Введение к работе
Актуальность темы. Ускорение научно-технического прогресса в промышленном производстве связано с созданием гибких производственных систем ( гпс ), которые являются эффективным средством повышения производительности труда и сокращения объемов незавершенного производства, экономии производственных площадей и улучшения условий труда. Внедрение гпс позволяет существенно сократить период создания и промышленного освоения новой техники, оперативно и с минимальными затратами средств осуществлять модернизацию отрасли. Создание и промышленное внедрение гас в условиях серийного машиностроительного производства позволяет в 1,5 - 1,8 раза повысить эффективность оборудования с чпу по сравнению с индивидуально используемыми станками. Кроме этого на 30 % ( в среднем ) снижаются капитальные затраты и себестоимость продукции.
Неотделимой составной частью ГПС, помимо технологического оборудования, контрольно - измерительных комплексов, систем управления и других устройств, является межоперациоиный транспорт ( МОТ ). К нему относятся различные транспортные устройства - тележки, конвейеры, штабелеры, краны, а также роботы - манипуляторы. В функции МОТ входят: подача заготовок к технологическому оборудованию; передача деталей на последующие операции и склад; перемещение технологического оборудования, приборов и инструмента при переналадке гибкого производства', удаление отходов и брака от технологического оборудования. Гибкость всего автоматизированного производства в значительной степени определяется способностыо МОТ в полной мере и с высоким качеством выполнять свои функции. Эффективное совмещение функций транспортных устройств и роботов достигается за счет применения универсального оборудования - мостовых кранов с автоматическим управлением. Существенным недостатком различных видов кранов, которые в настоящее время используются в промышленности, является гибкий подвес груза. Этот недостаток не позволяет существенно повысить быстродействие транспортного механизма и точность его позиционирования, а также исключить участие человека в процессе транспортировки.
В этой связи весьма актуальной становится задача разработки законченного ус
тройства ( модуля ) для замены гибкого тросового подвеса в различных крановых м
ханизмак. Решение этой задачи необходимо выполнять на основе агрегатно - модул
ного принципа построения устройства, что позволит его использовать и в качесп
одной из степеней подвижности в роботах - манипуляторах для ГПС.
Целью диссертационной работы является разработка элекгромеханическог модуля с высокими технико-экономическими характеристиками для выполнения m ремещений в условиях ГАП.
Для достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие о< новные задачи:
-
Разработаны принцип действия и конструкции модуля - телескопического тран< портирующего устройства ( ТТУ ) для точного позицирования ( 3 базовые конст рукции защищены авторскими свидетельствами );
-
Разработана методика проектирования ТТУ различных модификаций и выполнен оптимизация электромеханических параметров модуля по критерию бьістродейсі вия;
-
Сформулированы принципы построения и проведены расчеты параметров матема тических моделей ТТУ;
-
Разработана инженерная методика расчета параметров оптимального регулятора і критерии - точность и быстродействие) для электропривода модуля;
-
Определен алгоритм, получена методика расчета и оптимизации параметров режи ма гашения колебаний рабочего органа ТТУ при перемещениях.
Методы исследования. При выполнении работы использовались аналитические методы исследования. Анализ свойств, синтез регуляторов и расчеты сделаны на ЭВМ Проводились также эксперименты на макетных образцах. Математическая моделі объекта ( ТТУ) построена на основе уравнения Лагранжа Ж.Л.. 2-го рода, использовались нормальная и матричная формы записи уравнений состояния. Для оптимизации параметров и режимов работы разработанного модуля применялся принцип максимума Л.С .Понтрягина. Оценка уровня автоколебаний релейной системы выполнена по методике, предложенной Я.З. Цыпгашым. При работе на ЭВМ ис-
пользовался комплект специальных программ для расчета и исследования АСУ ТП, разработанный АВ. Башариным и Ю.В. Постниковым. Экспериментальные исследования макетного образца ТТУ проводились с использованием современной измерительной аппаратуры с элементами автоматизации обработки результатов эксперимента.
Научная новизна работы состоит в решении главной задачи - разработки нового класса мехаїшзмов позиционирования. Это подтверждено авторскими свидетельствами [1,2,3].
1. Для электромеханического модуля ТТУ разработана методика расчета и оп
тимизации параметров и режимов работы, позволяющая спроектировать
межоперационный транспорт для ГАП с высокими требованиями по быстро
действию и точности перемещения
2. Кроме этого найдены решения ряда задач, связанных с главной: показаны
принципы построения и выполнен расчет параметров математических моде
лей ТТУ с различной степенью точности;
3. Разработаны алгоритм, методика расчета и оптимизация способа гашения ко
лебаний рабочего органа модуля при позиционировании (авторское свиде
тельство № 1800879);
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный электромеханический модуль может быть использован для замены гибкого ( нежесткого ) подвеса груза в различных подъемно - транспортных механизмах.
-
Эта замена позволяет использовать существующее оборудование в различных автоматизированных производствах - цехах, участках, линиях.
-
Кроме этого модуль ТТУ может служить одной из степеней подвижности различных роботов - манипуляторов используемых в промышленном производстве.
3. В работе сформирована методическая и информационная база для проекти
рования серий подобных модулей, выработаны рекомендации для разработ
чиков.
-
Математические модели, используемые в работе, применимы для исследования различных электромеханических систем до 8-ого порядка включительно.
-
Предлагаемый способ гашения колебаний может найти применение в самых различных транспортных механизмах., как с автоматическим,так и с ручным управлением.
-
Используемые в научной работе при построении оптимального регулятора
подходы и методики, применимы для практического решения подобных задач широкого круга объектов с переменными параметрами.
Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы были использованы при проведении научно- исследо- вательских хоздоговорных работ кафедры электропривода и электрического транспорта ИрГТУ:
Исследование быстродействующих многозвенных систем электропривода с упругими связями для АСУ ТП ( № 02840018374 );
Разработки и исследование МОТ для ГАП ( № 01840041336 );
Разработка системы группового управления оборудования ГАП и РТК ( № 01860063973 ).
Методики проектирования и программы расчета на ЭВМ используются в учебном процессе ИрГТУ при проведении НИРС, курсового и дипломного проектирований студентов машиностроительного и энергетического факультетов.
Апробация работы. Основные результаты научных исследований докладывались и обсуждались на конференциях:
Повышение эффективности производства и использование электрической энергии в условиях Сибири. Иркутск.-1990 - 2000 гг.;
Автоматизация электроприводов и оптимизация электроснабжения. Красноярск.- 1990 г.
Проблемы экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов. Новосибирск.- 1990 г.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в четырех авторских свидетельствах, семи статьях, тринадцати тезисах докладов на научно-технических конференциях.
Структура и объем работы .Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 112 наименований и 2 приложений. Общий объем составляет 197 страниц/: 185 страниц основного текста, 12 страниц приложений. Работа иллюстрирована 48 рисунками в основной части и 4 рисунками в приложениях.
