Самонастраивающийся электропривод манипулятора



Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора
Самонастраивающийся электропривод манипулятора

Владельцы патента RU 2688448:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадратор, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные. В изобретении дополнительные блоки, а также соответствующие связи обеспечивают полную инвариантность электропривода манипулятора к эффектам взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора и моментом трения, что позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы этого электропривода. Технический результат заключается в обеспечении полной инвариантности показателей качества электропривода к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки. 2 ил.

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании электроприводов манипуляторов.

Известен самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, 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, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход соединен со вторым входом третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного 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 постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, а выход - с четвертым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного 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, 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, последовательно соединенные второй усилитель, пятый функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой функциональный преобразователь и четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а также пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, и пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к первому входу пятнадцатого блока умножения (патент РФ №2453893. Бюл. №17, 2012).

Недостатком данного устройства является то, что оно не учитывает электрическую постоянную времени электродвигателя. В результате это устройство не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.

Известен также самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, связанный непосредственно с первым датчиком скорости и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с входом устройства, последовательно соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй синусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, а выход - ко 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 синусный функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый синусный функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый синусный функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой синусный функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой косинусный функциональный преобразователь, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика постоянного сигнала, а второй вход подключен к выходу второго блока умножения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего датчика положения, двадцать первый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик скорости, шестнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, двадцать третий блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу двенадцатого сумматора, семнадцатый сумматор, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать пятый блок умножения, первый вход которого через первый дифференциатор подключен к выходу второго датчика ускорения и первому входу девятнадцатого блока умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя, и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока умножения и выходу четырнадцатого сумматора, выход которого подключен к шестому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, восемнадцатый сумматор и двадцать восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора, а также двадцать девятый блок умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости и второму входу девятнадцатого блока умножения, и тридцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор и тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать третий блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, тридцать четвертый блок умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора, последовательно соединенные тридцать пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора и тридцать шестой блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора, а также тридцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока умножения, второй вход к вторым входам двадцать седьмого и тридцать пятого блоков умножения и первому входу девятнадцатого сумматора, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока умножения, первый вход которого через квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, и сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора, а также сорок первый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора и второму входу тридцать третьего блока умножения, второй вход к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора, последовательно соединенные сорок второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а второй - к выходу второго датчика скорости, ко вторым входам шестнадцатого и девятнадцатого сумматоров, к первому входу двадцать девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока умножения, и сорок третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения и второму входу тридцать девятого блока умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора, а также сорок четвертый блок умножения, первый вход которого через второй дифференциатор подключен к выходу первого датчика ускорения и ко второму входу тридцать восьмого блока умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора (Патент РФ №2577204, Бюл. №7, 2016). Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению.

Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для электропривода манипулятора, имеющего другую кинематическую схему. В результате оно не будет точно компенсировать все переменные нагрузочные характеристики рассматриваемого электропривода и обеспечивать требуемую динамическую точность его работы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора с заданной кинематической схемой по всем его степеням подвижности с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки.

Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, 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 соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй синусный 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 синусный функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый синусный функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый синусный функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой синусный функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой косинусный функциональный преобразователь, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика постоянного сигнала, а второй - к выходу второго блока умножения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего датчика положения, двадцать первый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик скорости, шестнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, двадцать третий блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу двенадцатого сумматора, семнадцатый сумматор, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать пятый блок умножения, первый вход которого через первый дифференциатор подключен к выходу второго датчика ускорения и к первому входу девятнадцатого блока умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя, и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока умножения и выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к шестому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, восемнадцатый сумматор, и двадцать восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора, а также двадцать девятый блок умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости и второму входу девятнадцатого блока умножения, и тридцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, и тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать третий блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, тридцать четвертый блок умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора, последовательно соединенные тридцать пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, и тридцать шестой блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора, а также тридцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока умножения, второй вход - к вторым входам двадцать седьмого и тридцать пятого блоков умножения и выходу четвертого датчика скорости, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока умножения, первый вход которого через квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, и сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора, а также сорок первый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора и второму входу тридцать третьего блока умножения, второй вход -к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора, последовательно соединенные сорок второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а второй - к выходу второго датчика скорости, к вторым входам шестнадцатого и девятнадцатого сумматоров, и к первому входу двадцать девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока умножения, и сорок третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения и к второму входу тридцать девятого блока умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора, а также сорок четвертый блок умножения, первый вход которого через второй дифференциатор подключен к выходу первого датчика ускорения и к второму входу тридцать восьмого блока умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора, дополнительно вводятся последовательно соединенные третий датчик ускорения, сорок пятый блок умножения и сорок шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора, а выход - к пятнадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные сорок седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого косинусного функционального преобразователя, сорок восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, и сорок девятый блок умножения, выход которого подключен к шестнадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные пятидесятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого синусного функционального преобразователя и второму входу сорок пятого блока умножения, и пятьдесят первый блок умножения, второй вход которого через третий дифференциатор подключен к выходу третьего датчика ускорения и к второму входу сорок девятого блока умножения, а выход - к семнадцатому входу третьего сумматора, и пятьдесят второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу сорок пятого блока умножения, второй - ко вторым входам сорок седьмого и пятидесятого блоков умножения и к выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к десятому входу четвертого сумматора.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».

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

Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется чертежами, где

на фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого электропривода манипулятора,

на фиг. 2 - кинематическая схема этого манипулятора.

Самонастраивающийся электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2, первый блок 3 умножения, третий сумматор 4, первый усилитель 5 и электродвигатель 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 соединенные второй датчик 10 скорости, второй блок 11 умножения, третий блок 12 умножения и четвертый сумматор 13, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора 2 и выходом первого датчика 7 скорости, третий вход - с выходом релейного элемента 14, подключенного входом ко второму входу третьего блока 12 умножения и выходу первого датчика 7 скорости, а выход - ко второму входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные датчик 15 массы и пятый сумматор 16, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 17 постоянного сигнала, а выход - ко второму входу первого блока 3 умножения, последовательно соединенные второй датчик 18 положения, первый косинусный функциональный преобразователь 19, четвертый блок 20 умножения, шестой сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 22 постоянного сигнала, и пятый блок 23 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 24 ускорения, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные третий задатчик 25 постоянного сигнала, седьмой сумматор 26, второй вход которого подключен к выходу датчика 15 массы, и шестой блок 27 умножения, второй вход которого через второй синусный функциональный преобразователь 28 подключен к выходу второго датчика 18 положения, а выход - к второму входу второго блока 11 умножения, причем второй вход четвертого блока 20 умножения соединен с выходом седьмого сумматора 26, его выход - с третьим входом пятого сумматора 16, третий вход шестого сумматора 21 соединен с выходом датчика 15 массы, пятый вход четвертого сумматора 13 через седьмой блок 29 умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 11 умножения, подключен к выходу второго датчика 10 скорости, последовательно соединенные четвертый задатчик 30 постоянного сигнала, восьмой сумматор 31, второй вход которого подключен к выходу датчика 15 массы и восьмой блок 32 умножения, второй вход которого через третий синусный функциональный преобразователь 33 соединен с выходом первого датчика 9 положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора 13, последовательно соединенные девятый сумматор 34, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого 9 и второго 18 датчиков положения, четвертый синусный функциональный преобразователь 35 и девятый блок 36 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные второй усилитель 37, пятый синусный функциональный преобразователь 38, десятый блок 39 умножения, десятый сумматор 40 и одиннадцатый блок 41 умножения, второй вход которого через квадратор 42 подключен к выходу третьего датчика 43 скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные пятый задатчик 44 постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор 45 и двенадцатый блок 46 умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель 47 и шестой синусный функциональный преобразователь 48 подключен к выходу девятого сумматора 34, а его выход - ко второму входу десятого сумматора 40, последовательно соединенные двенадцатый сумматор 49, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика 18 положения и второго усилителя 37, седьмой синусный функциональный преобразователь 50 и тринадцатый блок 51 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а его выход - к третьему входу десятого сумматора 40, последовательно соединенные шестой задатчик 52 постоянного сигнала и тринадцатый сумматор 53, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора 45 и выходу датчика 15 массы, а выход - ко второму входу десятого блока 39 умножения, причем вход второго усилителя 37 соединен с выходом первого датчика 9 положения, последовательно соединенные третий датчик 54 положения, восьмой косинусный функциональный преобразователь 55, четырнадцатый блок 56 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 57 ускорения, и пятнадцатый блок 58 умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора 13, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь 59, вход которого подключен к выходу первого датчика 9 положения, шестнадцатый блок 60 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 31, и четырнадцатый сумматор 61, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока 58 умножения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь 62, вход которого подключен к выходу девятого сумматора 34, и семнадцатый блок 63 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора 61, последовательно соединенные пятнадцатый сумматор 64, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика 65 постоянного сигнала, а второй - к выходу второго блока 11 умножения, восемнадцатый блок 66 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 67 ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя 6, а выход - к третьему входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные девятнадцатый блок 68 умножения, двадцатый блок 69 умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь 70 подключен к выходу третьего датчика 54 положения, двадцать первый блок 71 умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные четвертый датчик 72 скорости, шестнадцатый сумматор 73, двадцать второй блок 74 умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора 26, двадцать третий блок 75 умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь 76 подключен к выходу двенадцатого сумматора 49, семнадцатый сумматор 77, двадцать четвертый блок 78 умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора 42, а выход - к пятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные двадцать пятый блок 79 умножения, первый вход которого через первый дифференциатор 80 подключен к выходу второго датчика 57 ускорения и к первому входу девятнадцатого блока 68 умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя 55, и двадцать шестой блок 81 умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока 71 умножения и выходу четырнадцатого сумматора 61, а выход - к шестому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные двадцать седьмой блок 82 умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока 32 умножения, восемнадцатый сумматор 83, и двадцать восьмой блок 84 умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока 56 умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора 4, а также двадцать девятый блок 85 умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные четвертый датчик 86 ускорения, тридцатый блок 87 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 43 скорости и второму входу девятнадцатого блока 68 умножения, и тридцать первый блок 88 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 40, а выход - к девятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор 89, первый вход которого подключен к выходу четвертого датчика 72 скорости, и тридцать второй блок 90 умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока 63 умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные тридцать третий блок 91 умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора 45, тридцать четвертый блок 92 умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь 93 подключен к выходу третьего усилителя 47, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора 77, последовательно соединенные тридцать пятый блок 94 умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора 53, и тридцать шестой блок 95 умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь 96 подключен к выходу второго усилителя 37, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора 77, а также тридцать седьмой блок 97 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока 60 умножения, второй вход - к вторым входам двадцать седьмого 82 и тридцать пятого 94 блоков умножения и выходу четвертого датчика 72 скорости, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные тридцать восьмой блок 98 умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока 27 умножения, двадцатый сумматор 99, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока 100 умножения, первый вход которого через квадратор 101 подключен к выходу второго датчика скорости 10, и сороковой блок 102 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 7 скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора 4, а также сорок первый блок 103 умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора 89 и второму входу тридцать третьего блока 91 умножения, второй вход - к выходу девятого блока 36 умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора 83, последовательно соединенные сорок второй блок 104 умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора 101, а второй - к выходу второго датчика 10 скорости, к вторым входам шестнадцатого 73 и девятнадцатого 89 сумматоров, и к первому входу двадцать девятого блока 85 умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока 98 умножения, и сорок третий блок 105 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока 20 умножения и второму входу тридцать девятого блока 100 умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора 4, а также сорок четвертый блок 106 умножения, первый вход которого через второй дифференциатор 107 подключен к выходу первого датчика 24 ускорения и к второму входу тридцать восьмого блока 98 умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора 21, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные третий датчик 108 ускорения, сорок пятый блок 109 умножения и сорок шестой блок 110 умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора 83, а выход - к пятнадцатому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные сорок седьмой блок 111 умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого косинусного функционального преобразователя 55, сорок восьмой блок 112 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика 43 скорости, и сорок девятый блок 113 умножения, выход которого подключен к шестнадцатому входу третьего сумматора 4, последовательно соединенные пятидесятый блок 114 умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого синусного функционального преобразователя 70 и второму входу сорок пятого блока 109 умножения, и пятьдесят первый блок 115 умножения, второй вход которого через третий дифференциатор 116 подключен к выходу третьего датчика 108 ускорения и к второму входу сорок девятого блока 113 умножения, а выход - к семнадцатому входу третьего сумматора 4, и пятьдесят второй блок 117 умножения, первый вход которого подключен к выходу сорок пятого блока 109 умножения, второй - ко вторым входам сорок седьмого 111 и пятидесятого 114 блоков умножения и выходу четырнадцатого сумматора 61, а выход - к десятому входу четвертого сумматора 13. Объект 118 управления.

На рисунках введены следующие обозначения: αвх - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки электропривода (величина рассогласования); U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 6; qi - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора ; mi, mг - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза ; l2, l3 - длины соответствующих звеньев; , - расстояния от осей вращения соответствующих звеньев манипулятора до их центров масс; , - скорости изменения соответствующих обобщенных координат манипулятора; , - соответственно, скорость и ускорение вращения ротора электродвигателя второй степени подвижности манипулятора; - ускорения соответствующих обобщенных координат; JSi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно их продольных осей ; JNi - моменты инерции соответствующих звеньев манипулятора относительно поперечных осей, проходящих через их центры масс (i=2, 3).

Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки ε с сумматора 1 после коррекции в блоках 2-4, 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 МВ. 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.

Рассматриваемый электропривод управляет обобщенной координатой q2 манипулятора, конструкция которого позволяет осуществлять горизонтальные прямолинейные перемещения (координаты q4 и q5) и три вращательных движения (координаты q1, q2 и q3).

С помощью уравнений Лагранжа II рода можно записать, что полное моментное воздействие на выходной вал электропривода, управляющего координатой q2, при движении манипулятора (фиг. 2) с грузом имеет вид

где ,

,

,

g - ускорение свободного падения.

С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической и механической цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, управляющего координатой q2, этот электродвигатель можно описать дифференциальным уравнением

где , ,

.

L, R - соответственно, индуктивность и активное сопротивление якорной цепи электродвигателя; J - момент инерции ротора электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу электродвигателя; KM - коэффициент крутящегося момента; Kω - коэффициент противо-ЭДС; KB - коэффициент вязкого трения; ip - передаточное отношение редуктора; МСТР - момент сухого трения; Ky - коэффициент усиления усилителя 5; i - ток якоря электродвигателя.

Очевидно, что параметры уравнения (2), а, следовательно, и параметры электропривода, управляющего координатой q2, являются существенно переменными, зависящими от величин q2, q3, , , , , , , , , , и mГ. В результате в процессе работы электропривода меняются (и при том существенно) его динамические свойства. Для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать корректирующее устройство, стабилизирующее параметры этого электропривода и дифференциального уравнения, которым он описывается.

Первый положительный вход сумматора 2 (со стороны сумматора 1) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход-коэффициент усиления Kω/Ky. Следовательно, на выходе сумматора 2 формируется сигнал . Первый положительный вход сумматора 26 имеет единичный коэффициент усиления, а задатчик 25 подает на него сигнал . Второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления l2l3. В результате на его выходе формируется сигнал .

Датчик 18 измеряет обобщенную координату q3 манипулятора, а функциональный преобразователь 19 реализует функцию cos q3. В результате на выходе блока 20 формируется сигнал . Все входы сумматора 16 положительные. Его второй вход (со стороны задатчика 17) имеет единичный коэффициент усиления. Задатчик 17 подает на него сигнал , где JH - желаемое значение суммарного момента инерции электродвигателя. На первый вход сумматора 16 с коэффициентом усиления датчик 15 подает сигнал mГ. Третий вход этого сумматора имеет коэффициент усиления . В результате на его выходе формируется сигнал , а на выходе блока 3 - сигнал .

Функциональный преобразователь 28 реализует зависимость sin q3. В результате на выходе блока 27 формируется сигнал .

Датчик 10 измеряет скорость . В результате на первый отрицательный вход сумматора 13 (со стороны блока 12), имеющий коэффициент усиления , поступает сигнал , а на пятый отрицательный вход этого сумматора (со стороны блока 29), имеющий коэффициент усиления l/ip - сигнал .

Первый и второй положительные входы сумматора 21 (со стороны блока 20 и задатчика 22) имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления . Задатчик 22 формирует сигнал , а датчик 24 измеряет ускорение . В результате на выходе блока 23 формируется сигнал , который поступает на четвертый положительный вход сумматора 13 с коэффициентом усиления l/ip. Второй и третий положительные входы сумматора 13 (соответственно, со стороны датчика 7 и элемента 14), соответственно, имеют коэффициент усиления, равный KMKω/R+KB, и единичный коэффициент усиления.

Выходной сигнал элемента 14 имеет вид

где MT - величина момента сухого трения при движении.

Первый и второй положительные входы сумматора 34 имеют единичные коэффициенты усиления, а функциональный преобразователь 35 реализует зависимость sin(q2+q3). В результате на выходе блока 36 формируется сигнал , который поступает на седьмой положительный вход сумматора 13 с коэффициентом усиления g/(l2iP).

Задатчик 30 вырабатывает сигнал и подает его на первый положительный вход сумматора 31, имеющий единичный коэффициент усиления, второй положительный вход этого сумматора имеет коэффициент усиления, равный l2. Функциональный преобразователь 33 реализует зависимость sinq2. В результате на выходе блока 32 формируется сигнал , который поступает на шестой положительный вход сумматора 13, имеющий коэффициент усиления g/iP.

Положительные входы сумматора 49 имеют единичные коэффициенты усиления. Усилители 37 и 47 имеют коэффициенты усиления, равные 2. Функциональные преобразователи 38, 48, 50 и 70 реализуют функцию sin. В результате на выходе блока 51 формируется сигнал .

Задатчик 44 вырабатывает сигнал . Первый (со стороны этого задатчика) положительный вход сумматора 45 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный . В результате на выходе блока 46 формируется сигнал .

Задатчик 52 вырабатывает сигнал, равный . Первый (со стороны этого задатчика) положительный вход сумматора 53 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный . В результате на выходе блока 39 формируется сигнал .

Первый (со стороны блока 39) и второй (со стороны блока 46) положительные входы сумматора 40 имеют единичные коэффициенты усиления, а его третий положительный вход - коэффициент усиления, равный 2. Датчик 43 измеряет скорость изменения координаты . В результате на выходе блока 41 формируется сигнал , который с коэффициентом усиления 1/(2iP) подается на восьмой отрицательный вход сумматора 13.

Датчик 54 измеряет координату q1. Функциональные преобразователи 55, 59 и 62 реализует функцию cos. Датчики 57 и 108 измеряют ускорения и , соответственно. В результате на выходе блока 56 формируется сигнал cos ql, на выходе блока 109 - сигнал , на выходе блока 60 - сигнал , а на выходе блока 63 - сигнал . Первый (со стороны блока 60) и второй положительные входы сумматора 61 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 1/12. В результате на выходе блока 58 формируется сигнал , подаваемый на девятый положительный, а на выходе блока 117 - сигнал , подаваемый на десятый отрицательный входы сумматора 13, имеющие коэффициенты усиления, равные 1/iP. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал .

Датчик 67 измеряет ускорение . На выходе задатчика 65 формируется сигнал KB, который подается на первый положительный вход сумматора 64, имеющий единичный коэффициент усиления. Его второй отрицательный вход имеет коэффициент усиления, равный . В результате на выходе сумматора 64 формируется сигнал , а на выходе блока 66 - сигнал , который подается на третий положительный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный L/(KMKy).

На выходе блока 71 формируется сигнал , а на выходе блока 113 - сигнал , подаваемые, соответственно, на четвертый и шестнадцатый отрицательные входы сумматора 4, имеющие коэффициенты усиления, равные L/(KMKyip).

Датчик 72 - скорость . На выходе сумматора 89, имеющего положительные входы с единичными коэффициентами усиления, формируется сигнал . Первый (со стороны датчика 72) и второй (со стороны датчика 10) положительные входы сумматора 73 имеют коэффициенты усиления, равные 2 и 1, соответственно. В результате на его выходе формируется сигнал, равный . Все входы сумматора 77 положительны и имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 78 формируется сигнал ,

подаваемый на пятый отрицательный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный L/(KMKyip).

Дифференциаторы 80 и 107 и 115 используется для получения сигналов , и , соответственно. На выходе блока 81 формируется сигнал , а на выходе блока 115 - сигнал , подаваемые, соответственно, на шестой положительный и семнадцатый отрицательный входы сумматора 4, имеющие коэффициенты усиления, равные L/(KMKyip).

Первый (со стороны блока 82) и второй положительные входы сумматора 83 имеют, соответственно, единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный l/l2. В результате на выходе блока 84 формируется сигнал , а на выходе блока 110 - сигнал , подаваемые, соответственно, на седьмой отрицательный и пятнадцатый положительный входы сумматора 4, имеющие коэффициенты усиления, равные L/(KMKyip).

На выходе блока 85 формируется сигнал , подаваемый на восьмой отрицательный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный 3L/(KMKyip).

Датчик 86 измеряет ускорение . На выходе блока 88 формируется сигнал , подаваемый на девятый отрицательный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный L/(KMKyip), на выходе блока 91 - сигнал , подаваемый на десятый положительный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный gL/(KMKyl2ip), а на выходе блока 97 - сигнал , подаваемый на одиннадцатый положительный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный gL/(KMKyip).

На выходе блока 100 формируется сигнал , а на выходе блока 98 - сигнал . Первый и второй отрицательные входы сумматора 99 имеют коэффициенты усиления, равные . В результате на выходе блока 102 формируется сигнал , поступающий на двенадцатый положительный вход сумматора 4, имеющий коэффициент усиления, равный L/(KMKy).

На выходе блоков 105 и 106 формируются сигналы и , поступающие на тринадцатый отрицательный и четырнадцатый положительный и входы сумматора 4, соответственно, имеющие коэффициенты усиления, равные L/(KMKyip).

Первый положительный вход сумматора 4 (со стороны блока 3) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход (со стороны сумматора 13) - коэффициент усиления R/(KMKy). В результате на выходе сумматора 4 формируется сигнал , равный

Поскольку при движении электропривода достаточно точно соответствует Мстр, то сигнал , как несложно убедиться, обеспечивает превращение уравнения (2) с существенно переменными параметрами в уравнение с постоянными номинальными желаемыми параметрами, обеспечивающими рассматриваемому электроприводу заданные динамические свойства и показатели качества.

Таким образом, за счет введения дополнительных элементов и связей удалось обеспечить полную инвариантность рассматриваемого электропривода к эффектам взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора и моментам трения. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы этого электропривода. Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем использованы только типовые электронные элементы.

Самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, первый блок умножения, третий сумматор, первый усилитель и электродвигатель, 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 соединенные второй датчик скорости, второй блок умножения, третий блок умножения и четвертый сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом второго сумматора и выходом первого датчика скорости, третий вход - с выходом релейного элемента, подключенного входом ко второму входу третьего блока умножения и выходу первого датчика скорости, а выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика постоянного сигнала, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, первый косинусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика постоянного сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а выход - к четвертому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, и шестой блок умножения, второй вход которого через второй синусный 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 синусный функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения, а его выход - с шестым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков положения, четвертый синусный функциональный преобразователь и девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - к седьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй усилитель, пятый синусный функциональный преобразователь, десятый блок умножения, десятый сумматор и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через квадратор подключен к выходу третьего датчика скорости, а выход - к восьмому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого через последовательно соединенные третий усилитель и шестой синусный функциональный преобразователь подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго датчика положения и второго усилителя, седьмой синусный функциональный преобразователь и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а его выход - к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и тринадцатый сумматор, второй вход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора и выходу датчика массы, а выход - ко второму входу десятого блока умножения, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого датчика положения, последовательно соединенные третий датчик положения, восьмой косинусный функциональный преобразователь, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к девятому входу четвертого сумматора, последовательно соединенные девятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу первого датчика положения, шестнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и четырнадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятнадцатого блока умножения, последовательно соединенные десятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу девятого сумматора, и семнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, а выход - ко второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу седьмого задатчика постоянного сигнала, а второй - к выходу второго блока умножения, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, установленного на выходном валу электродвигателя, а выход - к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого через одиннадцатый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего датчика положения, двадцать первый блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик скорости, шестнадцатый сумматор, двадцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу седьмого сумматора, двадцать третий блок умножения, второй вход которого через двенадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу двенадцатого сумматора, семнадцатый сумматор, двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать пятый блок умножения, первый вход которого через первый дифференциатор подключен к выходу второго датчика ускорения и к первому входу девятнадцатого блока умножения, а второй - к выходу восьмого функционального преобразователя, и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к второму входу двадцать первого блока умножения и выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к шестому входу третьего сумматора, последовательно соединенные двадцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого блока умножения, восемнадцатый сумматор, и двадцать восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четырнадцатого блока умножения, а выход - к седьмому входу третьего сумматора, а также двадцать девятый блок умножения, выход которого подключен к восьмому входу третьего сумматора, последовательно соединенные четвертый датчик ускорения, тридцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости и второму входу девятнадцатого блока умножения, и тридцать первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к девятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу четвертого датчика скорости, и тридцать второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу семнадцатого блока умножения, а выход - к десятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать третий блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, тридцать четвертый блок умножения, второй вход которого через тринадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу третьего усилителя, а выход - ко второму входу семнадцатого сумматора, последовательно соединенные тридцать пятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу тринадцатого сумматора, и тридцать шестой блок умножения, второй вход которого через четырнадцатый косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго усилителя, а выход - к третьему входу семнадцатого сумматора, а также тридцать седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестнадцатого блока умножения, второй вход - к вторым входам двадцать седьмого и тридцать пятого блоков умножения и выходу четвертого датчика скорости, а выход - к одиннадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные тридцать восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу тридцать девятого блока умножения, первый вход которого через квадратор подключен к выходу второго датчика скорости, и сороковой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к двенадцатому входу третьего сумматора, а также сорок первый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого сумматора и второму входу тридцать третьего блока умножения, второй вход - к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу восемнадцатого сумматора, последовательно соединенные сорок второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а второй - к выходу второго датчика скорости, к вторым входам шестнадцатого и девятнадцатого сумматоров и к первому входу двадцать девятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу тридцать восьмого блока умножения, и сорок третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения и к второму входу тридцать девятого блока умножения, а выход - к тринадцатому входу третьего сумматора, а также сорок четвертый блок умножения, первый вход которого через второй дифференциатор подключен к выходу первого датчика ускорения и к второму входу тридцать восьмого блока умножения, второй вход - к выходу шестого сумматора, а выход - к четырнадцатому входу третьего сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные третий датчик ускорения, сорок пятый блок умножения и сорок шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восемнадцатого сумматора, а выход - к пятнадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные сорок седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу восьмого косинусного функционального преобразователя, сорок восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, и сорок девятый блок умножения, выход которого подключен к шестнадцатому входу третьего сумматора, последовательно соединенные пятидесятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу одиннадцатого синусного функционального преобразователя и второму входу сорок пятого блока умножения, и пятьдесят первый блок умножения, второй вход которого через третий дифференциатор подключен к выходу третьего датчика ускорения и к второму входу сорок девятого блока умножения, а выход - к семнадцатому входу третьего сумматора, и пятьдесят второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу сорок пятого блока умножения, второй - ко вторым входам сорок седьмого и пятидесятого блоков умножения и к выходу четырнадцатого сумматора, а выход - к десятому входу четвертого сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению производственным процессом. Многокоординатный цифровой интерполятор содержит блок программы, счетчик приращений, блок задания скорости, одноразрядные сумматоры и блоки двухкоординатной интерполяции.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности интерполяции.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат направлен на повышение точности и скорости автоматического обнаружения паллеты.

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Система управления технологическим процессом содержит: периферийное устройство управления состоянием процесса; беспроводный датчик контроля процесса на возникновение события; систему дистанционного управления, удаленную от периферийного устройства и включающую в себя первый контроллер, первую память, первый процессор и первый модуль беспроводного обмена данными.

Изобретение относится к автоматизированным системам разработки конструирования изделий, автоматизированным системам технологических процессов и станкам с числовым программным управлением.

Изобретение относится к сверлильно-клепальному оборудованию и может быть использовано при клепке криволинейных панелей. Автомат содержит верхнюю силовую головку, поддерживающе-выравнивающее устройство для панели, систему управления и три датчика-дальномера для измерения расстояния до поверхности панели.

Изобретение относится к устройству управления для использования в системе управления окружающим светом для управления окружающим светом, поступающим в пространство через отверстие.

Изобретение относится к способу управления роботами (3, 4) с соответствующими рабочими пространствами, включающими по меньшей мере одну общую область, с обеспечением управления движениями роботов и предотвращения контакта между ними в их общей области.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадраторы, дифференциатор и функциональные преобразователи: синусные и косинусные.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод содержит последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель, связанный непосредственно с датчиком скорости и через редуктор - с датчиком положения.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса получения микрокапсулированного холинхлорида из его водного раствора на основе активного адсорбента.

Группа изобретений касается управления работой насосной системы (НС), насосные агрегаты (НА) которой, например на площадях фонтанов, могут вводиться в эксплуатацию в разном количестве и эксплуатироваться с разным числом оборотов.

Изобретение относится к способу динамического управления техническими средствами. Осуществляют прием первой неформализованной входной последовательности символов, включающей идентификационный признак, вводят код размещения для проверки принятых последовательностей, аналогичным образом принимают другие неформализованные последовательности символов и записывают их в адрес постоянного запоминающегося устройства в соответствии с их кодом размещения, производят контроль всей совокупности принятых последовательностей, формируют команды управления при положительном результате проверки для использования их при изменении режимов работы технических средств.

В настоящем изобретении предлагается способ инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров добычи в скважине, добывающей текучую среду, содержащую нефть и воду, или инвертирования потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой и достижения одного или более требуемых параметров транспортировки в трубопроводе, транспортирующем текучую среду, содержащую нефть и воду, причем в скважине или транспортном трубопроводе имеется насос, при этом способ содержит следующие шаги: (а) уменьшают частоту вращения насоса до тех пор, пока не будет выполнена инверсия из потока с непрерывной нефтяной фазой в поток с непрерывной водной фазой или не будет достигнуто заданное условие остановки; (b) если инверсия не была выполнена на шаге (а), регулируют давление на устье скважины или давление на приемной стороне транспортного трубопровода для выполнения инверсии; (с) стабилизируют поток при условии, достигнутом на шагах (а) или (b); и (d) осторожно регулируют одно или оба из давления на устье скважины и частоты вращения насоса для достижения одного или более требуемых параметров добычи.

Изобретение относится к резервированным управляющим системам, в частности к системам для управления приводами. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности устройства и точности управления приводами за счет автоматического переключения на исправный канал при управлении нерезервированной нагрузкой (резервированной дублированием) и уменьшения влияния дестабилизирующих факторов на точность управления.

Группа изобретений относится к зарядке аккумуляторов электрического транспортного средства. Способ планирования зарядки электрического транспортного средства заключается в следующем.

Изобретение относится к способам управления системой транспортного средства с исполнительным механизмом, линейным или нелинейным. Сформированную псевдоинверсную кусочно-билинейную модель адаптируют на основании выходного сигнала регулятора с обратной связью для улучшения опережающего регулирования.

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Система связи управления удаленными объектами содержит соединенные прямую и передаточную среду, идентификатор, формирователь регулирующего воздействия.

Изобретение относится к устройству (аппарату) и к способу для управления транспортной сетью. Техническим результатом является улучшение функционирования транспортной сети для оптимизации добычи нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к системе управления автоматизированных электроприводов. Устройство для управления электромеханической системой содержит первый элемент сравнения, регулятор, второй элемент сравнения, силовой преобразователь, измерительный блок, безынерционное звено обратной связи по скорости с коэффициентом передачи K1, безынерционное звено обратной связи по току с коэффициентом передачи K2, безынерционное звено обратной связи по напряжению с коэффициентом передачи K3, блок обратной связи, усилитель и блок интеграторов.

Группа изобретений касается управления работой насосной системы (НС), насосные агрегаты (НА) которой, например на площадях фонтанов, могут вводиться в эксплуатацию в разном количестве и эксплуатироваться с разным числом оборотов.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, датчики ускорения, датчик массы, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадратор, дифференциаторы, релейный элемент, усилители и функциональные преобразователи: синусные и косинусные. В изобретении дополнительные блоки, а также соответствующие связи обеспечивают полную инвариантность электропривода манипулятора к эффектам взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора и моментом трения, что позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы этого электропривода. Технический результат заключается в обеспечении полной инвариантности показателей качества электропривода к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки. 2 ил.

Наверх