Устройство для управления электроприводом промышленного робота

Устройство для управления электроприводом промышленного робота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании электроприводов промышленных роботов. В устройстве за счет введения второго датчика скорости, двух дифференциаторов, трех нелинейных блоков, масштабного блока, сумматора, задатчика и ограничителя си-нала достигается улучшение динамических характеристик устройства за счет компенсации изменения статического момента нагрузки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gj) 4 G 05 B 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В11»;;ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3852962/24-24 (22) 12.02.85 (46) 23.10.86. Бюл. № 39 (71) Московский станкоинструментальный институт (72) А.И. Сафонов и Н.В. Анищенко (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 830293, кл. G 05 В 11/00, 1980.

Лебедев Е.Д. и др. Управление вентильными электроприводами постояннога тока. — М.: Энергия, 1970, с. 83.

„„SU„„1265691 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕК ТРОПРИВОДОМ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании электроприводов промышленных роботов. В устройстве за счет введения второго датчика скорости, двух дифференциаторов, трех нелинейных блоков, масштабного блока, сумматора, задатчика и ограничителя си нала достигается улучшение динамических характеристик устройства за счет компенсации изменения статического момента нагрузки. 1 ил.

1265691

/ где © нои

M,è I

Сном Еиои, Изобретение относится к. робототех нике и может быть использовано при создании электроприводов промышленных роботов, инвариантных к изменению статического момента нагрузки. 5

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик устройства за счет компенсации изменения статического момента нагрузки.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит регуляторы

1-3 положения, скорости и тока соответственно, усилитель 4 мощности, двигатель 5, исполнительный меха- 15 низм 6, датчик 7 тока, первый датчик

8 скорости, датчик 9 положения, второй датчик 10 скорости сумматор 11, ограничитель 12 сигнала, масштабный блок 13, первый и второй дифференци- 20 аторы 14 и 15 соответственно, первый, г второй и третий нелинейныеблоки

16-18 соответственно, задатчик 19 сигнала.

Устройство работает следующим образом.

На один вход регулятора 1 положения подается сигнал, пропорциональ ный требуемому заданному положению исполнительного органа робота, на 30 второй вход регулятора 1 положения с датчика 9 положения поступает сигнал, пропорциональный текущему поло-. жению исполйительного механизма Ь.

В соответствии с разностью входных сигналов регулятор 1 положения вырабатывает сигнал задания скорости .электродвигателя 5 и подает его на один вход регулятора 2 скорости. На другой вход регулятора 2 скорости поступает с датчика 8 скорости сигнал, пропорциональный текущему значению скорости электродвигателя 5. В соответствии с разностью входных сигналов регулятор 2 скорости вырабаты- 45 вает сигнал задания тока электродвигателя 5 и подает его на первый вход регулятора 3 тока. На второй вход регулятора 3 тока поступает сигнал с датчика 7 тока. С выхода регулятора

3 тока сигнал через усилитель 4 мощности поступает на вход электродвигателя 5, приводя его во вращение.

При номинальном моменте статической нагрузки электродвигатель 5 разгоня55 ется с ускорением требуемое ускорение при номинальной статической нагрузке; момент двигателя 5, соответствующий номинальной статической нагрузке и требуемому ускорению; приведенные к валу двигателя 5 момент статической нагрузки и суммарный момент инерции при номинальном весе груза, присоединяемого к схвату.

Сигнал с выхода датчика 7 тока поступает также на вход масштабного блока 13, выходное напряжение которого пропорционально моменту двигателя 5 1чно,„=С Iq„, где С - постоянный коэффициент.

Сигнал с выхода датчика 8 скорости поступает на нелинейный блок 17 и дифференциатор 15. Нелинейный блок 17 имеет зависимость выходного напряжения от входного

Пвых ч (t) 1 7 sign О xп т.е. выходной сигнал данного блока соответствует составляющей момента сопротивления, обусловленной сухим трением двигателя в масштабе напряжений.

Коэффициент передачи блока 15 выбран таким, что сигнал на его выходе 0 „„„(t) К, пропорциоotUsx>s . нален составляющей момента сопротивления двигателя Х ме

Сигуа с выхода второго датчика 10 скорости, пропорциональный скорости на выходном валу исполнительного механизма 6, поступает на нелинейный блок 16 и дифференциатор 14.

Нелинейный блок 16 реализует зависимость

U (") 1 sign Uz«< (") о что соответствует приведенному моменту сухого трения нагрузки. о

Напряжение на выходе блока 14 пропорционально приведенной к валу дви, гатеЛя 5 составляющей момента сопротивления нагрузки I н ,ek t

1265691

Задатчик 19 представляет собой потенциометр, напряжение на выходе которого .устанавливается пропорциональ-: ным статической составляющей приведенного момента нагрузки, соответствующей номинальному весу груза манипулятора Мс

««ОИ

Сигналы с выходов масштабного блока 13, нелинейных блоков 16 и 17 блоков 14 и 15, блока 19 поступают на соответствующие входы сумматора

11, в результате .сложения мгновенных значений которых на выходе имеется напряжение, пропорциональное @о ° 15 м э

И -3 — 2

9но «9 с Л «Ы.1 с М" «" () с Я н

Нулевому напряжению на выходе сумматора 11 соответствует режим работы манипулятора с номинальным весом груза, присоединенного к его

cxsaTy, т. е. 5M« =O. Присоединение к схвату манипулятора груза, вес которого больше номинального, приводит к появлению на выходе сумматора 11 сигнала, пропорционального +йМ, по,скольку снижается ускорение двига0«Юд

30 теля 5 — - и ускорение:на выходном

CXt валу исполнительного механизма 6

c(« н

At

Если вес присоединяемого груза меньше номинального, на выходе сумматора 11 появляется сигнал, пропорциональный -дМ вследствие возосу с у растания - †" - и †В- .

c(t о« t

Третий нелинейный блок 18, на вход которого поступает напряжение с входа сумматора 11, имеет. много- . ступенчатую релейную характеристику, в результате чего сигнал на его выходе дискретно меняется в зависимости от уровня входного напряжения. Третий нелинейный блок 18 настраивается в зависимости от технологических требований к электроприводу.

Если по технологическим условиям требуется поддержать постоянным ускорение двигателя 5 в режиме разгона, когда регулятор 2 скорости находится в насыщении и статический момент пре- вышает номинальный;на ЛМ, то на выходе третьего нелинейного блока 18 появляется постоянное напряжение, ««оторое приводит к изменению уровня траничения напряжения на выходе регулятора 2 скорости за счет суммирования сигнала ограничителя 12, со- ответствующего Mq„,„, и сигнала нелинейного блока 18, соответствующего (+ЬМ ). .При этом возрастает ток якоря двигателя 5, следовательно, и вращающий момент M (t), на величину (hM ), компенсируя увеличение статической нагрузки. Ускорение электромеханической системы согласно (1) оставтся неизменным.

Снижение статической нагрузки ниже номинального значения влечет появление отрицательного напряжения на выходе сумматора 11, соответствующего -ЛМ,. При этом дискретно возрастает сигнал на выходе третьего нелинейного блока 18, и следовательно, уровень ограничения ограничителя", 12 снижается, приводя к уменьшению тока якоря двигателя и сохранению

i7 (W неизменным P )„ „ согласно (1). (0«t "Ои

Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом промышленного робота, содержащее последовательно соединенные регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, усилитель мощности, двигатель и датчик тока, выход которого подключен к второму входу регулятора тока, вал двигателя кинематически связан с первым датчиком скорости и с исполнительным механизмом, с которым связан датчик положения, соединенный выходом с первым входом регулятора положения, второй вход которого подклю". чен к входу устройства, причем выход первого датчика скорости соединен с вторым входом регулятора скО1 ости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, оно содержит масштабный блок, первый и второй нелинейные блоки, первый и второй дифференциаторы, второй датчик скорости, связанный с исполнительным механизмом, и последовательно соединенные задатчик сигнала, сумматор, третий нелинейный блок и ограничитель сигнала, первый и второй выхо1265691 дами сумматора.

Составитель Г. Нефедова

Редактор Е. Папп Техред И.Попович Корректор Л. Патай

Заказ 5659/42 Тираж 836 -, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ды которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам регулятора скорости, выход датчика тока через масштабный блок соединен с вторым входом сумматора, подключенного третьим и четвертым входами соответственно к выходам первого дифференциатора и первого нелинейного блока, входы которых подключены к выходу второго датчика скорости, а выход первого датчика скорости соединен с входами второго дифференциатора и второго. нелинейного блока, выход каждого из которых соединен соответственно с пятым и шестым вхо