Распределенная система терминального управления техническим объектом - Дипломная работа

1.1 Функциональные требования к системе 1.4 Требования к экспериментальной модели 2.2 Основные методы и уровни дистанционного управления манипуляционными роботами 2.3 Командное управление манипуляторами и роботами на исполнительном уровне Концепция распределенной системы терминального управления робототехническим комплексом8.1 Анализ условий труда оператора ЭВМ в компьютерной лабораторииВ этом случае оператор, осуществляющий контроль и управление системой, и объект управления (робототехническая система), находятся на значительном удалении друг от друга, достаточном для обеспечения безопасности оператора. В подобных робототехнических системах оператор подключается к управлению лишь в моменты выполнения наиболее сложных действий манипуляционного робота. На высшем, интеллектном уровне управления осуществляется формирование алгоритма выполнения каждой операции с учетом общих задач технологического процесса и обстановки в зоне проведения работ. Запрограммированные элементы операций могут сочетаться в различных комбинациях, причем необходимая последовательность их выполнения задается каждый раз либо программным путем, либо в супервизорном режиме, когда оператор с помощью пульта управления выполняет переключение программ или вызывает целый их цикл для обеспечения запрограммированных операций (принять исходное положение, взять инструмент и прибыть в заданную точку рабочей зоны и т. п.). В то же время управление локальными движениями в кистевых суставах, как правило, требует учета воздействий со стороны объекта работ, поэтому такое управление рационально осуществлять в дистанционном режиме с очувствлением по значению этого силового воздействия.(7.2) где коэффициент сложности ПС ВТ Ксл рассчитывается по формуле: , (7.3) где k1 - коэффициент, учитывающий уровень повышения сложности по дополнительным характеристикам ПС ВТ. k1=0.18 (коэффициент, учитывающий уровень повышения сложности ПС ВТ, обладающей оптимизационными расчетами, обеспечением настройки ПС ВТ на изменение структур входных и выходных данных, реализации особо сложных инженерных и научных расчетов), ; ,[чел-дни] (7.4) где удельный вес трудоемкости стадии разработки в общей трудоемкости - Lтз=0.09 поправочный коэффициент, учитывающий степень новизны ПС ВТ - Кн=0.8. , [чел-дни] (7.5) где удельный вес трудоемкости стадии разработки в общей трудоемкости - Lэп=0.07, поправочный коэффициент, учитывающий степень новизны ПС ВТ - Кн=0.8. ,[чел-дни] (7.6) где удельный вес трудоемкости стадии разработки в общей трудоемкости - Lтп=0.07, поправочный коэффициент, учитывающий степень новизны ПС ВТ - Кн=0.8. , (7.7) где удельный вес трудоемкости стадии разработки в общей трудоемкости - Lрп=0.61, поправочный коэффициент, учитывающий степень новизны ПС ВТ - Кн=0.8 поправочный коэффициент, учитывающий степень использования в разработке типовых (стандартных) программ ПС ВТ - Кт=1.00.При реализации данного ПП, с учетом рассчитанных выше экономических величин (цена, капитальные затраты, экономическая эффективность) возможно получение прибыли в размере 615.94 грн. по истечении пяти лет.Тип помещения - лаборатория, которая имеет следующие характеристики: площадь S = 4 ? 4= 16 (м2); объем V = 4 ? 4 ? 4 = 64(м3) , что соответствует действующим санитарным нормам ДНАОП 0.00-1.31-99 [21], где приведены минимальные нормы на одно рабочее место: 1) S1 = 6 м2 Приведем краткую характеристику видов выполняемых работ: a) работы с клавиатурой и дисплеем: 1) связанные с введением большого объема информации с клавиатуры; Один из светильников расположен локально над рабочим местом. Мероприятия, которые рекомендуется проводить для соблюдения СНИП II-4-79: не реже одного раза в год проверять соответствие освещенности на рабочей поверхности нормам искусственного освещения; очищать светильники не реже одного раза в три месяца; протирать окна не реже, чем два раза в год. Освещение рабочих мест в помещении для работы распланировано так, чтобы свет не падал прямо в глаза, отсутствовали мерцающие тени, «мигание» люминесцентных ламп, яркость была распределена равномерно.Разработанное программное обеспечение должно эксплуатироваться на IBM PC/AT совместимых компьютерах в помещении, соответствующем санитарным нормам, а именно: площадью не менее 16 м2 и объемом воздуха 15 м3.В рамках дипломного проекта разработана концепция распределенной системы терминального управления робототехническим комплексом, оперирующем в зоне опасной для жизни человека. Для определения коэффициентов терминального управления разработана функция вычисления коэффициентов на двух языках программирования (язык m-скриптов и на языке C ).

Календарный план

№ Стадии разработки Этапы разработки Начало разработки Конец разработки

1 Исследовательские работы Анализ предметной области и обоснование необходимости разработки 01.02.2005 14.02.2005

2 Работа над проектом Разработка структуры проекта, концепции и логической структуры 14.02.2005 07.03.2005

3 - “ - Разработка методического обеспечения 07.03.2005 21.03.2005

4 - “ - Разработка алгоритмического и программного обеспечения 21.03.2005 18.04.2005

5 - “ - Тестирование и отладка ПО 18.04.2005 09.05.2005

6 - “ - Разработка разделов проекта, связанных с экономическим обоснованием разработки, гражданской обороной и охраной труда 09.05.2005 23.05.2005

7 - “ - Оформление и подготовка проекта к защите 23.05.2005 06.06.2005

Содержание

1. Постановка задачи

1.1 Функциональные требования к системе

1.2 Требования к программному обеспечению

1.3 Требования к ЭВМ

1.4 Требования к экспериментальной модели

2. Обзор методов дистанционного управления

2.1 Роль дистанционно управляемых систем

2.2 Основные методы и уровни дистанционного управления манипуляционными роботами

2.3 Командное управление манипуляторами и роботами на исполнительном уровне

2.4 Дистанционно-автоматическое управление манипуляционными роботами

3. Методы поиска терминального управления

3.1 Вариационная постановка задачи

3.2 Чисто терминальная постановка задачи

3.3 Синтез терминального управления, реализующего заданное движение системы

4. Концепция распределенной системы терминального управления робототехническим комплексом

4.1 Общая концепция РСТУ робототехническим комплексом

4.2 Концепция системы передачи управляющих команд

4.3 Концепция специализированного ПО РСТУ

5. Разработка экспериментальной модели РСТУ робототехнического комплекса

5.1 Назначение экспериментальной модели РСТУ

5.2 Построение экспериментальной модели

5.3 Численное моделирование и анализ исполнительной системы робота манипулятора

6. Разработка программного обеспечения системы терминального управления техническим объектом

6.1 Выбор среды разработки

6.2 Функциональные возможности ПО РСТУ

6.3 Требования к персональной ЭВМ

6.4 Руководство пользователя

6.5 Описание основных функций

7. Технико-экономическое обоснование дипломного проекта

7.1 Маркетинговые исследования проектируемого продукта

7.7.1 Потребительская ценность продукта

7.1.2 Портрет потребителя

7.1.3 Сегментация рынка

7.1.4 Оценка рыночной направленности

7.1.5 Конкурентоспособность программного продукта

7.2 Определение затрат на проектирование программного продукта

7.2.1 Расчет трудоемкости

7.2.2 Расчет себестоимости часа машинного времени

7.2.3 Расчет сметы затрат на проектирование

7.3 Формирование цены предложения

7.4 Расчет капитальных затрат

7.5 Расчет эксплуатационных расходов потребителя

7.6 Оценка эффективности проектируемого программного продукта.

7.6.1 Определение показателей чистого денежного потока

7.6.2 Определение показателей чистой текущей стоимости

8. Охрана труда и окружающей среды

8.1 Анализ условий труда оператора ЭВМ в компьютерной лаборатории

8.2 Расчетная часть

8.2.1 Проектирование естественного освещения производственных помещений

8.2.2 Проектирование искусственного освещения производственных помещенийПри реализации данного ПП, с учетом рассчитанных выше экономических величин (цена, капитальные затраты, экономическая эффективность) возможно получение прибыли в размере 615.94 грн. по истечении пяти лет. Интегральный экономический эффект ПП составляет 615.94 грн., что делает его доступным для предприятий и организаций. С учетом того, что капитальные затраты составляют 412.08 грн., ПП окупается на третьем году.

Таким образом, проведенное маркетинговое исследование и расчеты показали, что разработка проекта «Проектирование ПО для терминального управления техническим объектом» целесообразна с экономической точки зрения.Разработанное программное обеспечение должно эксплуатироваться на IBM PC/AT совместимых компьютерах в помещении, соответствующем санитарным нормам, а именно: площадью не менее 16 м2 и объемом воздуха 15 м3. В производственном помещении в дневное время должно быть обеспечено достаточное естественное освещение, для чего необходимо расположить два окна размером 2х2 м2, а в темное время суток - искусственное освещение, в качестве источника света которого являются люминесцентные лампы (световой поток одной лампы составляет 536.2 Лм).В рамках дипломного проекта разработана концепция распределенной системы терминального управления робототехническим комплексом, оперирующем в зоне опасной для жизни человека. При разработке концепции использованы современные подходы к организации сбора и передачи информации. В частности рассмотрены основы использования CAN-интерфейса. Для определения коэффициентов терминального управления разработана функция вычисления коэффициентов на двух языках программирования (язык m-скриптов и на языке C ). Возможность применения синтезированного закона опробована на специально разработанной экспериментальной модели системы. Разработка модели и апробация проведены в среде инженерных расчетов Matlab. Конечным продуктом проекта является программное обеспечение пульта управления РСТУ, которое позволяет произвести вычисление коэффициентов терминального управления, построить управляющую функцию, произвести визуализацию результатов работы, создание и сохранение файла протокола, передачу расчетных данных на борт робота манипулятора по сетевому интерфейсу. При разработке учтены все требования технического задания.

1. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы / ВС. Кулешов, Н.А Лакота, В.В. Андрюнин и др.; Под общ. Ред. Е.П. Попова. - М.Машиностроение, 1986. - 328 с. ил.

2. Батенко А.П. Системы терминального управления. - М.: Радио и связь, 1984. - 160 с., ил.

3. Медведев В.С., Лесков А.Г., Системы управления манипуляционных роботов/Под ред. Е.П. Попова. - М.: Наука, 1978 - 416 с.

4. Летов А.М. Динамика полета и управление. - М.: Наука, - 1969. - 359 с.

5. Красовский А.А. Аналитическое конструирование систем квазитерминального управления // Автоматика и телемеханика. - 1972. - №4. - С. 5-14.

6. Seal C.E., Stabberud A.R. On final value control // IEEE Trans. - 1969. - V.7 - №2. - P. 133-143.

7. Green W.G. Logarithmic navigation for precise guidance for space vehicles // IRE Trans. - 1961. - V. ANE-8 - №2 - P. 59-71.

8. Ястребов В.С., Филатов А.М. Системы управления движением робота. - М.: Машиностроение, 179. 176 с.

9. Батенко А.П. Управление конечным состоянием движущихся объектов. - М.: Сов. радио, 1977. - 256 с.

10. Батенко А.П. Конечное управление цепочкой интеграторов // Автоматика. - 1977. - №2. - С. 63-71.

11.

12.

13. Чиликин М.Г., Ключев В.И. Теория автоматизированного электропривода. - М.: Энергия, 1979. - 616 с.

14. Borland C Builder. Программирование на С без проблем / Шамис В.А.. - М.: «Нолидж», 1997 - 266с., ил.

15. Программирование в среде С Builder / Сурков К.А., Сурков Д.А., Вальвачев А.Н.. - Мн.: ООО «Попурри», 1998. - 576 с.:ил.