Введение к работе
Актуальность проблемы. При создании гибких, автоматизированных производств (ГАП) важи'ейшай роль принадлежит электроприводу. Один из путей повшения производительности ГАП и их отдельных звельев* в частности промыпиенных роботов (ПР), основан на построении автоматизированного технологического комплекса с прямым-цифровым управлением приводами управляемых координат и технологическими параметрами, с использованием микропроцессорных-.(МП) ' устройств, микроЭШ и быстродействующих электроприводов (ЗП) о . высокомоментныма двигателями (ВМД). Применение МЛ средств позволяет реализовывать нелинейные п адаптивные законы управленая, в результате чего достигается повышение точности и быстродействия ЭП.
Быстродействие тиристорних ЭП с БВД таково, что начинают проявляться особенности тиристорного преобразователя - неполная управляемость и дискретность управления. Характеристики ЭП получаются существенно нелинейными, как статические, так и динамические. Повышается вероятность Возникновения в ЭП различного рода автоколебаний..Откуда возникает задача исследования этих колебаний и обеспечения устойчивости проектируемых ЭП. .
. Существующие методики синтеза регуляторов тиристорних ЭП основаны на последовательности следующих действий: выбираются параметры линеаризации пли определяется устройство компенсации нелинейности, а затем различными.извеетнымя способами определяются ішраметрн корректирующего устройства. Качество полученного, результата зависит от выбранных параметров линеаризации 'и учета нелинейное тей, определяющих ''поведение системы в целом и могущих влиять на возникновение автоколебаний. Практическая.реализация такого устройства'управления ЭП, состоящего как "бы из двух частей повторяет реализацию в аналоговом виде, обладает при этом большим временем ..вычислительного, запаздывания и не учитывает' особенности и возмоаности Ш средств. Отсюда вытекает актуальность исследований и разработок математической модели ЭП с -тиристорним преобразователем, учитывающей его особенности, методики синтеза корректирующих устройств на основе этой модели, выполняющих фикции"линеаризации и управления одновременно, в результате, чего уменьшается время запаздывшшя управлшцего
воздействия и более еффективно используются возможности МП.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертадионной работы является разработка и исследование микропроцессорных систем электропривода, промышленных роботов, отличающихся повышенны! быстродействием, которое достигается благодаря применению новой методики синтеза, основанной на использовании нелинейной математической модели МП ЭП с тиристорним преобразователем.
для достижения указанной цели решались следующие основные задачи:
-
Разработка математической модели микропроцессорной системы ЭП о учетом дискретности в канале управления и основных нелинейностей, присущих тиристорному преобразователю.
-
Разработка методики параметрического синтеза тиристорного ЭП ИР с использованием предложенной нелинейной математически! модели.
-
Создание программных и аппаратных средств, реализующих предлагаемую методику.
Методы исследования. При выполнении работы, использовались методы и алгоритмы численного анализа нелинейных систем, методы нелинейного, математического программирования.
Научная новизна. В диссертации получены следующие научные результаты:"
1, Разработано математическое описание.Микропроцессорной .
системы ЭП ПР с тиристорним преобразователем, учитывающее влияю
работы МП устройства управления на работу ЭП* а также учитнвают-
щее' основные нелинейности преобразователя: неполную управляемое
дискретность управления, наличие режима-прерывистого и.непрерыв
ного тока, бестоковую паузу пря реверсе. .
2. Предложена инженерная методика синтеза регуляторов сле
дящего ЭП для систем ПР, основанная на оптимизационной процедурі
Хука-Дживса, с использованием разработанной нелинейной математи
ческой модели, позволяющая повысить быстродействие и точность Э]
3,-Разработаны аппаратные и программные средства реализующие предлагаемую методику.
Практическая ценность." Практическая ценность работы заключается в-том, что
- предложенное математическое описание МП ЭП с тиристорним
преобразователен учитывает дискретность канала управления, нелинейности преобразователя, в результате чего удается оценить влл-шие на переходный процесс периода квантования регулятора, момента выдачи управляющего сигнала в течение, этого периода, длительности бестоковой паузы, разрешающей способности датчика по-гожвпия, изменения коэффициента передачи в зависимости от режп-га. работы и величины нагрузки,
с использованием полученного математического описания ЫП ЭП разработано программное средство, которое в диалоговом режи-«е позволяет исследовать работу ЭП при различных параметрах нс-юлнительного механизма, силовой части, а также паршлетрах и їтруктуре корректирующей части,
в результате исследования предложен нелинейны! регулятор зкороста, позволяющий повысить качество регулирования ЭП, .
на основании предложенной модели разработана методика зинтеза нелинейного регулятора, которая позволяет автокатизирс— їать решение задачи, повысить качество регулирования, уменьшить эремя вычислительного запаздшзания.
Практическая реализация. Теоретические, и практические результаты диссертации использованы в учебном процессе и НИР., про— зодкмнх на кафедре РАПС ЛЗТИ им. В.И.Ульян^ла /Ленина/. Научные эезультаты-доведены до конкретных техтгческих устройств, на часть которых получены авторские свидетельства и положительные решения на изобретения. Получено положительное решение па изобретение ЭН з нелинейным регулятором, макет которого внедрен в учебном процессе. Разработаны и внедрены в ЧПУ СКАН - 5 интерфейс датчика . тока и датчик проводимости вентилей, на который также патучено положительное реяташе па изобретешь. Система ЧПУ СКАН - 5 отмечена серебрянкой медалью ВДНХ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II .Всесоюзном семинаре "Роботы и гибкие произ-водствешше системы" /Челябинск, ,1988г./, на-II Дальневосточной региональной научно-практической конферешшг "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических*процессов промышонннх предприятий". /Комсомольск-на-Амуре, 1989г./, научно-техш:ческях конференциях щюфессорско-іфеподавательского состава ЛЭТИ им.В.И.Улькнова /Легаша/ /Ленинград, 1987-1990гг. '
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печа ных работ и получено 3 авторских свидетельства.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 162 страницы, в том числе 82 страницы основного текст 64 страницы рисунков, список литературы из 81 наименования и II страниц приложений.
