Разработка следящей системы промышленного робота - Курсовая работа

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. 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 этой задачи, как правило, не сопряжено с трудностями принципиального или вычислительного характера, так как критерии точности достаточно просты для их практического использования. Решение второй задачи - обеспечение приемлемых переходных процессов - оказывается почти всегда более трудным вследствие большого числа варьируемых параметров и многозначности решения задачи демпфирования системы.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 1.1. На рисунке приняты такие обозначения: ЗЭ - задающий элемент, формирующий задающие воздействие по угловому положению; Задающий элемент ЗЭ формирует информацию о требуемых траекториях перемещения звеньев манипулятора и захватного устройства.В данном пункте курсовой работы стоит задача получить математическое описание двигателя постоянного тока. Структурная схема двигателя постоянного тока представлена на рисунке 3.1. С учетом обозначения сигналов на функциональной схеме, во временной области математические модели можно записать следующим образом: где ? - угловая скорость вращения вала двигателя; Обозначим, что : Теперь, чтоб получить линеаризованную модель, почленно вычитаем из (1) (2): Считая отклонения ?UЯ, ?iя, ?w малыми величинами, можно записать: Применяя преобразование Лапласа, можно получить данную систему уравнений в операторной форме: (3) Введем обозначения: Тогда получаем выражение для передаточной функции W4(s) и в соответствии с вариантом задания записываем ее вид: Передаточная функция W5(s) получается из второго уравнения (3): Передаточная функция W6(s): Теперь, принимая во внимание момент Mc.Точность в системах автоматического управления определяется коэффициентами установившихся ошибок. Решим задачу синтеза корректирующего звена в сервоприводе, исходя из условия выполнения требований по точности и качеству, то есть общую задачу синтеза мы разделим на две задачи: Задача точности Здесь передаточная функция W2 = W21*W22, в которой W21 решает задачу точности, W22 решает задачу качества, т.к. мы решаем задачу точности нам надо определить W21 . Так как в системе имеется астатизм первого порядка, то статическая ошибка равна нулю, а скоростная ошибка будет определяться соотношением: общий коэффициент усиления системы в сервоприводе. В соответствии с этой схемой желаемая передаточная функция системы будет иметь вид: Если перейти от передаточной функции к логарифмическим амплитудно-частотным характеристикам, то справедлива следующая запись: ЛАЧХ неизменяемой части системы Lн не представляет сложности при построении, так как мы имеем передаточную функцию неизменной части системы.После получения и исследования скорректированного сервопривода, можно исследовать следящие систему, но нам еще не известен параметр К - регулятор положения. Исходя из требований устойчивости исследуемой САУ, проводим Д - разбиение по одному параметру и определяем диапазон изменения К, при которых система будет асимптотически устойчивой (неустойчивой). Найдем все интервалы изменения параметра К, при которых заданная следящая система промышленного робота будет оставаться устойчивой, поэтому необходимо определить области устойчивости САУ в пространстве параметра К. Построим область замкнутая система следящего сервопривода будет выглядеть следующим образом приравняем характеристический многочлен к нулю, откуда найдем коэффициент усиления по параметру положения. заменяем s = j? и получаем действительную и мнимую части Теперь строим годограф Д - разбиения по параметру КДля анализа влияния нелинейности характеристик элементов следящей системы на ее динамические свойства необходимо предварительно ввести в структурную схему системы нелинейные элементы. Нелинейность можно задать функцией, отображаемой графиком, представленным на рисунке 5.1: Рисунок 5.1 - Функция нелинейности Рассмотрим схему, представленную на рису

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ САУ

Цель работы

Вариант задания

1.1 Краткое описание целей и принципов работы исследуемой САУ

1.2 Функциональная схема следящей системы промышленного робота

2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТДЕЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМЫ

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО ЗВЕНА

4 Д - РАЗБИЕНИЕ

5 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ НА СВОЙСТВА САУ

6 АНАЛИЗ АБСОЛЮТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ

Приложение А Приложение Б

Приложение В