груза и четвертый сумматор, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого задатчика постоянного сигнала и второго квадратора, последовательно соединенные второй задатчик постоянного сигнала, пятый сумматор, третий блок умножения, шестой сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные второй датчик положения и седьмой сумматор последовательно соединенные третий датчик положения, первый функциональный преобразователь и третий квадратор, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения и второму входу седьмого сумматора, и четвертый квадратор, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь и пятый квадратор, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь и шестой квадратор, причем выходы третьего, четвертого, пятого и шестого квадраторов подключены соответственно к четвертому, пятому, шестому и седьмому входам четвертого сумматора, входы третьего и четвертого функциональных преобразователей соединены с выходом седьмого сумматора, выходы второго и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к первым и вторым входам третьего и восьмого сумматоров, а выход последнего подключен ко входу второго квадратора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы и вторым входом пятого сумматора, пятый блок умножения, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего датчика скорости, и одиннадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика положения, пятый функциональный преобразователь и седьмой блок умножения, выход которого подключен к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, тринадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом датчика массы, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, а выход - с вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные третий усилитель, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен с вторым входом пятого блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через седьмой функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход тринадцатого сумматора - к второму входу седьмого блока умножения, а также десятый и одиннадцатый блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора, релейный элемент, выход которого подключен к четвертому входу второго сумматора, а вход - к выходу первого датчика скорости, первым входам десятого и одиннадцатого блоков умножения и пятому входу второго сумматора, причем второй вход десятого блока умножения подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход первого блока умножения соединен с вторым входом одиннадцатого блока умножения и выходом четвертого сумматора, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый сумматор подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам четвертого функционального преобразователя и тринадцатого сумматора, а выход - к шестому входу второго сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к седьмому входу второго сумматора. A self-adjusting electric drive of the manipulating robot, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, a first amplifier and an electric motor connected directly to the first speed sensor 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 the input of the device, connected in series with a third adder, a first quadrator, a second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor s of the captured cargo and the fourth adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the first constant signal generator and the second quadrator, the second constant signal generator, the fifth adder, the third multiplication unit, the sixth adder and the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the second position sensor and the seventh adder connected in series to the third position sensor, the first functional converter the caller and the third quadrator, connected in series with the second functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor and the second input of the seventh adder, and the fourth quadrator, connected in series with the third functional converter and the fifth quadrator, connected in series with the fourth functional converter and the sixth quadrator, the outputs of the third , the fourth, fifth and sixth quadrants are connected respectively to the fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the fourth of the adder, the inputs of the third and fourth functional converters are connected to the output of the seventh adder, the outputs of the second and fourth functional converters are connected respectively to the first and second inputs of the third and eighth adders, and the output of the latter is connected to the input of the second quadrator, the third constant signal generator is connected in series, the ninth an adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second input of the fifth adder, the fifth multiplication unit, the tenth adder, the second One of which is connected to the output of the third multiplication unit, the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third speed sensor, and the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, serially connected to the second amplifier, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the second position sensor, the fifth functional converter and the seventh multiplication unit, the output of which is connected to the third input of ten of the adder, the fourth constant signal master connected in series, the thirteenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional converter, and the ninth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third functional converter and the output - with the second input of the sixth adder, connected in series to the third amplifier, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the sixth function an ion converter, the output of which is connected to the second input of the fifth multiplication block, the second input of the third multiplication block through the seventh functional converter connected to the output of the second amplifier, and the output of the thirteenth adder to the second input of the seventh multiplication block, as well as the tenth and eleventh multiplication blocks, outputs which are connected respectively to the second and third inputs of the second adder, a relay element whose output is connected to the fourth input of the second adder, and the input to the output of the first sensor speed, the first inputs of the tenth and eleventh multiplication units and the fifth input of the second adder, the second input of the tenth multiplication unit connected to the output of the eleventh adder, the second input of the first multiplication unit connected to the second input of the eleventh multiplication unit and the output of the fourth adder, connected in series to the eighth functional converter connected by the input to the output of the first position sensor, the twelfth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and t the thirteenth multiplication unit, the second input of which through the fourteenth adder is connected to the output of the fourteenth multiplication unit, the first and second inputs of which are respectively connected to the outputs of the fourth functional converter and the thirteenth adder, and the output to the sixth input of the second adder, the fifth signal adjuster connected in series, the fifteenth adder , the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second functional pre a developer, and the output to the second input of the fourteenth adder, characterized in that it additionally contains the ninth functional converter connected in series with the input to the output of the first position sensor, the sixteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the seventeenth block multiplication, the second input of which is connected to the output of the fourteenth adder, and the output to the seventh input of the second adder.