Введение к работе
Актуальность проблемы. На сегодняшний день одним из основных Элементов автоматизированного производства являются промышленные манипуляторы:. Управление движением такими электромеханическими объектами является весьма сложной задачей йз-эа инерционного взаимного влияния мезду звеньями и упругости в механических передачах. Одним из основных режимов работы таких объектов /.наряду с позиционным и цикловим / является контурный режим, характеризующийся добротностью воспроизведения траектории движения,под которой понимается отношение модуля контурной скорости к модулю контурной ошибки.
Большое количество выпускаемых манипуляторов оснащено ло-' кальными системами управления электроприводами, в целом.не учитывающие взаимодействия между отдельными координатами, что. конечно, сильно сказывается на снижении добротности системы.
Для уменьшения влияния таких нелинейных эффектов, как упругость, зона нечувствительности и трения в редукторах,- современные манипуляторы оснащаются непосредственными электроприводами. Такой прием упрощает задачу управления, однако, усиливает э$фект взаимного влияния инерционных, центробежных, корио-лисовых и гравитационных нагрузок, которые непрерывно изменяются во время движения-; Таким образом,, возникает необходимость в . компенсации влияния указанных инерционных характеристик с целью повышения добротности и показателей качества в целом.
В последние годы появилось значительное число публикаций и научных исследований, посвященных результатам поиска принципов компенсации указанных взаимодействий. При этом, главная задача управления сводится к формированию нелинейных алгоритмов в реальном масштабе времени. Практически все существующие алгоритмы тре.-буют очень больших временных вычислительных Затрат, что затрудняет 'их-практическое применение.
Изложенное позволяет отнести исследования по теме диссертации к задачам, решение которых имеет несомненную практическую ценность и актуальность.
Цель работы. Разработка теоретической базы нового подхода к глобальному управлению динамикой манипулятора как к задаче управления взаимосвязанными электроприводами с целью повышения
- г -
точностных характеристик воспроизведения программных траекторий.
Для достижения поставленной цели в работе формулируются обосновываются и выполняются следущие этапы исследования:
-
Изучаются возможные принципы построения контурных систем управления электроприводами и выявлются их отрицательные стороны.
-
Анализируются основные кинематические схемы манипуляторов и выявляются взаимовлияния между их звеньями.как .по моментам инерции так и по центробежным и кориолисовым моментам.
-
Разрабатывается методика расчета максимального инерционного взаимовлияния координат по центробежным и кориолисовым моментам.
-
Разрабатывается алгоритм вичесления ожидаемой ошибки по скорости, вызванной моментом возмущения от центробежных и кориолисовых моментов.
-
Выполняется математическое моделирование с целью проверки теоретических положений.
Методы исследования. Теор*. деские исследования базируются на использования : структурно-параметрического представления математических моделей; методов аналитического конструирования регуляторов; принципа подчиненного управления электроприводами.
Теоретические результаты подтверждены результатами численных экспериментов, проведенных на ЭВМ на примере двухстепенного манипулятора с кинематикой типа $>CARA
Научная новизна и положения, выносимые на задиту;
-
Способ расчета максимального значения инерционного взаимного влияния по центробежным и кориолисовым моментам для широкого класса промышленных манипуляторов.
-
Синтез системы управления с глобальным.регулятором скорости, инерционные взаимодействия звеньев в соответствии с математическим описанием объекта управления.
-
Способ расчета ожидаемой ошибки по скорости и определение условий введения прямой компенсации.влияния центробежных и нориолисовых моментов для ангулярных промышленных роботов в зависимости от конструктивных параметров, механизма и технологичес-
кой скорости для получения требуемых точностных характеристик.
-
Разработана диалоговая математическая модель 2-х степенного манипулятора, позволяющая синтезировать глобальный регулятор скорости и выполнять имитационное сравнительное исследование базовых и предлагаемых способов управления.
-
Результаты математического- моделирования системы .управления 2-х-звенного манипулятора. - .
Практическая ценность. Приближенные формулы расчета максимальных значений взаимных влияний координат манипуляторов могут быть использованы и на стадии конструирования механической системы для уменьшения эффекта инерционных нагрузок.
Полученные на' основе предложенного подхода результаты позволяют строить" динамически развязанное управление электроприводами роботов,' как сгожных нелинейных многомерных объектов, что, в овою-очередь, позволяет повысить их точность и быстродействие . при отработке заданных траекторий.
При этом лроцесс синтеза системы управления может быть ав-томатизирован.на базе предложенной диалоговой имитационной модели.-..
Научные результаты, полученные в работе, доведены до конкретных технических решений, часвь которых может быть ИСПОЛЬЭОт вана при выполнении НИР и ОКР,
Апробация работы-; Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на научно - технических конференциях профессорско-преподавательского состава государственного электротехнического университета имени В.И.Ульянова /Ленина/ /г. Санкт-Петербург, Ї992 —1994гг./.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована одна научная статья.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, че.тнрех разделов с выводами, заключения, списка литературы, включающего 60 наименований, и одного приложения. Основная часть работы изложена на ПО страницах. Работа содержит 53 рисунка и 4 таблицы.
