Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2631784C1 - Self-adjusting electric drive of manipulator - Google Patents

Self-adjusting electric drive of manipulator Download PDF

Info

Publication number
RU2631784C1
RU2631784C1 RU2016124664A RU2016124664A RU2631784C1 RU 2631784 C1 RU2631784 C1 RU 2631784C1 RU 2016124664 A RU2016124664 A RU 2016124664A RU 2016124664 A RU2016124664 A RU 2016124664A RU 2631784 C1 RU2631784 C1 RU 2631784C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
manipulator
multiplication unit
Prior art date
Application number
RU2016124664A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Федорович Филаретов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2016124664A priority Critical patent/RU2631784C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2631784C1 publication Critical patent/RU2631784C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention can be used to create robot drives. The invention is aimed at ensuring complete insusceptibility of electric drive dynamic performances to continuously and quickly varying instantaneous load characteristics during manipulator displacement in all four considered degrees of freedom.
EFFECT: increased dynamic control accuracy.
3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов манипуляторов.The invention relates to robotics and can be used to create manipulator electric drives.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор – с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и входу первого сумматора, третий вход – к выходу второго блока умножения, а выход – ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик положения и четвертый сумматор, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход – ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, квадратор и третий блок умножения, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход – с первым входом второго блока умножения, причем выход датчика массы соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика ускорения, и шестой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход – со вторым входом второго блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения (см. патент РФ № 2212330, БИ № 26, 2003 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a reducer, with a gear driving a rail fixed motionless on the base of the robot, connected in series the relay unit and the third adder, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay unit and the input of the first adder, the third input to the output of the second unit multiplication eye, and the output to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the first position sensor and the fourth adder are connected in series, the second input of which is connected to the input of the device, and the output to the second input of the first adder, connected in series to the second a speed sensor, a quadrator and a third multiplication unit, a mass sensor and a fifth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the constant signal source, and the output to the first input of the second about the multiplication unit, and the output of the mass sensor is connected to the second input of the first multiplication unit, a second position sensor, a sine function converter, a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the acceleration sensor, and a sixth adder, the second input of which is connected to the output of the third unit of multiplication, and the output with the second input of the second unit of multiplication, and the second input of the third unit of multiplication through a cosine functional converter is connected to the output of the second sensor and provisions (see RF patent No. 2212330, BI No. 26, 2003).

Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно только для конкретной степени подвижности манипулятора, имеющего призматическую степень подвижности. Поэтому рассматриваемое устройство не обеспечит высокую динамическую точность управления приводу манипулятора, имеющего вращательную степень подвижности.The disadvantage of this device is that it is effective only for a specific degree of mobility of the manipulator having a prismatic degree of mobility. Therefore, the device in question does not provide high dynamic accuracy of control of the drive of the manipulator having a rotational degree of mobility.

Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, а выходом через третий сумматор – к первому входу первого блока умножения, последовательно соединенные источник постоянного сигнала, четвертый сумматор, второй блок умножения и пятый сумматор, последовательно соединенные датчик массы и шестой сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого блока умножения, причем выход датчика скорости подключен к входу релейного элемента и вторым входам третьего и пятого сумматоров, третий вход пятого сумматора подключен к выходу релейного элемента, а его выход – ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь, третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и седьмой сумматор, выход которого подключен ко второму входу второго блока умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с входом синусного функционального преобразователя и выходом датчика положения, и четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход – ко второму входу седьмого сумматора, причем вторые входы четвертого и шестого сумматоров подключены соответственно к выходам датчика массы и источника постоянного сигнала (см. патент РФ №2212329, БИ № 26, 2003 г.).A device for controlling a robot drive is also known, comprising a first multiplication unit, a first adder, an amplifier and an engine 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 second adder connected by the second input to the input devices, and by an output through the third adder - to the first input of the first multiplication block, the constant signal source, the fourth adder, the second block is multiplied in series ia and a fifth adder, a series-connected mass sensor and a sixth adder, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit, the output of the speed sensor connected to the input of the relay element and the second inputs of the third and fifth adders, the third input of the fifth adder connected to the output of the relay element, and its output is to the second input of the first adder, connected in series with a sine functional converter, a third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and the seventh adder, the output of which is connected to the second input of the second multiplication unit, a cosine functional converter connected in series, the input of which is connected to the input of the sine functional converter and the output of the position sensor, and the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output is to the second input of the seventh adder, and the second inputs of the fourth and sixth adders are connected respectively to the outputs of the mass sensor and the constant signal source ( cm. RF patent No. 2212329, BI No. 26, 2003).

Это устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению. Но в этом устройстве перемещение основания манипулятора в необходимом направлении в горизонтальной плоскости обеспечивается двумя степенями подвижности (двумя приводами), что усложняет и утяжеляет манипулятор в целом. Особо вся конструкция усложняется, если основание манипулятора в процессе выполнения рабочих операций требуется перемещать на большие расстояния, когда этот манипулятор целесообразно просто устанавливать на компактное мобильное основание.This device in its technical essence is the closest to the proposed invention. But in this device, moving the base of the manipulator in the necessary direction in the horizontal plane is provided by two degrees of mobility (two drives), which complicates and complicates the manipulator as a whole. Particularly, the whole design becomes more complicated if the base of the manipulator is required to be moved over long distances during the execution of work operations, when it is advisable to simply install this manipulator on a compact mobile base.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода поворота манипулятора к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении этого манипулятора по всем рассматриваемым степеням подвижности и, тем самым, повышение его динамической точности управления.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the complete invariance of the dynamic properties of the manipulator turning electric drive to continuous and rapid changes in its dynamic moment load characteristics when this manipulator moves along all considered degrees of mobility and, thereby, increasing its dynamic control accuracy.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании нового сигнала управления, подаваемого на вход привода поворота манипулятора, который обеспечивает получение нового моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие со стороны остальных степеней подвижности на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода.The technical result that can be obtained by implementing the claimed technical solution is expressed in the formation of a new control signal supplied to the input of the manipulator's rotation drive, which provides a new moment effect that compensates for the harmful moment effect from the remaining degrees of mobility on the quality performance of the drive in question.

Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с датчиком скорости, установленным в первой степени подвижности манипулятора, непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, установленным в первой степени подвижности манипулятора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, а выходом через третий сумматор – к первому входу первого блока умножения, последовательно соединенные задатчик постоянного сигнала, четвертый сумматор, второй блок умножения и пятый сумматор, последовательно соединенные датчик массы и шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчик постоянного сигнала, а выход – ко второму входу первого блока 1 умножения, причем выход датчика скорости подключен к вторым входам третьего 9 и пятого сумматоров и через релейный элемент – к третьему входу пятого сумматора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, установленного во второй степени подвижности манипулятора, а выход – к второму входу второго блока умножения, дополнительно вводятся последовательно соединенные источник сигнала углового положения и шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а выход – к входу синусного функционального преобразователя.The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive of the manipulator, containing a first multiplication unit, a first adder, an amplifier and an electric motor connected in series with a speed sensor installed in the first degree of manipulator mobility, directly and through a gearbox with the first position sensor installed in the first degree the mobility of the manipulator, the output of which is connected to the first input of the second adder, connected by the second input to the input of the device, and the output through the third Mathor - to the first input of the first multiplication unit, serially connected constant signal generator, fourth adder, second multiplication unit and fifth adder, series-connected mass sensor and sixth adder, the second input of which is connected to the output of the constant signal generator, and the output - to the second input of the first unit 1 multiplication, and the output of the speed sensor is connected to the second inputs of the third 9 and fifth adders and through the relay element to the third input of the fifth adder, the output of which is connected to the second input the first adder, a sine function converter and a third multiplication unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the second degree of manipulator mobility, and the output is connected to the second input of the second multiplication unit, an additional angular position signal source and a sixth an adder, the second input of which is connected to the output of the first position sensor, and the output to the input of the sine functional converter.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают упрощение общей конструкции манипулятора и высокую точность работы его электропривода поворота в условиях существенного изменения параметров нагрузки.In this case, the distinguishing features of the claims provide a simplification of the overall design of the manipulator and high accuracy of its electric drive rotation in conditions of a significant change in load parameters.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 – кинематическая схема исполнительного органа робота; а на фиг. 3 – кинематическая схема исполнительного органа робота, вид сверху.In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; figure 2 is a kinematic diagram of the Executive body of the robot; and in FIG. 3 - kinematic diagram of the executive body of the robot, top view.

Самонастраивающийся электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, усилитель 3 и электродвигатель 4, связанный с датчиком 5 скорости, установленным в первой степени подвижности манипулятора, непосредственно и через редуктор 6 с первым датчиком 7 положения, установленным в первой степени подвижности манипулятора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 8, подключенного вторым входом к входу устройства, а выходом через третий сумматор 9 – к первому входу первого блока 1 умножения, последовательно соединенные задатчик 10 постоянного сигнала, четвертый сумматор 11, второй блок 12 умножения и пятый сумматор 13, выход которого подключен к второму входу первого сумматора 2, последовательно соединенные датчик 14 массы и шестой сумматор 15, второй вход которого подключен к выходу задатчик 10 постоянного сигнала, а выход – ко второму входу первого блока 1 умножения, причем выход датчика 5 скорости подключен к вторым входам третьего 9 и пятого сумматоров 13 и через релейный элемент 16 – к третьему входу пятого сумматора 13, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь 17 и третий блок 18 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 19 ускорения, установленного во второй степени подвижности манипулятора, а выход – к второму входу второго блока 12 умножения, последовательно соединенные источник 20 сигнала углового положения и шестой сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 7 положения, а выход – к входу синусного функционального преобразователя 17.The self-adjusting manipulator electric drive contains in series the first multiplication unit 1, the first adder 2, the amplifier 3 and the electric motor 4 connected to the speed sensor 5 installed in the first degree of manipulator mobility, directly and through the reducer 6 with the first position sensor 7 installed in the first degree of mobility a manipulator, the output of which is connected to the first input of the second adder 8, connected by the second input to the input of the device, and the output through the third adder 9 to the first input of the first multiplication unit 1, serially connected constant signal master 10, fourth adder 11, second multiplication unit 12 and fifth adder 13, the output of which is connected to the second input of the first adder 2, the mass sensor 14 and the sixth adder 15, the second input of which is connected to the output, are connected in series a constant signal master 10, and the output to the second input of the first multiplication unit 1, and the output of the speed sensor 5 is connected to the second inputs of the third 9 and fifth adders 13 and through the relay element 16 to the third input of the fifth sum Ora 13, serially connected sine functional transducer 17 and a third multiplication unit 18, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor 19, installed in the second degree of manipulator mobility, and the output - to the second input of the second multiplication unit 12, connected in series to the angular signal source 20 position and the sixth adder 21, the second input of which is connected to the output of the first position sensor 7, and the output to the input of the sine functional Converter 17.

На чертежах введены следующие обозначения:The following notation is introduced in the drawings:

Figure 00000001
– сигнал желаемого значения координаты
Figure 00000002
;
Figure 00000003
 – ошибка привода;
Figure 00000004
 – соответствующие обобщенные координаты манипулятора
Figure 00000005
,
Figure 00000006
 – ускорение второй обобщенной координаты;
Figure 00000007
 – массы соответствующих звеньев манипулятора и захваченного груза;
Figure 00000008
 = const – расстояние от оси вращения горизонтального звена манипулятора до его центра масс;
Figure 00000009
 = const – расстояние от оси вращения горизонтального звена до груза;
Figure 00000010
 – скорость вращения ротора двигателя первой степени подвижности;
Figure 00000011
 – соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем 4;
Figure 00000012
 – текущее значение угла, который очередная прямолинейная траектория движения манипулятора по координате
Figure 00000013
 составляет с осью Х.
Figure 00000001
 - signal of the desired coordinate value
Figure 00000002
;
Figure 00000003
 - drive error;
Figure 00000004
 - the corresponding generalized coordinates of the manipulator
Figure 00000005
,
Figure 00000006
 - acceleration of the second generalized coordinate;
Figure 00000007
 - masses of the corresponding parts of the manipulator and the captured cargo;
Figure 00000008
 = const is the distance from the axis of rotation of the horizontal link of the manipulator to its center of mass;
Figure 00000009
 = const is the distance from the axis of rotation of the horizontal link to the load;
Figure 00000010
 - the rotation speed of the rotor of the engine of the first degree of mobility;
Figure 00000011
 - respectively, the amplified signal and the engine control signal 4;
Figure 00000012
 - the current value of the angle, which is the next rectilinear trajectory of the manipulator along the coordinate
Figure 00000013
 makes up with the x axis.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал ошибки

Figure 00000014
с сумматора 8 после коррекции в блоках 1, 2 и 9, усиливаясь, поступает на электродвигатель 4, приводит его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала
Figure 00000014
, моментов трения и внешнего моментного воздействия М. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности манипулятора, обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. В результате возникает задача, связанная с обеспечением инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его моментных нагрузочных характеристик, что позволяет обеспечить стабильность заданного качества системы управления.Error signal
Figure 00000014
 from the adder 8 after correction in blocks 1, 2 and 9, amplifying, enters the electric motor 4, causes its shaft to rotate with direction and speed (acceleration), depending on the magnitude of the incoming signal
Figure 00000014
 , frictional moments and external torque M. The electric drive when working with various loads, as well as due to the mutual influence of the degrees of mobility of the manipulator, has variable torque characteristics, which can vary widely. This reduces the quality of the drive and even leads to a loss of stability of its operation. As a result, a problem arises related to ensuring the invariance of the dynamic properties of the electric drive to continuous and rapid changes in its moment load characteristics, which ensures the stability of a given quality of the control system.

Рассматриваемый электропривод управляет перемещением горизонтального звена манипулятора вокруг вертикальной оси (обобщенная координата

Figure 00000015
). Конструкция этого манипулятора позволяет осуществлять также вертикальное прямолинейное перемещение горизонтального звена (обобщенная координата
Figure 00000016
) и его горизонтальные прямолинейные перемещения (обобщенная координата
Figure 00000013
). Три ориентирующие степени подвижности манипулятора (вблизи его схвата) ввиду их малого влияния на координату
Figure 00000015
 не рассматриваются.The considered electric drive controls the movement of the horizontal link of the manipulator around the vertical axis (generalized coordinate
Figure 00000015
 ) The design of this manipulator also allows vertical rectilinear movement of the horizontal link (generalized coordinate
Figure 00000016
 ) and its horizontal rectilinear displacements (generalized coordinate
Figure 00000013
 ) Three orienting degrees of manipulator mobility (near its grip) due to their small influence on the coordinate
Figure 00000015
 not considered.

Моментные характеристики электропривода, управляющего координатой

Figure 00000017
, существенно зависят от непрерывного изменения координат
Figure 00000018
, а также от
Figure 00000019
 и текущего значения угла
Figure 00000020
. Угол
Figure 00000021
 в зависимости от конструкции манипулятора и его основания может измеряться соответствующими датчиками или устанавливаться дискретно для одного цикла работы манипулятора. При этом полагается, что при одном рабочем цикле при движении манипулятора по оси
Figure 00000013
 он будет способен выполнить все рабочие операции со всеми объектами работ, которые в некотором ограниченном коридоре могут располагаться по обе стороны от этой оси.Moment characteristics of the coordinate control electric drive
Figure 00000017
 significantly depend on the continuous change of coordinates
Figure 00000018
 as well as from
Figure 00000019
 and current angle value
Figure 00000020
 . Angle
Figure 00000021
 depending on the design of the manipulator and its base, it can be measured by appropriate sensors or set discretely for one operation cycle of the manipulator. It is assumed that with one working cycle when the manipulator moves along the axis
Figure 00000013
 he will be able to perform all work operations with all objects of work, which in some limited corridor can be located on either side of this axis.

В связи с отмеченным для качественного управления координатой

Figure 00000022
необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения координат
Figure 00000018
, массы
Figure 00000019
 и угла
Figure 00000023
 на динамические свойства рассматриваемого электропривода поворота.In connection with the noted for high-quality coordinate management
Figure 00000022
 it is necessary to accurately compensate for the negative effects of coordinate changes
Figure 00000018
 mass
Figure 00000019
 and angle
Figure 00000023
 on the dynamic properties of the rotation electric drive under consideration.

Моментное воздействие на выходной вал электропривода поворота со стороны движущихся масс манипулятора и груза, определенное с помощью уравнения Лагранжа 2 рода, имеет вид:The momentary effect on the output shaft of the rotation electric drive from the side of the moving masses of the manipulator and the load, determined using the Lagrange equation of the 2nd kind, has the form:

Figure 00000024
(1)
Figure 00000024
 (one)

где

Figure 00000025
,
Figure 00000026
 (2)Where
Figure 00000025
 ,
Figure 00000026
 (2)

Figure 00000027
и
Figure 00000028
 – соответственно моменты инерции вертикального звена манипулятора относительно продольной оси и его горизонтального звена относительно поперечной оси, проходящей через его центр масс.
Figure 00000027
 and
Figure 00000028
 - respectively, the moments of inertia of the vertical link of the manipulator relative to the longitudinal axis and its horizontal link relative to the transverse axis passing through its center of mass.

С учетом соотношений (1) и (2), а также уравнений электрической

Figure 00000029
и механической
Figure 00000030
 цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, рассматриваемый электропривод поворота описывается следующим дифференциальным уравнением:Taking into account relations (1) and (2), as well as the equations of electric
Figure 00000029
 and mechanical
Figure 00000030
 circuits of a DC motor with permanent magnets or independent excitation, the considered rotation electric drive is described by the following differential equation:

Figure 00000031
(3)
Figure 00000031
 (3)

где R, L – соответственно активное и индуктивное сопротивления якорной цепи;

Figure 00000032
– коэффициент крутящего момента;
Figure 00000033
 – коэффициент противо ЭДС;
Figure 00000034
 – коэффициент вязкого трения;
Figure 00000035
 – момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу двигателя;
Figure 00000036
 – передаточное отношение редуктора; Мстр – момент сухого трения;
Figure 00000037
 – коэффициент усиления усилителя 3; i – ток якоря электродвигателя;
Figure 00000038
Figure 00000039
 where R, L - respectively, the active and inductive resistances of the anchor chain;
Figure 00000032
 - torque coefficient;
Figure 00000033
 - coefficient against EMF;
Figure 00000034
 - coefficient of viscous friction;
Figure 00000035
 - moment of inertia of the motor armature and rotating parts of the gearbox, brought to the motor shaft;
Figure 00000036
 - gear ratio of the gearbox; Mpage - moment of dry friction;
Figure 00000037
 - gain of the amplifier 3; i is the current of the armature of the electric motor;
Figure 00000038
Figure 00000039

Очевидно, что измерения H, М,

Figure 00000040
и
Figure 00000041
 существенно влияют на динамические свойства, а следовательно, и качественные показатели работы рассматриваемого электропривода. Для реализации поставленной задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами и не зависел бы от переменных М, Н,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
 и сил трения.Obviously, the measurements of H, M,
Figure 00000040
 and
Figure 00000041
 significantly affect the dynamic properties, and consequently, the quality indicators of the considered electric drive. To achieve this goal, it is necessary to form such a corrective device that would stabilize the parameters of the drive so that it is described by a differential equation with constant desired parameters and would not depend on the variables M, H,
Figure 00000042
 ,
Figure 00000043
 and friction forces.

Выходной сигнал релейного элемента 16 имеет видThe output signal of the relay element 16 has the form

Figure 00000044
Figure 00000044

где

Figure 00000045
– величина момента сухого трения при движении.Where
Figure 00000045
 - the value of the moment of dry friction during movement.

Первый положительный вход сумматора 9 (со стороны сумматора 8) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход – коэффициент усиления

Figure 00000046
. В результате на выходе сумматора 9 формируется сигнал
Figure 00000047
.The first positive input of the adder 9 (from the adder 8) has a unity gain, and its second negative input has a gain
Figure 00000046
 . As a result, at the output of the adder 9, a signal is generated
Figure 00000047
 .

На выходе сумматора 21, первый положительный (со стороны источника 20, формирующего сигнал

Figure 00000048
) и второй отрицательный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, формируется сигнал
Figure 00000048
 – q1. Поэтому на выходе блока 18 формируется сигнал
Figure 00000049
.At the output of the adder 21, the first positive (from the side of the source 20, forming a signal
Figure 00000048
 ) and the second negative inputs of which have unit gains, a signal is formed
Figure 00000048
 - q 1 . Therefore, at the output of block 18, a signal is generated
Figure 00000049
 .

Первый (со стороны задатчика 10, формирующего сигнал

Figure 00000050
) и второй положительные входы сумматора 11 имеют коэффициенты усиления
Figure 00000051
 и
Figure 00000052
 соответственно. В результате, на выходе сумматора 11 формируется сигнал
Figure 00000053
, а на выходе блока 12 – сигнал
Figure 00000054
.The first (from the side of the setter 10, forming a signal
Figure 00000050
 ) and the second positive inputs of the adder 11 have gains
Figure 00000051
 and
Figure 00000052
 respectively. As a result, a signal is generated at the output of the adder 11
Figure 00000053
 , and the output of block 12 is a signal
Figure 00000054
 .

Первый (со стороны блока 12) и третий (со стороны релейного элемента 16) положительные входы сумматора 13 имеют единичные коэффициенты усиления, а его второй положительный вход – коэффициент усиления

Figure 00000055
. В результате на выходе сумматора 13 формируется сигнал
Figure 00000056
 The first (from the side of the block 12) and the third (from the side of the relay element 16) the positive inputs of the adder 13 have unity gain, and its second positive input is the gain
Figure 00000055
 . As a result, a signal is generated at the output of the adder 13
Figure 00000056

Первый (со стороны датчика 14) и второй положительные входы сумматора 15 имеют коэффициенты усиления

Figure 00000057
,
Figure 00000058
 соответственно, где Jн – номинальное (желаемое) значение приведенного момента инерции, обеспечивающее электроприводу поворота заданные динамические свойства и качественные показатели. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал
Figure 00000059
, а на выходе блока 1 – сигнал
Figure 00000060
.The first (from the sensor 14) and second positive inputs of the adder 15 have gains
Figure 00000057
 ,
Figure 00000058
 respectively, where J n is the nominal (desired) value of the reduced moment of inertia, which provides the drive with defined dynamic properties and quality indicators. As a result, a signal is generated at the output of this adder
Figure 00000059
 , and at the output of block 1 - a signal
Figure 00000060
 .

Первый положительный вход сумматора 2 (со стороны блока 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный – коэффициент усиления

Figure 00000061
. В результате на выходе сумматора 2 формируется сигнал:The first positive input of adder 2 (from the side of unit 1) has a unity gain, and its second positive - gain
Figure 00000061
 . As a result, at the output of adder 2, a signal is generated:

Figure 00000062
(4)
Figure 00000062
 (four)

Подставив

Figure 00000063
из (4) в (3), получим:Substituting
Figure 00000063
 from (4) to (3), we obtain:

Figure 00000064
(5)
Figure 00000064
 (5)

Очевидно, что уравнение (5) за счет выбора Jн и kУ может иметь постоянные желаемые параметры, а сам рассматриваемый электропривод, описываемый уравнением (5), будет иметь постоянные желаемые динамические свойства и качественные показатели.It is obvious that equation (5) due to the choice of J n and k U can have constant desired parameters, and the considered electric drive, described by equation (5), will have constant desired dynamic properties and quality indicators.

Claims (1)

Самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с датчиком скорости, установленным в первой степени подвижности манипулятора, непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, установленным в первой степени подвижности манипулятора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, а выходом через третий сумматор – к первому входу первого блока умножения, последовательно соединенные задатчик постоянного сигнала, четвертый сумматор, второй блок умножения и пятый сумматор, последовательно соединенные датчик массы и шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу задатчик постоянного сигнала, а выход – ко второму входу первого блока умножения, причем выход датчика скорости подключен к вторым входам третьего и пятого сумматоров и через релейный элемент – к третьему входу пятого сумматора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь и третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, установленного во второй степени подвижности манипулятора, а выход – к второму входу второго блока умножения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные источник сигнала углового положения и шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а выход – к входу синусного функционального преобразователя. A self-adjusting manipulator electric drive, comprising a first multiplication unit, a first adder, an amplifier and an electric motor connected in series with a speed sensor installed in the first degree of manipulator mobility, directly and through a gearbox with a first position sensor installed in the first degree of manipulator mobility, the output of which is connected to the first input of the second adder connected by the second input to the input of the device, and the output through the third adder to the first input of the first block multiplicities connected in series with a constant signal master, a fourth adder, a second multiplication unit and a fifth adder, in series with a mass sensor and a sixth adder, the second input of which is connected to the output of a constant signal master, and the output to the second input of the first multiplication unit, and the output of the speed sensor connected to the second inputs of the third and fifth adders and through the relay element to the third input of the fifth adder, the output of which is connected to the second input of the first adder, in series a sinus functional converter and a third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the second degree of mobility of the manipulator, and the output is to the second input of the second multiplication unit, characterized in that an angular position signal source is additionally introduced into it and a sixth adder, the second input of which is connected to the output of the first position sensor, and the output to the input of the sine functional converter.
RU2016124664A 2016-06-22 2016-06-22 Self-adjusting electric drive of manipulator RU2631784C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124664A RU2631784C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Self-adjusting electric drive of manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124664A RU2631784C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Self-adjusting electric drive of manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2631784C1 true RU2631784C1 (en) 2017-09-26

Family

ID=59931277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016124664A RU2631784C1 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Self-adjusting electric drive of manipulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2631784C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705734C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2705739C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2705737C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2706079C1 (en) * 2018-09-14 2019-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998034762A1 (en) * 1997-02-07 1998-08-13 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Non-interactive controller for robots
RU2212330C1 (en) * 2002-06-24 2003-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Device for control of robot drive
RU2212329C1 (en) * 2002-06-24 2003-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Device for control of robot drive
RU2394674C2 (en) * 2008-07-30 2010-07-20 Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) Self-adaptive electric drive of robot

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998034762A1 (en) * 1997-02-07 1998-08-13 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Non-interactive controller for robots
RU2212330C1 (en) * 2002-06-24 2003-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Device for control of robot drive
RU2212329C1 (en) * 2002-06-24 2003-09-20 Дальневосточный государственный технический университет Device for control of robot drive
RU2394674C2 (en) * 2008-07-30 2010-07-20 Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) Self-adaptive electric drive of robot

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705734C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2705739C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2705737C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive
RU2706079C1 (en) * 2018-09-14 2019-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2631784C1 (en) Self-adjusting electric drive of manipulator
RU2394674C2 (en) Self-adaptive electric drive of robot
RU2423224C2 (en) Robot electric drive
RU2325268C1 (en) Control of robotic machine drive
RU2423225C1 (en) Robot electric drive
RU2372638C1 (en) Self-tuning electric drive for manipulation robot
RU2706079C1 (en) Self-tuning electric manipulator drive
RU2425746C2 (en) Robot electrical drive
RU2562403C1 (en) Self-tuning electric drive of manipulator
RU2359306C2 (en) Self-adapting electric drive of robot
RU2631783C1 (en) Self-assisted electric drive of manipulator
RU2478465C1 (en) Manipulator electric drive
RU2363972C2 (en) Robot self-adaptive electric drive
RU2380215C1 (en) Self-tuning electric drive of robot
RU2443543C1 (en) Manipulator electric drive
RU2705737C1 (en) Self-tuning electric manipulator drive
RU2606372C1 (en) Self-adjusting electric drive of manipulator
RU2424894C1 (en) Robot electric drive
RU2212329C1 (en) Device for control of robot drive
RU2488480C1 (en) Robot electric drive
RU2544316C1 (en) Manipulator electric drive
RU2398672C1 (en) Robot electric drive
RU2453893C1 (en) Manipulator electric drive
RU2345885C1 (en) Robot drive control device
RU2443542C1 (en) Manipulator electric drive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180623