Устройство для управления роботом

Устройство для управления роботом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании ромбических манипуляторов. Целью изобретения является повышение динамической точности устройства . В устройство дополнительно введены блок подключения структур, вычислительный блок, регулятор положения , два ключа, два компаратора и дифференциатор, обеспечивающие компенсацию изменения электромеханической постоянной времени объекта управления . 2 ил.

6 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (Sl)5 В 25 J 9/00 9/16

i н i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К -АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4432884/08 (22) 05.04.88 (46) 07.01.91.Бюл. № 1

:(72) С.А.Исаков, С.Н.Беляков, Л.Г.Кузнецова и M.À.Âÿòñêoâà (53) 62 1-229 .72 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1161914, кл. В 25 J 9/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1271739, кл. В 25 J 9/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО Д11Я УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании IIpHE:îäîâ ромбических манипуляторов.

Цель изобретения — повышение динамической точности устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2— схема объекта управления.

Устройство содержит блок 1 задания программ, первый сумматор 2, регулятор 3 положения, второй сумматор 4 „ первый ключ 5 . блок 6 управления, второй ключ 7, объект 8 управления, блок 9 обратной связи, дифференциатор 10, первый компаратор 11, блок 12 переключения структур, вычис.лительный блок 13, второй компаратор

14„ 15, первый блок 16 уставок, второй блок 17 уставок, четвертый компаратор 18, первый усилитель 19, пятый компаратор 20, шестой компаратор 21, зле2 (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании ромбических манипуляторов.

Целью изобретения является повышение динамической точности устройства. В устройство дополнительно введены блок подключения структур, вы числительный блок, регулятор положения, два ключа, два компаратора и дифференциатор, обеспечивающие ком° пенсацию изменения электромеханичес-. кой постоянной времени объекта управления. 2 ил.

Ю мент И 22, второй, третий, четвертый пятый и шестой усилители 23 — 27, третий ключ 28, седьмой компаратор

29, третий сумматор 30, блок 31 опорных напряжений, коммутатор 32, первый блок 33 умножения, четвертый сум- вам матор 34, седьмой усилитель 35, С5 второй блок 36 умножения, интегратор

37 и пятый сумматор 38. QO

Схема на фиг,2 включает инвертор

39, исполнительные органц ромбического звена 40-47, состоящие из последо-. вательно соединенных датчика 48 положения, редуктора 49, исполнительного двигателя 50 и усилителя 51 мощности.

Устройство работает следующим об ;разом.

В соответствии с программой технологического цикла, хранящейся в блоке 1 задания программы, на его выходе появляется сигнал U „, соответствующий требуемому перемещению ром бического звена. В сумматоре 2 вычис1618636

X1 = U A-® °,K2(Х1(ф,-ф ) + К„. Х2 + А, при Х1(0, 40

1, Х2с. В

О, Х2)в

Р9 ляется сигнал рассогласования Х1, как разность между требуемым и действительным положением ромбического звена:

Сигнал рассогласования Х1 дифференцируется в дифференциаторе 10, выходной сигнал Х2 которого является скоростью изменения сигнала рассогласования, Устройство управления построено по принципу двухэонных следящих систем, согласно которому при больших значениях Х1 в устройстве реализуется квазиоптимальный по быстродействию алгоритм управления, а при малых X1— алгоритм адаптивного подчиненного регулирования ° Блок 12 переключения структур определяет условия, при которых происходит изменение алгоритмов управления, а следовательно, и структур, реализующих эти алгоритмы.

Вычислительный бпок .13 вычисляет линию переключения L на фазовой

К» X1(lkna-V,) +

I где К - коэффициент усиления усили-.

4( тели 23;. (-К ) - .коэффициент усиления усилителя 24;

О п = 0 постоянная величина, соотг, ветствующая предельному значению угла раскрытия при сжатии ромбического звена; ф» 180,постоянная величина, соото и ветствующая предельному значению угла раскрытия при разжатии ромбического звена.

В вычислительном блоке 13 происхо » дит коррекция линии переключения в зависимости от направления движения ромбического звена. При сжатии ром- бического звена, по мере увеличения угла(, происходит уменьшение угла наклона линии переключения (L ).

При противоположном направлении движения ромбического звена (уменьшение

®) проиаходит увеличение угла наклона линии переключения (L )..

Коррекция линии переключения поз-, воляет обеспечить высокое быстродей- плоскости, на котороф происходит пе- реключение управляющего сигнала, определяемого компаратором 14, выходной сигнал которого обеспечивает квазиоптимальное по быстродействию управление объектом 8.

Апгоритм адаптивного подчиненного

10 1регулирования реализуется с помощью

:, регулятора 3 положения, сумматора 4, ключа 5 и блока 6 управления. Ромбическое звено является нелинейным элементом, у которого в зависимости от изменения угла раскрытия изменяется электромеханическая постоянная времени объекта управления и усилия, а следовательно, и ускорения, .развиваемого объектом управления.

Пусть на вход устройства с блока задания программ поступил сигнал, соответствующий требуемому переме25 щению

В вычислительном блоке t3 вычисляется линия переключения:

К ° X2 + А, при Х1) 0 ствие устройства управления нри изменении электромеханической постоянной

35 времени и усилия развиваемого в объекте управления.А < и Ау. — постоянные величины, К << - коэффициент усиления усилителя 25, К у при

К„. К, при Х2О В

В = const 0 0

45 i К и К > - соответственно коэффициенты усиления усилителей 26 и 27.

Значение gz, K Al, А и В. устанавливаются в блоке 31 опорных

5р напРяжений.

Изменение состояния коммутатора

32 происходит по сигналу с компаратора 11, определяющего знак сигнала

Х1. Ключ 28 переключается по сигна,лу с компаратора 29, выходной сигнал которого равен

»6!8636

Х1 - — — при Xi > 0 а« к

1,если

Х1 †-- при Х1 (0, a

U =

14»«С» Х

X» — »- .при Х1 ) О

О,если

Х1< — — при Xi (0

a

10 другу.

1, если

О, если

0, 0Ф 1у

Ф

U+ Ф1, U

0» — 0»< - р Х2, =I

+ U», X2) O — U»<, K2(0, 0 = О»» з18п Х1, +0, Х1)О

X1 (O при Х2> О

U <»

Х2 Ь, Н2- Ь

1, если р Х2С О, при Х2 70

0 m э

Х2р Ь

X2

l

1, если

Х!».- а»», при Х1 > О

X1 — a«, при Х1

Х1) а»», при Х!

X1c а», при Х1 О, ) О, 0 ы

О, если сОр

Выходной сигнал вычислительного блока 13 поступает на компаратор 14, выходной сигнал которого определяется как где U — максимальное для конкретМ» Х ного объекта управления значение напряжения управления.

Сигнал с выхода компаратора !4 поступает на ключ 7. Последний управляется сигналом с выхода блока 12 переключения структур. Этот блок реализует следующие логические зависимости: где U. — максимальное выходное нап»9 ряжение компаратора 15, т.е. где U — максимальное выходное напряжение компаратора 11, т.е. где О Ь»,.С+ U»,-U«(Ъ» < О устанавливаются в блоке 16 уставок и в общем случае могут быть равны друг другу. где К с 1 коэффициент усиления усилителя 19. О(а»»(+ О»,, -U «< a,z(0 устанавливаются в блоке 17 уставок и !

5 в общем случае могут быть равны друг

При 0< = 1 ключ 7 переключается таким образом, что на вход объектa 8

25 у равления посту ает разгоняющй форсирующий сигнал с выхода компаратора 14. Выходная координата ромбического звена Ц изменяется с максимально возможным для данного объекта

30 8 управления ускорением сигнал рассогласования Х1 уменьшается а скорость изменения Х2 увеличивается.

В момент перехода изображающей точки системы линии переключения сигнал на входе компаратора 14 меняет свой знак и на объект 8 управления поступает тормозящий форсирующий сигнал.

Объект управления начинает тормозиться. Данный алгоритм управления поз40 воляет минимизировать динамическую ошибку управления.

При 0 = происходит замыкание ключа 5 и на блок 6 управления поступает сигнал с выхода сумматора 4, 45 представляющего собой алгебраическую сумму сигнала с выхода регулятора 3 положения и дифференциатора 10.

Кпюч 5 устраняет накопление сигнала в интеграторе 37 при работе

5Q устройства при больших сигналах рассогласования. Момент включения клю ча 5 определяется выбором постоянных а. » и а» и козффициента усиления усилителя 19.

Под действием тормозящего форсирующего сигнала сигнал продолжает уменьшаться и, когда Х1 станет меньше a«(a»<),<а Х2; — меньше Ь «(b»<), блок 12 переключения структур выда1618636 ет сигнал на переключение ключа 7, На вход объекта управления поступает сигнал с выхода блока 6 управления.

В блоке 6 управления вычисляется сигнал управления вида

U1= к„J x>ddt + кп х „ф,, где Π— выходной сигнал блока 6;

Х@,— входной сигнал блока 6.

Использование сигнала с блока 9 обратной связи при формировании U по зволяет парировать изменения электf. ромеханической постоянной времени 15 объекта управления.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления роботом, 20 содержащее задатчик сигналов, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй сумматор, блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока обратной 25 связи, входы которого соединены с выходами объекта управления, о т л и — . .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности уст"

1 ройства, в него дополнительно введе- 30 ны регулятор положения, первый и вто-, рой ключи, первый и второй компараторы,дифференциатор,блок переключения структур и вычислительный блок, причем выход первого сумматора соединен с первыми входами блока переключения структур и вычислительного блока, входами первого компаратора

I дифференциатора и регулятора положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора и вторыми входами блока переключения структур и вычислительного блока, а выход — с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с . первым выходом блока переключения структур, а выход — с вторым входом блока управления, первый вход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход — с первым вхо; дом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго ком» паратора, третий вход — c вторым выходом блока переключения структур, а выход — с входом объекта управления, выход первого компаратора соединен с третьим входом блока переключения структур и вычислительного блока, .. четвертый вход которого соединен с вь11 ходом блока обратной связи, а вы" ход — с входом второго компар тора, 1618636

Составитель И.Афонин

Редактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова

Корректор Н.Ревская,Заказ 17 Тираж / Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101