Следящая система с отражением усилия Советский патент 1989 года по МПК G05B11/01 

ел

со

Изобретение относится к манипуля- торостроению и может быть использовано преимущественно при создании телеуправляемых копирую1цих манипуля- ционных роботов, предназначенных для работы в опасных для человека зонах.

Цель изобретени я - повьшение динамической точности дозирования усилий путем подавления автоколебаний при обеспечении высокого быстродействия системы в режиме дозирования усилий.

На чертеже представлена блок-схема следящей системы с отражением усилия

Система содержит исполнительный элемент 1, первьв усилитель 2, датчик 3 положения вала нагрузки, датчик 4 скорости вала нагрузки, датчик 5 момента вала нагрузки, первый сумматор 6, датчик 7 положения вала оператора, второй сумматор 8, третий сумматор 9, второй усилитель 10, четвертый сумматор 11, третий усилитель 12, нелинейный элемент 13, четвертый усилитель 14, фазочувствительный мо- ментный загружатель 15 вала оператора, первое реле 16, второе реле 17, первый блок 18 выделения модуля сигнала, второй блок 19 вьщеления модуля сигнала, источник 20 постоянного тока, обмотку 21 управления первого реле, замыкающий контакт 22 второго реле, обмотку 23 управления второго реле, замыкающий контакт 24 первого реле, размыкающий контакт 25 первого реле пятый сумматор 26.

Следящая система с отражением усилия работает следующим образом.

Ошибка по положению, представляющая собой разность сигналов с датчика 7 положения вала оператора и датчика 3 положения вала нагрузки и выделяемая на выходе первого сумматора 6, последовательно через контакт 25 первого реле и сумматор 8 поступает на вход контура скорости системы,который включает в себя датчик 4 скорости вала нагрузки, второй усилител 10, третий сумматор 9 и первый усилитель 2, управляющий исполиительньм элементом 1. Вал нагрузки системы от слезкивает перемещение вала оператора и, если сигнал с выхода датчика 5 момента вала нагрузки не превышает устанавливаемой оператором перед началом работ зоны нечувствительности нелинейного элемента 13, то оператор не ощущает отраженного момента. При

0

5

5

0

5

0

5

0

5

возрастании момента нагрузки, измеряе- jмого датчиком момента вала нагрузки, до величины, превышающей установленной оператором зоны нечувствительности нелинейного элемента 13, на его выходе появляется сигнал, который через четвертый усилитель 14 воздействует на фазочувствительный момент- ный загружатель 15 вала оператора, и оператор ощущает отраженный момент. Сигнал с выхода нелинейного элемента 13 поступает также на вход второго сумматора 8 и через первый блок 18 вьщеления модуля сигнала на обмотку 21 управления первого реле.

Для повышения запаса устойчивости системы сигнал момента нагрузки,измеренный датчиком 5 момента нагрузки вала оператора, суммируется в четвертом сумматоре 11 с сигналом дополнительной обратно связи по скорости, . получаемой на выходе третьего уснли- д-еля 12, а результирующий сигнал дей- , ствует на вход нелинейного элемента 13, При поступлении на обмотку 21 управ- ления первого реле сигнала размыкается контакт 25 первого реле,отключая тем самым сигнал ошибки по положению в системе в режиме дозирования усилий, т.е. на вход второго сумматора 8 в этом режиме будет действовать только сигнал с выхода нелинейного элемента 13.При срабатывании первого реле 16 происходит также замыкание контакта 24 первого реле. Через блок 19 вцделения модуля сигнала и контакт 24 первого реле на обмотку 23 управления второго реле поступает с выхода первого сумматора 6 сигнал оошбкй по положению в системе, и, если этот сигнал отличен от нуля, то второе реле 17 срабатывает и зa вllкaeт контакт 22. При этом обмотка 21 управления первого реле через контакт 22 второго реле получает питание от источника постоянного тока, что в свою очередь обеспечивает разомкнутое состояние контакта 25 первого реле до тех пор, пока второе реле 17 эапитано. Поступающий с выхода нелинейного элемента 13 на вход контура скорости системы сигнал обеспечивает торможение двигателя противовключением, что приводит к снижению момента нагрузки.После снижения момента нагрузки до уровня, меньшего установленной оператором зоны нечувствительности нелинейного элемента 13, контакт 25 первого реле

остается разомкнутым, обеспечивая отключение сигнала ошибки по положению в системе до конца переходного процесса по моменту нагрузки.

Возврат системы в режим слежения осуществляется путем соответствующего перемещения вала оператора в сто- роиу уменьшения ошибки по положению до нуля. Равенство ошибки по положению в системе нулю приводит к обесто чивэнию второго реле 17 и, соответственно, размыканию контакта 22 второго реле, обесточиванию первого реле 16 и, соответственно, замыканию контакта 25 первого реле, т.е. система включается в режим слежения.

Таким образом, система осуществляет отключение сигнала ошибки по положению в режиме дозирования усилий и переход из режима дозирования в режи слежения только после снижения момента нагрузки до уровня, меньшего устанавливаемой оператором зоны нечувст- вительнрстк нелинейного элемента 13 и перемещения вала оператора в сторону уменьшения ошибки по положению до нуля, что в результате приводит к подавлению автоколебаний в режиме дозирования усилий при обеспечении высокого быстродействия системы и, соответственно, динамическая точност дозирования усилий повышается.

Обеспечение в системе подавления автоколебаний в отраженном на вал оператора сигнале момента нагрузки позволяет в значительной степени снизить утомляемость оператора и повысить достоверность воспринимаемой оператором в процессе работы силовой информации.

Формула изобретения

Следящая (Система с отражением усилия, содержащая исполнительный элемент, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - с вxoдa 0f датчика положения вала нагрузки, датчика скорости вала нагрузки

10

5

20

5310706

и датчика момента вала нагрузки,цер- BLtfl сумматор, первый и второй входы которого, соединены соответственно с выходами датчика положения вала оператора и датчика положения вала нагрузки, второй сумматор, третий сумматор, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход - с входом первого усилителя, второй усилитель, вход которого соединен с выходом датчика скорости вала нагрузки, а выход - с вторым входом третьего сумматора, четвертый сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика момента вала нагрузки, третий усилитель, вход которого соединен с выходом датчика скорости вала нагрузки,а выход - с вторым входом четвертого сумма тор а, выход которого соединен с входом нелинейного элемента, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и входом четвертого усшштеля, фазочувствительный момент- ный загружатель вала оператора, вход которого соединен с выходом четвертого усилителя, а выход - с входом датчика положения вала оператора, о т- личающаяся тем, что, с целью повьпиения-динамической точности дозирования усилий, в нее введены первое и второе реле, первый и второй блоки выделения модуля сигнала,источник постоянного тока, пятый сумматор, причем обмотка управления первого реле соединена с выходом пятого сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого блока выделения модуля сигнала, вход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен через размыкающий контакт первого реле с выходом первого сумматора и входом второго блока выделения модуля сигнала,подключенного выходом через замыкающий контакт первого реле к обмотке управления второго реле, выход источника постоянного тока соединен через замыкающий контакт второго реле к второму входу пятого сумматора.

25

30

35

40

45

50

Изобретение относится к манипуляторостроению и может быть использовано преимущественно при создании телеуправляемых копирующих манипуляционных роботов, предназначенных для работы в опасных для человека зонах. Цель изобретения - повышение динамической точности дозирования усилий путем подавления автоколебаний при обеспечении высокого быстродействия системы в режиме дозирования усилий. Система содержит исполнительный элемент 1, усилители 2, 10, 12, 14, датчик 3 положения вала нагрузки, датчик 4 скорости вала нагрузки, датчик 5 момента вала нагрузки, сумматоры 8, 9, 11, 26, датчик 7 положения вала оператора, нелинейный элемент 13, фазочувствительный моментный загружатель 15 вала оператора, реле 16, 17, блоки 18, 19 выделения модуля сигнала, источник 20 постоянного тока. Система осуществляет отключение сигнала ошибки по положению в режиме дозирования усилий и подавление автоколебаний в этом режиме, обеспечивая тем самым ограничение момента нагрузки даже в случае выхода из строя фазочувствительного моментного загружателя вала оператора. 1 ил.