Система управления многоканальнымэлектроприводом робота

Система управления многоканальнымэлектроприводом робота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 805246

Союз Советскии

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.01.79 (21) 2710947/18-24 (51) М. Кл.

605 В 11/00

В 25 J 13/00 с присоедн:-.ением заявки №вЂ”

Геоударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 15.02.81. Бюллетень №6 ио делам изобретеиий и открытий

Дата опубликования описания 25.02.81 (71) Автор изобретения

А. H. Козлов (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ РОБОТА

Изобретение относится к автоматизированному электроприводу и может быть использовано при создании систем управления многоканальным электроприводом.

Известна система управления многоканальными электроприводами, содержащая блок синхронизации, блок ручного управления, блок управления режимами, блок контроля состояния и по каждому каналу управления импульсно-фазовый преобразователь, формирователь сигнала ошибки, блок корреляции, усилитель мощности, управляемый преобразователь, двигатель и датчики обратных связей (1).

Однако эта система громоздка, обладает низкой помехозащищенностью и надежностью.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система, содержащая последовательно соединенные коммутатор датчиков положения и аналогоцифровой преобразователь, выходы которого подключены к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выходами блока задания управляющих сигналов, а выходы -- со входами блока цифровой коррекции, выходы которого подключены ко входам буферного регистра управления, и по каждому каналу управления последовательно соединенные мостовой усилитель мощности и электродвигаель, связанный через исполнительный механизм с датчиком положения, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом коммутатора датчиков положения (2).

Недостатком этой системы является. ее громоздкость, а также низкое быстродействие, обусловленное наличием большого числа преобразователей.

Цель изобретения — упрощение и повышение быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные дешифратор-мультиплексор и тактовый генератор, первый делитель частоты, второй делитель частоты и счетчик каналов, последовательно соединенные первый дешифратор нулей, элемент И вЂ” НЕ и формирова20 тель импульса записи, второй дешифратор нулей, формирователь стробирующего импульса, первый блок ключей, а также по каждому каналу управления второй блок

805246 0 .го делителя 6 частоты и счетчика 7 каналов.

Эти же элементы используются для формироключей, первый элемент И, последовательно соединенные третий делитель частоты, второй элемент И, элемент ИЛИ, первый согласующий блок и первый импульсный усилитель, последовательно соединенные дешифратор единиц, элемент ИЛИ вЂ” НЕ, третий элемент И, второй согласующий блок и второй импульсный усилитель, последовательно соединенные четвертый элемент И, первый триггер, третий согласующий блок и третий импульсный усилитель, последовательно соединенные пятый элемент И, второй триггер, четвертый согласующий блок и четвертый импульсный усчлитель, вторые выходы первого делителя частоты подключены ко входам первого дешифратора нулей, второй выход — к первому входу первых элементов И, а первый выход — ко второму входу вторых элементов И и первому входу второго дешифратора нулей, вторые входы которого соединены со вторыми выходами второго делителя частоты, а выход — со вторым входом элементов И вЂ” НЕ,третий выход второго делителя частоты через формирователь стробирующего импульса подключен к первому входу первого блока ключей, выходы которого соединены с первым входом вторых блоков ключей и вторым входом первых и вторых триггеров, а вторые входы — с первым входом четвертых и пятых элементов

И и выходами дешифратора-мультиплексора, входы которого подключены к выходам счетчика каналов, выход формирователя импульса записи соединен со вторым входом четвертых и пятых элементов И, третий вход которых подключен к первым выходам буферного регистра управления, вторые выходы которого соединены со вторыми входами вторых блоков ключей, выходы каждого из которых соединены с первыми входами соответствующего третьего делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, вторые выходыко входу дешифратора единиц, а третий выход — ко второму входу первого элемента И, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, а выходы первого, второго, третьего и четвертого импульсных усилителей соединены с соответствующими входами мостового усилителя мощности.

На чертеже предста;лена функциональная схема системы.

Устройство содержит сумматор 1, блок

2 цифровой коррекции, буферный регистр 3, управления, тактовый генератор 4, первый делитель 5 частоты, второй делитель 6 частоты, счетчик 7 каналов, дешифратор-мультиплексор 8, первый блок 9 ключей, формирователь 10 стробирующего импульса, первый дешифратор 11 нулей, второй дешифратор 12 нулей, элемент И вЂ” НЕ 13, формирователь 14 импульса записи, блок 15 задания управляющих сигналов, исполнитель5 о I5 го

25 зо

4О

4 ные механизмы 16, датчики 17 положения, коммутатор 18 датчиков положения, аналого-цифровой преобразователь 19, вторые блоки 20 ключеи, третьи делители 21 частоты, первые элементы И 22, вторые элементы И 23, элемент ИЛИ 24, дешифратор 25 единиц, элементы ИЛИ вЂ” НЕ 26, третьи элементы И 27, четвертые элементы И 28, пятые элементы И 29, первые триггеры 30, вторые триггеры 31, первые согласующие блоки 32, вторые согласующие блоки 33, третьи согласующие блоки 34, четвертые согласующие блоки 35, первые, вторые, третьи и четвертые импульсные усилители 36—

39. мостовые усилители 40 мощности, электродвигатели 4!.

Устройство работает следующим образом.

На сумматор 1 в мультиплексном режиме поступает информация задания в параллельном цифровом прямом двоичном коде из блока 15 задания управляющих сигналов, а также синхронно с ней в обратном цифровом параллельном двоичном коде поступает информация обратной связи с аналого-цифрового преобразователя 19. Сум.матор 1 в режиме мультиплексирования вычисляет в цифровом коде значения разности двух входных двоичных чисел, являющейся сигналом рассогласования для следящих систем, и формирует сигнал знака. Далее они подаются в блок 2 цифровой коррекции, где вырабатываются сигналы управления электроприводов всех движений, представляющие собой алгебраическую сумму цифровых сигналов рассогласования и цифровых сигналов прямой коррекции, взятых в необходимой пропорции, причем коэффициенты пропорциональности выбираются индивидуально для каждого привода. Кроме того, для исключения схемы коммутации в целях управления силовыми транзисторами широтно-импульсных преобразователей блок

2 цифровой коррекции выдает положительный сигнал управления в прямом коде, а отрицательный — в обратном, что дополнительно упрощает и само устройство. На период мультиплексирования сигналы знака и управления запоминаются в буферном регистре 3 управления.

Работа всей системы управления синхронизируется цепочкой, состоящей из последовательно соединенных тактового генератора 4, первого делителя 5 частоты, вторования всех необходимых сигналов определенной частоты и длительности.

Двоичный код, снимаемый со счетчика

7 каналов, преобразуется дешифратороммультиплексором 8 в импульсы принадлежности номеру канала, распределенные последовательно во времени по соответствующим линиям, Далее эти импульсы стробируются

805246 в первом блоке 9 ключей коротким сигналом, полученным формирователем 10 стробирующего импульса из меандра, снятого с основ-. ного прямого выхода второго делителя 6 частоты. В результате этого на соответствующих выходах блока 9 ключей в начале второй половины периода подключения своего канала (все первые половины используются для работы аналого-цифрового преобразователя 19, сумматора 1, цифровой коррекции 2 и буферного регистра управления) формируются импульсы обновления информации. Каждый из них в своем канале осуществляет, во-первых, перезапись параллельного кода из буферного регистра 3 управления в третий делитель 21 частоты, открывая все двухвходовые элементы И второго блока 20 ключей, причем это происходит в период нулевого состояния первого делителя частоты 5; во-вторых, сброс первого триггера 30 и второго триггера 31, запись в которые новой знаковой информации из буферного регистра 3 управления реализуется через соответствующие четвертый элемент И 28 и пятый элемент И 29 в момент прйхода сигнала с формирователя 14 импульса записи, причем задержка последнего относительно сигнала сброса определяется отсутствием сквозного тока через знаковые транзисторы мостового усилителя 40 мощности, величина ее формируется первым дешифратором 11 нулей и может принимать различные дискретные значения в зависимости от числа входных связей последнего с младшими разрядами первого делителя 5 частоты, а необходимая частота следования импульса записи обеспечивается вторым дешифратором 12 нулей и элементом И вЂ” НЕ 13.

После записи нового абсолютного значения сигнала управления, выраженного двоичным кодом, в соответствующий третий делитель 21 частоты меандры с его прямого и инверсного основных входов опережают меандры с соответствующих выходов первого делителя 5 частоты на число временных дискрет, задаваемых тактовым генератором 4, равное числу, записанному ранее в двоичном коде, причем этот временной сдвиг сохраняется на все время мультиплексирования до следующего обновления информации. Далее временной интервал с помо; щью первого элемента И 22, второго элемента И 23 и элемента ИЛИ 24 преобразуется в первую широтно-импульсную последовательность. Вторая широтно-импульсная последовательность формируется из .первой с помощью элемента ИЛИ вЂ” НЕ 26, третьего элемента И 27, первого дешифратора 11 нулей и дешифратора 25 единиц. Последний, аналогично описанному выше дешифратору

11 нулей, вырабатывает прямоугольный импульс, ширина которого может регулироваться. Вторая последовательность с выхода третьего элемента Й 27 в любой промежуток времени отличается от первой (с выхода элемента ИЛИ 24) тем, что передний фронт ее импульса Отстает, а задний опережает соответствующие фронты и пульса первой последовательности на время, определяемое дешифраг орами и выбираемое из условия отсутствия сквозного тока через информационные транзисторы мостового усилителя

40 мощности, т. е. фактически импульс второй последовательности находится всегда внутри импульса первой последовательнос ти и одинаковым образом модулируется по ширине сигналом управления.

Далее оба широтно-импульсных сигнала совмесгно со знаковыми поступают на согласующие блоки 32 — 35, в качестве коi5 торых могут быть использованы трансформаторы или оптроны. Последние более предпочтительны, так как обеспечивают полную электромагнитную развязку слаботочных сигнальных цепей и выполняются в интегральном исполнении, Сигналы с согласую2О щих блоков 32 — 35 подаются на импульсные усилители 36 — 39, являющиеся предварительными усилителями мощности, обеспечивающими «раскачку» соответствующих си° ловых транзисторов мостового усилителя 40

g5 мощности.

При коммутации силовых транзисторов каждого канала по широтно-импульсному закону в соответствии со своим сигналом управления каждый электродвигатель 21 постоянного тока приводится во вращение с

ЗО необходимой скоростью в сторону уменьшения сигнала рассогласования, обеспечивая требуемые перемещения отдельных исполнительных механизмов. Датчики 17 положения изменяют эти перемещения (или другие параметры движения) . Коммутатор датчиков 18 положения осуществляет их поочередное подключение с частотой мультиплексирования к аналого-цифровому преобразователю 19, тем самым замыкает соответствующие каналы управления системы робота.

4О Применение изобретения позволит за счет исключения значительного числа преобразователей повысить быстродействие и упростить систему.

Формула изобретения

Система управления многоканальным электроприводом робота, содержащая последовательно соединенные коммутатор датчиков положения и аналого-цифровой преобразователь, выходы которого подключены к первым входам сумматора, вторые входы которого соединены с выходами блока задания управляющих сигналов, а выходысо входами блока цифровой коррекции, вы55 ходы которого подключены ко входам буферного регистра управления, и по каждому каналу управления последовательно соединенные мостовой усилитель мощности и электродвигатель, связанный через испол805246 нительный механизм с датчиком положения, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом коммутатора датчиков положения, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия системы, она содержит дешифратормультиплексор и последовательно соединенные тактовый генератор, первый делитель частоты, второй делитель частоты и счетчик каналов, последовательно соединенные первый дешифратор нулей, элемент И вЂ” НЕ и формирователь импульса записи, второй дешифратор нулей, формирователь стробирующего импульса, первый блок ключей, а также по каждому каналу управления второй блок ключей, первый элемент И, последовательно соединенные третий делитель частоты, второй элемент И, элемент ИЛИ, первый согласующий блок и первый импульсный усилитель, последовательно соединенные дешифратор единиц, элемент ИЛИ вЂ” НЕ, третий элемент И, второй согласующий блок и второй импульсный усилитель, последовательно соедкненные четвертый элемент И, первый триггер, третий согласующий блок и третий импульсный усилитель, последовательно соединенные пятый элемент И, второй триггер, четвертый согласующий блок и четвертый. импульсный усилитель, вторые выходы первого делителя частоты подключены ко входам первого дешифратора нулей, второй выход — к первому входу первых элементов И, а первый выход — ко второму входу вторых элементов И и первому входу второго дешифратора нулей, вторые входы которого соединены со вторыми выходами второго делителя частоты, а выход — со вторым входом элементов И вЂ” НЕ, третий выход второго делителя частоты через формирователь стробирующего импульса подключен к первому входу первого блока ключей, выходы которого соединены с первым входом вторых блоков ключей и вторым входом первых и вторых триггеров, а вторые входы — с первым входом четвертых и пятых элементов И и выходами дешифратора-мультиплексора, входы которого подключены к выходам счетчика каналов, выход формирователя импульса записи соединен со

1О вторым входом четвертых и пятых элементов И, третий вход которых подключен к первым выходам буферного регистра управлечия, вторые выходы которого соединены со вторыми входами вторых блоков ключей, выходы каждого из которых соедиts иены с первыми входами соответствующего третьего делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, вторые выходы — ко входу дешифратора единиц, а третий выход — ко второму входу первого элемента И, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И, а выходы первого, второго, третьего и четвертого импульсных усилителей соединены с соответ 5 ствующими входами мостового усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды 5-ro Всесоюзного симпозиума

«Теория, принципы устройства и применение

ЗО роботов и манипуляторов», ЛПИ, 1974, с. 20 — 21.

2, Труды МВТУ им. Э. Баумана, № 221 Вопросы теории и проектирования автоматических систем». Вып. 2, МВТУ, 1976, с. 4752 (прототип) .

805246

Составитель Е. Политов

Редактор М. Циткина Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Заказ 10642/69 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4