Анализ функциональной и структурной схемы следящей системы промышленного робота. Построение математической модели отдельных звеньев системы. Описание процесса синтеза корректирующего звена сервопривода, а также регулятора положения следящего привода.
Аннотация к работе
Если при анализе структура и параметры заданы, а ищут или рассматривают поведение системы в заданных условиях, то в задаче синтеза задание и цель меняются местами. Однако реализация систем с переходным процессом, заданным чрезмерно жестко, как правило, оказывается весьма трудной: система получается неоправданно сложной и зачастую нереализуемой, в то время как небольшое отступление от заданной кривой может привести к существенному упрощению структуры. Задание кривой переходного процесса не исключено: им обычно пользуются при синтезе систем сложной структуры, когда требуется регулирование нескольких координат. Решение первой задачи в большинстве случаев сводится к определению требуемого общего коэффициента усиления системы и, в случае необходимости,-вида корректирующих средств, повышающих точность системы. Решение второй задачи - обеспечение приемлемых переходных процессов - оказывается почти всегда более трудным вследствие большого числа варьируемых параметров и многозначности решения задачи демпфирования системы.Роботы обеспечивают автоматическую работу комплексов технологического оборудования, координированное функционирование большого числа локальных систем управления. Необходимость в групповом управлении вызвана потребностями комплексной автоматизации многофункциональных участков технологического оборудования или сложных многосвязных технологических циклов промышленного производства. Робот как объект управления представляет собой сложную электромеханическую систему, состоящую из многозвенной механической конструкции (рабочего механизма), исполнительного устройства и электронной системы управления. Исполнительное устройство включает совокупность приводов с соответствующими датчиками обратной связи, усилительными, преобразующими и корректирующими элементами. Задача управления роботом заключается в формировании управляющих воздействий для исполнительных двигателей, обработка которых гарантировала бы прохождение захватным устройством манипулятора заданной пространственной траектории с заданной точностью.В соответствии с требуемыми условиями производственного процесса кинематические звенья и захватное устройство промышленного робота (ПР) должны перемещаться в пространстве по заданным траекториям. Такое перемещение в автоматическом режиме осуществляется в современных роботах с помощью системы управления, которая представляет собой сложный взаимосвязанный комплекс следящих систем управления положением звеньев манипулятора - следящих приводов. В общем случае, структура отдельной следящей системы промышленного робота (ССПР) может быть представлена функциональной схемой, изображенной на рисунке 1.2.1 На схеме приняты обозначения: 3Э - задающий элемент, формирующий задающее воздействие по угловому положению; КЭ2, КЭ1 - корректирующие элементы; УПЭ1, УПЭ2 - усилительно-преобразующие элементы; ИД - исполнительный двигатель; МП-механическая передача; ДС - датчик скорости; ДП - датчик положения; СЭ1, СЭ2 - сравнивающие элементы; О - объект управления (исполнительный орган манипулятора); Мвн(t) - момент внешних сил; q(t) - реальное угловое положение звена.В данном пункте курсовой работы стоит задача получить математическое описание двигателя постоянного тока. Во временной области математическая модель двигателя может быть записана следующим образом: (2.1) где ? - угловая скорость вращения вала двигателя; Разрешим каждое из уравнений (2.1) относительно производных: выражаем производные и получаем систему дифференциальных уравнений: (2.2) Передаточная функция W5(s) получается из второго уравнения (2.9): (2.11) Теперь, учитывая момент Mc и принимая =0, найдем передаточную функцию Wc от возмущения до выхода c помощью второго уравнения (2.9): (2.13)Для этого сперва получим передаточную функцию сервопривода по управлению: , где - ПФ сервопривода без коррекции. Теперь построим переходной процесс (ПП) для и определим прямые показатели качества сервопривода.Решение задачи синтеза корректирующего звена можно разбить на две подзадачи: промышленный робот привод регулятор В приведенной на рисунке 3.2 схеме W2(s) разбиваем на два звена W21(s), которое будет решать подзадачу точности сервопривода, и W22(s), которое будет решать подзадачу качества сервопривода.Точность в системах автоматического управления определяется коэффициентами установившихся ошибок. Общее значение ошибки в установившемся режиме может быть записано в виде суммы: e (t®?) = e0 e1 e2 ?, где e0 - статическая ошибка, e1 - скоростная ошибка, e2 - ошибка по ускорению. Эта сумма может быть представлена в виде: e (t®?) = С0U(t) С1U’(t) С2U’’(t) … , где C0 - коэффициент статической ошибки, С1 - коэффициент скоростной ошибки, С2 - коэффициент ошибки ускорения. Так как исследуемая САУ должна быть астатической первого порядка, то статическая ошибка e0 =0, так как известно, что астатизм прядка i полностью подавляет ошибки вплоть до ei-1.
План
Содержание
Введение
1. Краткое описание целей функционирования и принципов работы следящей системы промышленного робота
1.2 Функциональная схема следящей системы промышленного робота
2. Математические модели отдельных звеньев следящей системы промышленного робота
2.1 Математическая модель исполнительного двигателя
2.2 Структурная схема системы в целом
3. Синтез корректирующего звена сервопривода
3.1 Анализ качества сервопривода
3.2 Определение параметров корректирующего звена
3.2.1 Задача точности
3.2.2 Задача качества
3.2.2.1 Построение ЛАЧХ неизменяемой части системы
3.2.2.2 Построение ЛАЧХ желаемой части системы
3.2.2.3 Построение ЛАЧХ корректирующего звена и переход к передаточной функции корректирующего звена
3.3 Определение прямых показателей качества системы с корректирующим звеном
3.4 Разработка электрической схемы корректирующего устройства сервопривода
4. Синтез регулятора положения следящего привода
4.1 Построение области устойчивости исследуемой САУ по параметру настройки регулятора положения
4.2 Анализ устойчивости САУ следящего привода
5. Установление возможности возникновения автоколебаний в нелинейной САУ следящего контура