УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ РОБОТА Российский патент 2000 года по МПК B25J13/08 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводами роботов.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого является входом устройства, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом к второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, а выход - к второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго блока умножения, причем второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом седьмого сумматора, его выход - с третьим входом пятого сумматора, третий вход шестого сумматора соединен с выходом датчика массы, пятый вход четвертого сумматора через седьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, подключен к выходу второго датчика скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и восьмой блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, а также последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора (см. патент РФ N 2041054, БИ N 22, 1995).

Недостатком данного устройства является то, что в нем не учитывается, полагаемая малой, электрическая постоянная времени электродвигателя. Поэтому это устройство не будет обеспечивать требуемую точность и устойчивость работы, если используемые электродвигатели имеют большую электрическую постоянную времени.

Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, второй вход - со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, а также второй датчик положения, второй и третий задатчики сигнала, шестой и седьмой сумматоры, четвертый и пятый блоки умножения, первый датчик ускорения, первый и второй функциональные преобразователи, шестой блок умножения и седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, второй вход - к выходу второго датчика скорости, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, соединенного пятым входом с выходом пятого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а второй вход - к выходу седьмого сумматора, соединенного первым входом с выходом третьего задатчика сигнала, вторым входом - с выходом четвертого блока умножения и третьим входом пятого сумматора, а третьим входом - с выходом датчика массы и первым входом шестого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход - к первым входам шестого блока умножения и четвертого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом первого функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу второго датчика положения и входу второго функционального преобразователя, соединенного выходом со вторым входом шестого блока умножения, выход которого подключен ко второму входу второго блока умножения, второй датчик ускорения, установленный на выходном валу двигателя, выход которого подключен к третьему и через восьмой блок умножения - к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные квадратор, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, восьмой сумматор и десятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого блока умножения, и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен со входом квадратора и выходом второго датчика скорости, а его выход - с шестым входом третьего сумматора, последовательно соединенные дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и второму входу одиннадцатого блока умножения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а выход - с седьмым входом третьего сумматора, причем вторые входы восьмого блока умножения и восьмого сумматора подключены соответственно к выходам второго и одиннадцатого блоков умножения (RU 2057002, B 25 J 13/00, 1996).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

В заявляемом устройстве в отличие от прототипа рассматривается другая кинематическая схема манипулятора. В приводах этой схемы присутствуют дополнительные гравитационные силы и моменты, которые обязательно необходимо учитывать. Устройство-прототип не может обеспечить качественное управление рассматриваемым манипулятором, так как указанные силы и моменты в нем не учитываются из-за особенностей кинематической схемы манипулятора.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение высокой точности привода робота с учетом всех особенностей внешней моментной нагрузки на привод.

Технический результат, который достигается при реализации заявленного технического решения, выражается в формировании дополнительного форсирующего сигнала управления, подаваемого на вход привода, который точнее компенсирует вредное моментное воздействие со стороны других степеней подвижности робота и гравитационной нагрузки на качественные показатели работы рассматриваемого устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, второй вход - со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, а также второй датчик положения, второй и третий задатчики сигнала, шестой и седьмой сумматоры, четвертый и пятый блоки умножения, первый датчик ускорения, первый и второй функциональные преобразователи, шестой блок умножения и седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, второй вход - к выходу второго датчика скорости, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, соединенного пятым входом с выходом пятого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а второй вход - к выходу седьмого сумматора, соединенного первым входом с выходом третьего задатчика сигнала, вторым входом - с выходом четвертого блока умножения и третьим входом пятого сумматора, а третьим входом - с выходом датчика массы и первым входом шестого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход - к первым входам шестого блока умножения и четвертого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом первого функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу второго датчика положения и входу второго функционального преобразователя, соединенного выходом со вторым входом шестого блока умножения, выход которого подключен ко второму входу второго блока умножения, второй датчик ускорения, установленный на выходном валу двигателя, выход которого подключен к третьему и через восьмой блок умножения - к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные квадратор, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, восьмой сумматор и десятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого блока умножения, и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен со входом квадратора и выходом второго датчика скорости, а его выход - с шестым входом третьего сумматора, последовательно соединенные дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и второму входу одиннадцатого блока умножения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а выход - с седьмым входом третьего сумматора, причем вторые входы восьмого блока умножения и восьмого сумматора подключены соответственно к выходам второго и одиннадцатого блоков умножения, отличается тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные десятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика массы и выходу четвертого задатчика сигнала, четырнадцатый блок умножения и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а выход - с восьмым входом третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен ко входу третьего функционального преобразователя, и шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, пятый функциональный преобразователь, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные шестой функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора и второму входу семнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков скорости, а выход - ко второму входу восемнадцатого блока умножения, причем второй вход четырнадцатого блока умножения подключен к выходу первого датчика скорости.

Сопоставительный анализ признаков предлагаемого решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

При этом за счет введения дополнительных элементов и связей, указанных в отличительной части формулы изобретения, удается обеспечить полную инвариантность привода к эффектам взаимовлияния между степенями подвижности, гравитационным моментам и моментам трения и при наличии электрической постоянной времени якорной цепи электродвигателя.

Блок-схема предлагаемого устройства для управления приводом робота представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлена кинематическая схема исполнительного органа робота.

Устройство для управления приводом робота, содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, усилитель 5 и двигатель 6, связанный непосредственно с первым датчиком 7 скорости и через редуктор 8 - с первым датчиком 9 положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 1, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик 10 скорости, второй блок 11 умножения, третий блок 12 умножения и четвертый сумматор 13, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора 4, второй вход - со вторым входом второго сумматора 2 и выходом первого датчика 7 скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента 14, подключенного входом ко второму входу третьего блока 12 умножения и выходу первого датчика 7 скорости, последовательно соединенные датчик 15 массы и пятый сумматор 16, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 17 сигнала, а выход - ко второму входу первого блока 3 умножения, а также второй датчик 18 положения, второй 19 и третий 20 задатчики сигнала, шестой 21 и седьмой 22 сумматоры, четвертый 23 и пятый 24 блоки умножения, первый датчик 25 ускорения, первый 26 и второй 27 функциональные преобразователи, шестой блок 28 умножения и седьмой блок 29 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго блока 11 умножения, второй вход - к выходу второго датчика 10 скорости, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора 13, соединенного пятым входом с выходом пятого блока 24 умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика 25 ускорения, а второй вход - к выходу седьмого сумматора 22, соединенного первым входом с выходом третьего задатчика 20 сигнала, вторым входом - с выходом четвертого блока 23 умножения и третьим входом пятого сумматора 16, а третьим входом - с выходом датчика 15 массы и первым входом шестого сумматора 21, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 19 сигнала, а выход - к первым входам шестого блока 28 умножения и четвертого блока 23 умножения, соединенного вторым входом с выходом первого функционального преобразователя 26, вход которого подключен к выходу второго датчика 18 положения и входу второго функционального преобразователя 27, соединенного выходом со вторым входом шестого блока 28 умножения, выход которого подключен ко второму входу второго блока 11 умножения, второй датчик 30 ускорения, установленный на выходном валу двигателя 6, выход которого подключен к третьему и через восьмой блок 31 умножения - к четвертому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные квадратор 32, девятый блок 33 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока 23 умножения, восьмой сумматор 34 и десятый блок 35 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 7 скорости, а выход - к пятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные одиннадцатый блок 36 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока 28 умножения, девятый сумматор 37, второй вход которого соединен с выходом девятого блока 33 умножения, и двенадцатый блок 38 умножения, второй вход которого соединен со входом квадратора 32 и выходом второго датчика 10 скорости, а его выход - с шестым входом третьего сумматора 4, последовательно соединенные дифференциатор 39, вход которого подключен к выходу первого датчика 25 ускорения и второму входу одиннадцатого блока 36 умножения, и тринадцатый блок 40 умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 22, а выход - с седьмым входом третьего сумматора 4, причем вторые входы восьмого блока 31 умножения и восьмого сумматора 34 подключены соответственно к выходам второго 11 и одиннадцатого 36 блоков умножения, последовательно соединенные десятый сумматор 41, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика 15 массы и выходу четвертого задатчика 42 сигнала, четырнадцатый блок 43 умножения и пятнадцатый блок 44 умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь 45 соединен с выходом первого датчика 9 положения, а выход - с восьмым входом третьего сумматора 4, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь 46, вход которого подключен ко входу третьего функционального преобразователя 45, и шестнадцатый блок 47 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 41, а выход - к шестому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные одиннадцатый сумматор 48, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 9 и второго 18 датчиков положения, пятый функциональный преобразователь 49, семнадцатый блок 50 умножения и восемнадцатый блок 51 умножения, выход которого подключен к девятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные шестой функциональный преобразователь 52, вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора 48, и девятнадцатый блок 53 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 21 и второму входу семнадцатого блока 50 умножения, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора 13, двенадцатый сумматор 54, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 7 и второго 10 датчиков скорости, а выход - ко второму входу восемнадцатого блока 51 умножения, причем второй вход четырнадцатого блока 43 умножения подключен к выходу первого датчика 7 скорости.

На чертежах введены следующие обозначения:
α_вх - сигнал желаемого положения;
q₁, q₂, q₃, - соответствующие обобщенные координаты исполнительного органа робота;
скорости изменения соответствующих обобщенных координат;
ε - ошибка привода (величина рассогласования);
m₁, m₂, m₃, m_г - соответственно массы первого, второго, третьего звеньев исполнительного органа и захваченного груза;
l*2

, l*3 - расстояния от осей вращения звеньев манипулятора до их центров масс;
l₂, l₃ - длины соответствующих звеньев манипулятора;
скорость и ускорение вращения ротора двигателя;
U^*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем 6.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал ошибки ε сумматора 1 после коррекции в блоках 2, 3, 4, усиливаясь, поступает на электродвигатель 6, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U, моментов трения и внешнего моментного воздействия М_в. Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности исполнительного органа обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы.

Рассматриваемый привод управляет обобщенной координатой q₂.

Конструкция робота (см. фиг. 2) является типовой для отечественных и зарубежных промышленных роботов. Эта конструкция позволяет осуществлять горизонтальное прямолинейное перемещение груза (координата q₁) и два вращательных в вертикальной плоскости (координаты q₂ и q₃).

Моментные характеристики привода, управляющего координатой q₂, существенно зависят от изменения координат q₂, q₃, m_г. В связи с этим для качественного управления координатой q₂ необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения этих координат на динамические свойства рассматриваемого привода поворота (координата q₂).

Для определения моментных воздействий на рассматриваемый привод (обобщенных моментов неконсервативных сил) воспользуемся уравнением Лагранжа 2-го рода. Кинетическая энергия Т всех движущихся масс исполнительного органа (фиг. 2) представляется в виде

где J₂, J₃ - моменты инерции соответствующих звеньев относительно их центров масс.

Потенциальная энергия имеет вид

где g - ускорение свободного падения тела.

Учитывая, что




на основе уравнения Лагранжа 2-го рода можно записать, что моментное воздействие на выходной вал привода, управляющего координатой q₂, при движении робота (фиг.2) с грузом имеет вид



где

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

и механической

цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый привод, управляющий координатой q₂, можно описать следующим дифференциальным уравнением

где



R - активное сопротивление якорной цепи двигателя; J - момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу двигателя; K_м - коэффициент крутящегося момента; K_ω - коэффициент противоЭДС; K_в - коэффициент вязкого трения; i_р - передаточное отношение редуктора; М_стр - момент сухого трения; K_у - коэффициент усиления усилителя 5; i - ток якоря; - ускорение вращения вала двигателя третьей степени подвижности.

Из (3) видно, что параметры этого уравнения, а следовательно, и параметры привода, управляющего координатой q₂, являются существенно переменными, зависящими от величин m_г, q₂, q₃, . В результате в процессе работы привода меняются (притом существенно) его динамические свойства. Таким образом, для реализации поставленной задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры привода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.

Полагается, что первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) единичный, а его второй отрицательный вход имеет коэффициент усиления K_ω/K_y. Следовательно, на выходе сумматора 2 формируется сигнал
Первый положительный вход сумматора 21 единичный, а задатчик 19 сигнала подает на него сигнал l₂l*3

m₃. Второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l₂l₃. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал l₂(m₃l*3+m_rl₃).

Второй датчик 18 положения измеряет обобщенную координату q₃ робота, а функциональный преобразователь 26 реализует cosq₃. В результате на выходе блока 23 умножения формируется сигнал l₂(m₃l*3

+m_rl₃)cosq₃.

Первый положительный вход сумматора 16 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 17 сигнала подает на этот вход сигнал
На второй его положительный вход с коэффициентом усиления (l22

+l23)/(i2pJ_н) датчик 15 массы подает сигнал m_г. Третий положительный вход сумматора 16 имеет коэффициент усиления 2/(i2pJ_н). В результате на его выходе формируется сигнал

а на выходе блока 3 умножения - сигнал

Функциональный преобразователь 27 реализует функциональную зависимость sinq₃. В результате на выходе блока 28 умножения формируется сигнал l₂(m₃l*3+m_rl₃)sinq₃.

Датчик 10 скорости измерят скорость изменения обобщенной координаты q₃ и, как и датчик 18 положения, установлен в третьей степени подвижности робота. В результате на третий отрицательный вход сумматора 13 (со стороны блока 12 умножения) с коэффициентом усиления 2/l2p

поступает сигнал , а на пятый отрицательный вход этого сумматора (со стороны блока 29 умножения) с коэффициентом усиления l/i_р - сигнал .

Первый и второй положительные входы сумматора 22 (соответственно со стороны блока 23 умножения и задатчика 20 сигнала) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления l23

. Задатчик сигнала 20 формирует сигнал J₃+m₃l*23, а датчик 25 ускорения измеряет ускорение и установлен в третьей степени подвижности робота. В результате на выходе блока 24 умножения формируется сигнал который поступает на четвертый положительный вход сумматора 13, имеющий коэффициент усиления l/i_р. Первый и второй положительные входы сумматора 13 (соответственно со стороны релейного элемента 14, датчика 7 скорости) соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный K_мK_ω/R+K_в.

Выходной сигнал релейного элемента 14 с нулевой нейтральной точкой имеет вид

где - величина момента сухого трения при движении.

Первый и второй положительные входы сумматора 48 имеют единичные коэффициенты усиления. Функциональный преобразователь 52 реализует функцию sin. В результате на выходе этого преобразователя формируется сигнал sin(q₂ + q₃), а на выходе блока 53 умножения - сигнал l₂(m₃l*3

+m_rl₃)sin(q₂+q₃).

Первый (со стороны датчика 15 массы) и второй положительные входы сумматора 41 имеют соответственно коэффициенты усиления gl₂ и g. На выходе задатчика 42 сигнала устанавливается постоянный сигнал (m₂l*2

+m₃l₂). В результате на выходе сумматора 41 формируется сигнал g[m₂l*2+(m₃+m_r)l₂].

Функциональный преобразователь 46 реализует функцию sin. В результате на выходе блока 47 умножения формируется сигнал g[m₂l*2

+(m₃+m_r)l₂]sinq_2/ .

Шестой (со стороны блока 47 умножения) и седьмой (со стороны блока 53 умножения) положительные входы сумматора 13 имеют соответственно коэффициенты усиления, равные l/i_р и g/(l₂i_р).

В результате на выходе сумматора 13 формируется сигнал

Второй датчик 30 ускорения измеряет ускорение вращения вала двигателя 6. Третий положительный вход сумматора 4 (со стороны датчика 30 ускорения) имеет коэффициент усиления, равный . Четвертый отрицательный вход сумматора 4 со стороны блока 31 умножения) имеет коэффициент усиления, равный . На этот вход поступает сигнал .

На выходе одиннадцатого блока 36 умножения формируется сигнал , а на выходе девятого блока 33 умножения - сигнал .

Первый и второй отрицательные входы восьмого сумматора 34 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе десятого блока 35 умножения формируется сигнал .

Функциональный преобразователь 49 реализует функцию cos. В результате на выходе блока 50 умножения формируется сигнал l₂(m₃l*3

+m_rl₃)cos(q₂+q₃). Первый вход сумматора 54 (со стороны датчика 7 скорости) имеет коэффициент усиления l/i_р, а его второй вход - единичный коэффициент усиления. В результате на выходе блока 51 умножения формируется сигнал .

Функциональный преобразователь 45 реализует функцию cos. В результате на выходе блока 44 умножения формируется сигнал .

Первый (со стороны блока 36 умножения) и второй отрицательные входы девятого сумматора 37 имеют соответственно коэффициент усиления, равный 3, и единичный коэффициент усиления. В результате на выходе двенадцатого блока 38 умножения формируется сигнал - , а на выходе тринадцатого блока 40 умножения - сигнал .

Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 2 умножения) имеет единичный коэффициент усиления, его второй положительный вход (со стороны сумматора 13) - коэффициент усиления R/(K_мK_у), его пятый положительный вход (со стороны блока 3 умножения) - коэффициент усиления , шестой (со стороны блока 38 умножения) и седьмой (со стороны блока 40 умножения), положительные L входы - одинаковые коэффициенты усиления, равные . Восьмой положительный вход этого сумматора (со стороны блока 44 умножения) имеет коэффициент усиления 1/i2p/

, а его девятый положительный вход (со стороны блока 51 умножения) - коэффициент усиления g/(l₂i_р). В результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал U^*, равный

Поскольку при движении привода достаточно точно соответствует М_стр, то сигнал U^* (4), как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (3) с существенно переменными параметрами в уравнение с постоянными номинальными желаемыми параметрами, обеспечивающими приводу заданные динамические свойства и качественные показатели ю

Изобретение относится к робототехнике. Технический результат - повышение точности и устойчивости привода при больших скоростях изменения нагрузки в процессе работы манипулятора с учетом электрической постоянной времени двигателя. Эти изменения обусловлены существенным взаимовлиянием между степенями подвижности многозвенника при работе на больших скоростях, гравитационными силами и вязким трением. Для формирования необходимых корректирующих сигналов предлагается дополнительно ввести десятый, одиннадцатый, двенадцатый сумматоры, четвертый задатчик сигнала, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый и девятнадцатый блоки умножения, третий, четвертый, пятый и шестой функциональные преобразователи. После коррекции привод становится инвариантным к изменениям параметров нагрузки, а также к моментам сухого и вязкого трения. При этом стабилизируются его динамические свойства и качественные показатели работы. 2 ил.

Устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом со входом устройства, последовательно подключенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, второй вход - со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, а третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, а также второй датчик положения, второй и третий задатчики сигнала, шестой и седьмой сумматоры, четвертый и пятый блоки умножения, первый датчик ускорения, первый и второй функциональные преобразователи, шестой блок умножения и седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго блока умножения, второй вход - к выходу второго датчика скорости, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, соединенного пятым входом с выходом пятого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а второй вход - к выходу седьмого сумматора, соединенного первым входом с выходом третьего задатчика сигнала, вторым входом - с выходом четвертого блока умножения и третьим входом пятого сумматора, а третьим входом - с выходом датчика массы и первым входом шестого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, а выход - к первым входам шестого блока умножения и четвертого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом первого функционального преобразователя, вход которого подключен к выходу второго датчика положения и входу второго функционального преобразователя, соединенного выходом со вторым входом шестого блока умножения, выход которого подключен ко второму входу второго блока умножения, второй датчик ускорения, установленный на выходному валу двигателя, выход которого подключен к третьему и через восьмой блок умножения - к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные квадратор, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, восьмой сумматор и десятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого блока умножения, и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен со входом квадратора и выходом второго датчика скорости, а его выход - с шестым входом третьего сумматора, последовательно соединенные дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и второму входу одиннадцатого блока умножения, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а выход - с седьмым входом третьего сумматора, причем вторые входы восьмого блока умножения и восьмого сумматора подключены соответственно к выходам второго и одиннадцатого блоков умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные десятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика массы и выходу четвертого задатчика сигнала, четырнадцатый блок умножения и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого через третий функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а выход - с восьмым входом третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен ко входу третьего функционального преобразователя, и шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к шестому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, пятый функциональный преобразователь, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные шестой функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора и второму входу семнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков скорости, а выход - ко второму входу восемнадцатого блока умножения, причем второй вход четырнадцатого блока умножения подключен к выходу первого датчика скорости.