Устройство для управления электроприводом промышленного робота Советский патент 1986 года по МПК G05B11/00 

to

О5 СП

о:

Изобретение относится кробототех нике и может быть использовано при создании электроприводов промьштенных роботов, инвариантных к изменению статического момента нагрузки.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик устройства за счет компенсации изменения статического момента нагрузки.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит регуляторы 1-3 положения, скорости и тока соответственно, усилитель 4 мощности, двигатель 5, исполнительный механизм 6, датчик 7 тока, первый датчик 8 скорости, датчик 9 положения, второй датчик 10 скорости сумматор 11, ограничитель 12 сигнала, масштабный блок 13, первый и второй дифференциаторы 14 и 15 соответственно, первый второй и третий нелинейные блоки 16-18 соответственно, задатчик 19 сигнала.

Устройство работает следующим Образом.

На один вход регулятора 1 положения подается сигнал, пропорциональный требуемому заданному положению исполнительного органа роб.ота, на второй вход регулятора 1 положения с датчика 9 положения поступает сигнал, пропорциональный текущему положению исполнительного механизма Ъ. В соответствии с разностью входных сигналов регулятор 1 положения вырабатьшает сигнал задания скорости .электродвигателя 5 и подает его на один вход регулятора 2 скорости. На вход регулятора 2 скорости поступает с датчика 8 скорости сигнал, пропорциональньй текущему значению скорости электродвигателя 5. В соответствии с разностью входных сигналов регулятор 2 скорости вырабатывает сигнал задания тока электродвигателя 5 и подает его на первый вход регулятора 3 тока. На второй вход регулятора 3 тока поступает сигнал с датчика 7 тОка. С выхода регулятора 3 тока сигнал через усилитель 4 мощности поступает на вход электродвигателя 5, приводя его во вращение. При номинальном моменте статической нагрузки электродвигатель 5 раз гоняется с ускорением

Мучоп-: Mgiflipjif,

.

(1)

BOM

.«ом,,

Де (|г)иои

требуемое ускорение при номинальной статической нагрузке; момент двигателя 5,

Mr

JHOM соответствующий номинальной статической нагрузке и требуемому ускорению;

,и1 приведенные к валу

иом

НОм двигателя 5 момент статической нагрузки и суммарньш момент инерции при номинальном весе груза, присоединяемого к схвату.

Сигнал с вькода датчика 7 тока поступает также на вход масштабного блока 13, выходное напряжение которого пропорционально моменту двигателя 5 Щ СЦ , где С - постоянный коэффициент.

Сигнал с выхода датчика 8 скорости поступает на нелинейный блок 17 и дифференциатор 15. Нелинейный блок 17 имеет зависимость выходного напряжения от входного

вымт (t)K sign и&х„ (t) ,

т.е. выходной сийнал данного блока соответствует составляющей момента Сопротивления, обусловленной сухим трением двигателя в масштабе напряжений .

Коэффициент передачи блока 15 выбран таким, что сигнал на его выo(

(t)K,

ходе UH,

пропорцио.1X15

5 CXt

нален составляющей момента сопротивления двигателя Iq - .

С( t

Сигнал с выхода второго датчика tO скорости, пропорциональный скорости на выходном валу исполнительного механизма 6, поступает на нелинейный блок 16 и дифференциатор 14.

Нелинейный блок 16 реализует зависимость

(t)Kij,. sign Ujxie (t)

и

ЬМХ1Б

что соответствует приведенному моменту сухого трения нагрузки. о

Напряжение на выходе блока 14 пропорционально приведенной к валу двигателя 5 составляющей момента сопро С( W

тивления нагрузки „ ---i-L ,

,d(t Задатчик 19 представляет собой п тенциометр, напряжение на выходе ко торого .устанавливается пропорционал ным статической составляющей приведенного момента нагрузки, соответст вующей номинальному весу груза мани пулятора , . Сигналы с выходов масштабного бл ка 13, нелинейных блоков 16 и 17, блоков 14 и 15, блока 19 поступают на соответствующие входы сумматора 11, в результате .сложения мгновенных значений которых на выходе имеется напряжение, пропорциональное ЛМо.. . . r,d-u} М -3 - H- -l%lsi9nuJg(i)Яном t -McJ igt 4(tbM нонс Нулевому напряжению на выходе сумматора 11 соответствует режим ра боты манипулятора с номинальным весом груза, присоединенного к его схвату, т.е. ДМ(,0. Присоединение к схвату манипулятора груза, вес кото рого больше номинального, приводит к лоявлению на выходе сумматора 11 сигнала, пропорционального +ДМ., по скольку снижается ускорение двигателя 5 - и; ycKopeJiHe на выходно (Xt валу исполнительного механизг а 6 Если вес присоединяемого груза меньше номинального, на выходе сумматора 11 появляется сигнал, пропорциональный -дКс вследствие возOfWq. C(Wu растания -- и . Третий нелинейный блок 18, на вход которого поступает напряжение с входа сумматора 11, имеет многоступенчатую релейную характеристику, в результате чего сигнал на его выходе дискретно меняется в зависимости от уровня входного напряжения. Третий нелинейный блок 18 на страивается в зависимости от технологических требований к электроприводу. Если по технологическим условиям требуется поддержать постоянным уско рение двигателя 5 в режиме разгона, когда: регулятор 2 скорости находится в насыщении и статический момент пре вышает номинальньш;, на ЛМ, то на вы ходе третьего нелинейного блока IS появляется постоянное напряжение, fcoTopoe приводит к изменению уровня ограничения напряжения на выходе регулятора 2 скорости за счет суммирования сигнала ограничителя 12, соответствующего Mij yц , и сигнала нелинейного блока 18, соответствующего (+ДМс). При этом возрастает ток якоря двигателя 5, следовательно, и вращающий момент Mq(t), на величи- ну (2), компенсируя увеличение статической нагрузки. Ускорение электромеханической системы согласно (1) остается неизменным. Снижение статической нагрузкк ниже номинального значения влечет появление отрицательного напряжения на выходе сумматора 11, соответствующего -ДМс. При этом дискретно возрастает сигнал на выходе третьего нелинейного блока 18, и следовательно, уровень ограничения ограничителя 12 снижается, приводя к уменьшению тока якоря двигателя и сохранению неизменным (- )„,.., согласно (1) . (Xt f Формула изобретения Устройство для управления электроприводом промышленного робота, содержащее последовательно соединенные регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, усилитель мощности, двигатель и датчик тока, выход которого подключен к второму входу регулятора тока, вал двигателя кинематически связан с первым датчиком скорости и с исполнительным механизмом, с которым связан датчик положения, соединенный выходом с первым входом регулятора положения, второй вход которого подключен к входу устройства, причем выход первого датчика скорости соединен с вторым входом регулятора , отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, оно содержит масштабный блок, первый и второй нелинейные блоки, первый и второй дифференциаторы, второй датчик скорости, связанный с исполнительным механизмом, и последовательно соединенные задатчик сигнала, сумматор, третий нелинейный блок и ограничитель сигнала, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам регулятора скорости, выход датчика . тока через масштабный блок соединен с вторым входом сумматора, подключенного третьим и четвертым входами соответственно к выходам первого дифференциатора и первого нелинейного

блока, входы которых подключены к выходу второго, датчика скорости, а выход первого датчика скорости соединен с входами второго дифферендиа5 тора и второго нелинейного блока, выход каждого из которых соединен соответственно с пятым и шестым входами сумматора.

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании электроприводов промышленных роботов. В устройстве за счет введения второго датчика скорости, двух дифференциаторов, трех нелинейных блоков, масштабного блока, сумматора, задатчика и ограничителя си-нала достигается улучшение динамических характеристик устройства за счет компенсации изменения статического момента нагрузки. 1 ил.