Введение к работе
Актуальность темы Разработка робототехнических систем, выполняющих сложные технологические операции связана с планированием траектории движения инструмента с широкими диапазонами изменения обобщенных координат и скоростей, построением сложных математических моделей и использованием усовершенствованных инженерных методов расчета Следует учитывать тот факт, что большинство технических систем описываются нелинейными дифференциальными уравнениями Это требует нового подхода к исследованию дифференциальных уравнений, описывающих поведение нелинейных систем Такой подход предусматривает решение обратной задачи динамики манипулятора, определение областей устойчивости и неустойчивости программного движения, нахождение амплитудно-частотных характеристик колебательных режимов, возникающий в окрестности критических значений параметров манипулятора, синтез дополнительных управляющих воздействия для гашения и ограничения колебаний
Цель исследования синтез оптимальной системы управления роботом-манипулятором на основе пантографного механизма, осуществляющего перенос сопла для набрызга бетонной смеси
Для достижения этой цели в диссертационной работе решаются следующие задачи
Создание математической модели робота-манипулятора на основе уравнений Лагранжа II рода, полученных в аналитическом виде с помощью современных пакетов символьной алгебры
Синтез программного управления движением манипулятора по заданной траектории методом обратных задач динамики
Исследование устойчивости программного движения манипулятора по первому приближению
4. Нахождение АЧХ колебательных режимов, ответвляющихся от
основного движения
5, Синтез стабилизирующего управления - расчет дополнительных
управляющих воздействий, позволяющих погасить или ограни
чить амплитуды колебаний в окрестности критических значений
параметров манипулятора
Методы исследования При решении основных задач использованы: методы аналитической динамики для составления уравнений движения манипулятора (уравнения Лагранжа II рода), метод Ляпунова-Шмидта для нахождения областей устойчивости программного движения и АЧХ колебательных режимов, ответвляющихся от основного движения, методы теории оптимального управления, современные информационные технологии в области символьной математики
Научная новизна работы заключается в
1 Построение уточненной модели робота-манипулятора, созданного
на базе пантографного механизма
2 Применении модифицированного метода Ляпунова-Шмидта, к
сложной нелинейной системе уравнений, описывающих поведе
ние механизмов с замкнутой кинематической цепью
Практическая ценность. Полученные в работе методы и алгоритмы могут быть использованы для расчета динамических характеристик манипуляторов на базе замкнутых кинематических цепей, построения аппаратной и программной части систем управления ими.
Полученные результаты могут быть использованы в учебных курсах «Теория автоматического управления», «Управление в робототехнических системах», «Проектирование роботов» при подготовке инженеров по специальностям «Роботы и робототехнические системы» и «Мехатроника»
Апробация работы По результатам работы сделаны доклады на следующих конференциях и семинарах
1 Ежегодных научных конференциях кафедр «Теоретическая механика» и «Высшая математика», ФМФ ЮРГТУ (НПИ) 2004-2005 г
2. «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» Абрау-Дюрсо, база отд «Энергетик» 23-27 мая 2005 г
«Математические методы в технике и технологиях», XVIII международная научная конференция Казань, КГТУ, 31 мая - 2 июня 2005г
«Математическое моделирование и биомеханика в современном университете», пос Дивноморск 28 мая - 1 июня 2007 г
Публикации По теме диссертации опубликовано 6 статей в центральных журналах и сборниках трудов вузов
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 97 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 125 наименований
