ЭЛЕКТРОПРИВОД МАНИПУЛЯТОРА Российский патент 2012 года по МПК B25J9/16 

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 блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель с редуктором, кинематически связанный с первым датчиком скорости и первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, а третьим входом - с выходом первого датчика скорости, с входом релейного элемента и первыми входами второго блока умножения и третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, третий вход - к выходу релейного элемента, а выход - к второму входу второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, четвертый сумматор, пятый сумматор, первый квадратор, третий блок умножения и шестой сумматор, выход которого подключен к второму входу первого блока умножения, второй вход - к выходу первого задатчика сигнала, а третий вход - к выходу второго квадратора, а также последовательно соединенные датчик массы, четвертый блок умножения, седьмой сумматор и пятый блок умножения, подключенный вторым входом к выходу второго датчика скорости, а выходом - к второму входу второго блока умножения, второй вход пятого сумматора соединен с выходом второго задатчика сигнала, выход - с вторым входом четвертого блока умножения, а первый вход - с входом второго квадратора и вторым входом седьмого сумматора, выход датчика массы подключен к второму входу третьего блока умножения, а выход третьего задатчика сигнала соединен с вторым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные кинематически связанный с выходным валом двигателя первый датчик ускорения, шестой блок умножения и восьмой сумматор, последовательно подключенные четвертый задатчик сигнала, девятый сумматор, седьмой блок умножения, десятый сумматор и восьмой блок умножения, а также последовательно соединенные второй датчик ускорения и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к второму входу десятого сумматора, второй вход восьмого сумматора соединен с выходом первого датчика ускорения, выход - с четвертым входом третьего сумматора, а третий вход - с выходом восьмого блока умножения, подключенного вторым входом к выходу первого датчика скорости, второй вход шестого блока умножения соединен с выходом пятого блока умножения, второй вход девятого сумматора подключен к выходу датчика массы, а выход второго датчика скорости через третий квадратор соединен с вторым входом седьмого блока умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, десятый и одиннадцатый блоки умножения, причем выход последнего подключен к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу косинусного функционального преобразователя и к выходу первого датчика положения, двенадцатый блок умножения, второй вход которого через тринадцатый блок умножения соединен с выходом первого датчика скорости, одиннадцатый сумматор и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора и второму входу одиннадцатого блока умножения, а выход - к четвертому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, дифференциатор и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом косинусного функционального преобразователя, а выход - со вторым входом одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам второго датчика скорости и десятого блока умножения, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора, а выход - с пятым входом восьмого сумматора, причем вторые входы десятого и тринадцатого блоков умножения подключены к выходу третьего датчика ускорения (см. патент РФ №2214327, БИ №29, 2003 г.).

Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно только для исполнительного органа робота, имеющего четыре степени подвижности (выдвижение руки, поворот вертикальной стойки, вертикальное перемещение руки и одно горизонтальное перемещение всего манипулятора). Однако при этих четырех степенях подвижности у манипулятора мала рабочая зона (зона обслуживания). При введении еще одной пятой степени подвижности для перемещения манипулятора в горизонтальной плоскости в рассматриваемом приводе появляются дополнительные возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие его показатели качества. В результате возникает задача компенсации этих вредных дополнительных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.

Известен также самонастраивающийся электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, 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, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, четвертый сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, третий вход через второй квадратор - к выходу третьего сумматора, а выход - ко второму входу первого блока умножения, причем выход второго задатчика сигнала соединен со вторым входом четвертого сумматора, а выход третьего задатчика сигнала - со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий блок умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчика массы и четвертого сумматора, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, пятый блок умножения и седьмой сумматор, второй вход которого через релейный блок подключен к выходу первого датчика скорости, второму входу пятого блока умножения, первому входу восьмого сумматора и к своему третьему входу, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а также седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу седьмого сумматора, подключенного выходом ко второму входу первого сумматора, причем второй вход восьмого сумматора соединен с выходом второго сумматора, а выход - с первым входом первого блока умножения, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а выход - к первому входу седьмого блока умножения (см. патент РФ №2380215, БИ №3, 2010 г.).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению. Недостатком этого устройства является то, что в нем не учитывается, считаясь малой, электрическая постоянная времени рассматриваемого электродвигателя манипулятора. При учете указанной постоянной времени в этом электродвигателе появляются дополнительные возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие его показатели качества. В результате возникает задача компенсации этих вредных дополнительных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора по всем пяти рассматриваемым степеням подвижности и тем самым повышение динамической точности его управления.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение дополнительного моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие со стороны остальных степеней подвижности на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.

Поставленная задача решается тем, что в электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, 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, последовательно соединенные второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, третий сумматор, четвертый сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, третий вход через второй квадратор - к выходу третьего сумматора, а выход - ко второму входу первого блока умножения, причем выход второго задатчика сигнала соединен со вторым входом четвертого сумматора, а выход третьего задатчика сигнала - со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий блок умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчика массы и четвертого сумматора, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, пятый блок умножения и седьмой сумматор, второй вход которого через релейный блок подключен к выходу первого датчика скорости, второму входу пятого блока умножения, первому входу восьмого сумматора и к своему третьему входу, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, установленного в четвертой степени подвижности манипулятора, а также седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу седьмого сумматора, подключенного выходом ко второму входу первого сумматора, причем второй вход восьмого сумматора соединен с выходом второго сумматора, а выход - с первым входом первого блока умножения, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора, и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а выход - к первому входу седьмого блока умножения, дополнительно вводятся последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом редуктора, и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, первый и второй входы которого подключены к выходам третьего задатчика сигнала и четвертого блока умножения соответственно, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, десятый блок умножения, одиннадцатый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к пятому входу седьмого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый и тринадцатый блоки умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика массы и первого задатчика сигнала соответственно, и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого через третий квадратор подключен к выходу второго датчика скорости и первому входу двенадцатого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом девятого сумматора, а выход - ко второму входу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, четырнадцатый сумматор и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора и второму входу десятого блока умножения, а выход - к шестому входу седьмого сумматора, его седьмой вход - к выходу девятого блока умножения, а восьмой - к выходу тринадцатого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения и первому входу пятнадцатого блока умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока умножения, первый вход которого соединен со входом первого дифференциатора и выходом первого датчика ускорения, а второй вход - со вторым входом пятнадцатого блока умножения и выходом первого датчика скорости, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость рассматриваемого электропривода манипулятора в условиях существенного изменения параметров его нагрузки.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого электропривода манипулятора, на фиг.2 - его кинематическая схема, а на фиг.3 - вид сверху в проекции на горизонтальную плоскость XY.

Электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, усилитель 3 и электродвигатель 4, связанный с первым датчиком 5 скорости непосредственно и через редуктор 6 - с первым датчиком 7 положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 8, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные второй датчик 9 положения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, третий сумматор 10, четвертый сумматор 11, первый квадратор 12, второй блок 13 умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 14 массы и пятый сумматор 15, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 16 сигнала, третий вход через второй квадратор 17 - к выходу третьего сумматора 10, а выход - ко второму входу первого блока 1 умножения, причем выход второго задатчика 18 сигнала соединен со вторым входом четвертого сумматора 11, а выход третьего задатчика 19 сигнала - со вторым входом третьего сумматора 10, последовательно соединенные третий блок 20 умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчика 14 массы и четвертого сумматора 11, шестой сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора 10, четвертый блок 22 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 23 скорости, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, пятый блок 24 умножения и седьмой сумматор 25, второй вход которого через релейный блок 26 подключен к выходу первого датчика 5 скорости, второму входу пятого блока 24 умножения, первому входу восьмого сумматора 27 и к своему третьему входу, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь 28, подключенный входом к выходу первого датчика 7 положения, и шестой блок 29 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 30 ускорения, установленного в четвертой степени подвижности манипулятора, а также седьмой блок 31 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 21, а выход - к четвертому входу седьмого сумматора 25, подключенного выходом ко второму входу первого сумматора 2, причем второй вход восьмого сумматора 27 соединен с выходом второго сумматора 8, а выход - с первым входом первого блока 1 умножения, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь 32, подключенный входом к выходу первого датчика 7 положения, восьмой блок 33 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 34 ускорения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора, и девятый сумматор 35, второй вход которого подключен к выходу шестого блока 29 умножения, а выход - к первому входу седьмого блока 31 умножения, последовательно соединенные третий датчик 36 ускорения, механически связанный с выходным валом редуктора 6, и девятый блок 37 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 38, первый и второй входы которого подключены к выходам третьего задатчика 19 сигнала и четвертого блока 22 умножения соответственно, последовательно соединенные четвертый датчик 39 ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, десятый блок 40 умножения, одиннадцатый сумматор 41 и одиннадцатый блок 42 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 5 скорости, а выход - к пятому входу седьмого сумматора 25, последовательно соединенные двенадцатый 43 и тринадцатый 44 блоки умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор 45, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика 14 массы и первого задатчика 16 сигнала соответственно, и четырнадцатый 46 блок умножения, второй вход которого через третий квадратор 47 подключен к выходу второго датчика 23 скорости и первому входу двенадцатого блока 43 умножения, соединенного вторым входом с выходом девятого сумматора 35, а выход - ко второму входу одиннадцатого сумматора 41, последовательно соединенные первый дифференциатор 48, тринадцатый сумматор 49, второй вход которого подключен к выходу пятнадцатого блока 50 умножения, шестнадцатый блок 51 умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя 28, четырнадцатый сумматор 52 и семнадцатый блок 53 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 21 и второму входу десятого блока 40 умножения, а выход - к шестому входу седьмого сумматора 25, его седьмой вход - к выходу девятого блока 37 умножения, а восьмой - к выходу тринадцатого блока 44 умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора 45, последовательно соединенные второй дифференциатор 54, вход которого подключен к выходу второго датчика 34 ускорения и первому входу пятнадцатого блока 50 умножения, пятнадцатый сумматор 55, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока 56 умножения, первый вход которого соединен со входом первого дифференциатора 48 и выходом первого датчика 30 ускорения, а второй вход - со вторым входом пятнадцатого блока 50 умножения и выходом первого датчика 5 скорости, и девятнадцатый блок 57 умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя 32, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 52. Объект управления 58.

На чертежах приведены следующие обозначения: α_вх - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки электропривода; U^*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем; q_i - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора ; m_i, m_Г - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза (i=2, 3); l₃=const - расстояние от центра масс горизонтального звена до средней точки схвата; - расстояния от оси вращения горизонтального звена до его центра масс при q₃=0; - скорость изменения третьей обобщенной координаты; - скорость вращения ротора электродвигателя первой степени подвижности манипулятора; , , , - ускорения в соответствующих степенях подвижности манипулятора.

Рассматриваемый электропривод управляет поворотом вертикального звена манипулятора (обобщенная координата q₁). Его конструкция позволяет осуществлять также выдвижение горизонтального звена (обобщенная координата q₃), вертикальное прямолинейное перемещение горизонтального звена (обобщенная координата q₂) и еще два линейных взаимно перпендикулярных перемещения манипулятора в горизонтальной плоскости (обобщенные координаты q₄ и q₅). Эта конструкция позволяет выполнять производственные операции в очень большой рабочей зоне.

Электропривод манипулятора работает следующим образом. На его вход подается воздействие α_вх, обеспечивающее требуемый закон управления обобщенной координатой q₁. На выходе сумматора 8 вырабатывается сигнал ошибки ε, который после коррекции в блоках 1, 2 и 27, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 4 с редуктором 6, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия M_в на электропривод.

С помощью уравнения Лагранжа второго рода несложно показать, что в процессе движения манипулятора на электропривод рассматриваемого перемещения манипулятора действует момент

J_S и J_N - соответственно, моменты инерции вертикального звена манипулятора относительно продольной оси и горизонтального звена относительно поперечной оси, проходящей через его центр масс.

С учетом соотношения (1), (2), а также уравнения электрической и механической цепей электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения или с постоянными магнитами рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q₁, можно описать следующим дифференциальным уравнением где R, L, i - соответственно, активное сопротивление, индуктивность и ток якорной цепи электродвигателя 4; J - момент инерции якоря электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенный к валу электродвигателя; k_м - коэффициент крутящего момента; K_ω - коэффициент противо-ЭДС; k_в - коэффициент вязкого трения; i_p - передаточное отношение редуктора 6; М_стр - момент сухого трения; k_у - коэффициент усиления усилителя 3; - ускорение вращения вала электродвигателя первой степени подвижности,

С учетом выражения (2) видно, что параметры уравнения (3), а следовательно, параметры и динамические свойства электропривода, управляющего координатой q₁, являются существенно переменными, зависящими от непрерывного изменения координат q₁, q₃, , , , , , , и массы захваченного груза m_Г. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. В связи с этим для качественного управления координатой q₁ (для реализации поставленной выше задачи) необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения координат q₁, q₃, , , , , , , и m_Г на динамические свойства рассматриваемого электропривода, т.е. необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое стабилизировало бы параметры этого электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.

Второй положительный вход сумматора 27 (со стороны сумматора 8) имеет единичный коэффициент усиления, а первый отрицательный вход - коэффициент усиления k_ω/k_у. В результате на выходе сумматора 27 формируется сигнал . Задатчик 19 вырабатывает сигнал, равный , а задатчик 18 - сигнал l₃. Первые и вторые положительные входы сумматоров 10 и 11 имеют единичные коэффициенты усиления. Датчик 14 измеряет массу захваченного груза m_Г. В результате на выходе сумматора 10 формируется сигнал, равный , на выходе сумматора 11 - сигнал , на выходе блока 13 - сигнал , а на выходе квадратора 17 - сигнал (l₃+q₃)².

Первый (со стороны блока 13) и третий (со стороны квадратора 17) положительный входы сумматора 15 имеют коэффициенты усиления и соответственно (J_н - номинальное (желаемое) значение приведенного момента инерции, обеспечивающее рассматриваемому электроприводу заданные динамические свойства и качественные показатели). Причем с выхода задатчика 16 на второй положительный вход сумматора 15 с единичным коэффициентом усиления поступает сигнал, равный . В результате на выходе сумматора 15 появляется сигнал, равный

,

а на выходе блока 1 - сигнал .

Первый (со стороны блока 20) и второй положительные входы сумматора 21 имеют коэффициенты усиления и соответственно. Датчик 23 измеряет скорость . В результате на выходе блока 22 формируется сигнал, а на выходе блока 24 - сигнал . Функциональные преобразователи 28 и 32 реализуют функции cosq₁ и sinq₁ соответственно. Датчики 30 и 34 измеряют ускорения и соответственно. Первый отрицательный (со стороны блока 33) и второй положительный входы сумматора 35 имеют коэффициенты усиления i_p/2. В результате на выходе блока 31 формируется сигнал, равный

Датчик 36 измеряет ускорение . Первый (со стороны задатчика 19) и второй положительные входы сумматора 38 соответственно имеют коэффициенты усиления, равные и 2Li_p/R. В результате на выходе блока 37 формируется сигнал , который поступает на седьмой положительный вход сумматора 25, имеющий единичный коэффициент усиления.

Первый положительный вход сумматора 45 (со стороны датчика 14) и его второй положительный вход соответственно имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления . В результате на выходе блока 46 будет формироваться сигнал . Датчик ускорения 39 измеряет . Первый (со стороны блока 40) и второй положительные входы сумматора 41 имеют коэффициенты усиления L/R и соответственно. В результате на выходе блока 42 формируется сигнал

,

который поступает на пятый положительный вход сумматора 25, имеющий единичный коэффициент усиления.

На выходе блока 44 формируется сигнал , который поступает на восьмой положительный вход сумматора 25, имеющий коэффициент усиления L/(Ri_p).

Первый положительный (со стороны дифференциатора 48) вход сумматора 49 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления 1/i_p. В результате на выходе блока 51 формируется сигнал . Первый (со стороны дифференциатора 54) и второй положительные входы сумматора 55 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 1/i_p соответственно. В результате на выходе блока 57 формируется сигнал . Первый положительный (со стороны блока 51) и второй отрицательный входы сумматора 52 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 53 формируется сигнал

который поступает на шестой положительный вход сумматора 25, имеющий коэффициент усиления, равный Li_p/(2R).

Выходной сигнал блока 26 имеет вид:

где - величина момента сухого трения при движении электродвигателя.

Первый, второй и четвертый положительные входы сумматора 25 (соответственно со стороны блоков 24, 26 и 31) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления (k_мk_ω/R+k_в). Поэтому на выходе сумматора 25 формируется сигнал

Первый положительный вход сумматора 2 (со стороны блока 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный R/(k_мk_у). В результате на выходе сумматора 2 формируется сигнал

Несложно показать, что, поскольку при движении электропривода достаточно точно соответствует М_стр=const, то . Кроме того, в процессе эксплуатации электропривода можно также полагать, что k_в≅const, a . В результате, подставив полученное значение U^* из выражения (4) в выражение (3), будем иметь

Очевидно, что уравнение (5) имеет постоянные желаемые параметры, а рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q₁, за счет введения рассмотренной выше самонастройки управляющего сигнала U^* будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями, которые определяются выбором желаемых значений k_у и J_Н.

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. Электропривод манипулятора содержит блоки умножения, сумматоры, датчики положения, датчики скорости, квадраторы, датчик массы, усилитель, электродвигатель, задатчики сигнала, релейный блок, косинусный функциональный преобразователь, датчик ускорения, синусный функциональный преобразователь и дифференциатора, соединенные между собой в соответствии со прилагаемой схемой. Изобретение обеспечивает компенсацию вредного моментного воздействия со стороны остальных степеней подвижности. 3 ил.

Электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, 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, последовательно соединенные второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, третий сумматор, четвертый сумматор, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, третий вход через второй квадратор - к выходу третьего сумматора, а выход - ко второму входу первого блока умножения, причем выход второго задатчика сигнала соединен со вторым входом четвертого сумматора, а выход третьего задатчика сигнала - со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий блок умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчика массы и четвертого сумматора, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, пятый блок умножения и седьмой сумматор, второй вход которого через релейный блок подключен к выходу первого датчика скорости, второму входу пятого блока умножения, первому входу восьмого сумматора и к своему третьему входу, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, установленного в четвертой степени подвижности манипулятора, а также седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу седьмого сумматора, подключенного выходом ко второму входу первого сумматора, причем второй вход восьмого сумматора соединен с выходом второго сумматора, а выход - с первым входом первого блока умножения, последовательно соединенные синусный функциональный преобразователь, подключенный входом к выходу первого датчика положения, восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора, и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, а выход - к первому входу седьмого блока умножения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом редуктора, и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, первый и второй входы которого подключены к выходам третьего задатчика сигнала и четвертого блока умножения соответственно, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, десятый блок умножения, одиннадцатый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к пятому входу седьмого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый и тринадцатый блоки умножения, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам датчика массы и первого задатчика сигнала соответственно, и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого через третий квадратор подключен к выходу второго датчика скорости и первому входу двенадцатого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом девятого сумматора, а выход - ко второму входу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор, тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, четырнадцатый сумматор и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора и второму входу десятого блока умножения, а выход - к шестому входу седьмого сумматора, его седьмой вход - к выходу девятого блока умножения, а восьмой - к выходу тринадцатого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу двенадцатого сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения и первому входу пятнадцатого блока умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого блока умножения, первый вход которого соединен со входом первого дифференциатора и выходом первого датчика ускорения, а второй вход - со вторым входом пятнадцатого блока умножения и выходом первого датчика скорости, и девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора.