Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время при решении задач комплексной механизации и автоматизации в различных отраслях народного хозяйство страны большое внимание уделяется робототехника как эффективному и достаточно универсальному средству замены наиболее трудоемких вредных или опасных для здоровья форм ручного труда. Применение промышленник роботов (ПР) создает предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации - создани» автоматических производственных систем, работающих в так называемой "безлюдной технологии".
. Определяющий в исполнительной системе ПР является привод,
в качестве которого все чаще используется электрический привод,
являющийся наиболее экономичным и имеющий наилучшие динамичес
кие и -регулировочные свойства. Основной особенностью электро
привода ПР как объекта управления является нестационарность его
параметров, главным образом: момента инерции, обусловленная из
менением іюификурации манипулятора в пространстве, а также раз
личной массой перемечаемых грузов; Для обеспечения инвариант
ности электропривода к ішвненк» параметров объекта система уп
равления должна, обладать' адаптивными свойствами. В настоящее
время отсутствуют серийно выпускаете адаптивные электроприводы
для робототехники. Вместе с тем, современный уровень развития .
микропроцессорной техники позволяет создать такие системы
электропривода для ПР. " _.-..
Исследования, результаты которых нашли отражение в настоящей работе, -'.выполнены в рамках "Координационного плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ АН УССР по создания роботов и робототехнгаеских систем".
Целыд работы является создание адаптивных систем управления с параметрической самонастройкой, . обеспечивающих инвариантность олектролрисодов промышленных роботов к изменению момента инерции исполнительного механизма. :
Научная задача диссертации состоит в решении теоретических и практических вопросов создания адаптивных систем : управления электроприводами промышленных роботов, включающих в себя синтез с учетом производной момента инерции исполнительного механизма наблюдающих устройств идентификации переменных параметров объекта управления и адаптивных регуляторов, с параметрической самонастройкой, анализ предложенных законов управления коордиш-
тами электропривода и разработку на этой основа аппаратных средств и програшного обеспечения цифрового адаптивного електропривода.
Щеп работа заключается во введении в систему управления електропривода ИР адаптивных наблвдаодих устройств, иденткфици-рущих переменные параметры объекта управления, и коррекции настроек регуляторов привода в соответствии с текущими значениями этих параметров.
Защищаемые научные положения и результата. Их новизна.
Положения: '
-
Применение законов регулирования скорости, интегральная составляющая которых пропорциональна производной иоыента инерции, или же введение на вход контура регулирования тока дополнительной корректирующей связи по производной момента инерции повышают инвариантность электроприводов промышленных роботов к изменению момента инарции.
-
В электроприводах прошшдекшх роботов с упругой связью, у которых приведенное минимальное значение момента инерции ыеханиэиа нз ызньша цоыента инерции двигателя,применение регуляторов низких порядков при соответствующей их настройке, обеспечивает протекание переходных процессов по скорости со степенью устойчивости на хуаа 0.5 во всем диапазона изменения момента инерции.
Результата;
-
С учетом производной момента инерции исполнительного ыаханизиа для случаев представления электропривода одно- и двухмассоБЫШ! системами разработаны алгоритмы работы адаптивных наблюдазщнх устройств, позволяющие- восстанавливать переманные параметры объекта управления по измеренный значениям тола и скорости електропривода.
-
Ддя электропривода с жесткой связь» ыезду двигателем и исполнительным механизмом синтезированы адаптивные Я, ПИ и ЕЩ&. законы регулирования скорости, учитывавдие изменение не только суммарного приведенного моиента инерции, но и его производной по времени, за счет чего повышается параметрическая инвариантность электропривода.
-
На основании анализа полученного характеристического уравнения для нестационарного электропривода с упругой связью в
цоханической передачо' предложены зависимости для определения настроок адаптивного ПИ - регулятора скорости, обеспечивающие при переменной моменте инерции протекание переходных процессов по скорости со степень» устойчивости не хуже 0.5,
- 4. Для реяима позиционирования электропривода с учетом конечного быстродействия внутреннего контура регулирования тока получена зависимость момента начала перехода к ториояению от параметров привода и на ее основании разработан алгоритм прог-реятого_управления током» обеспечивающие протекание переходных процессов по'положения без дотласки и перерегулирования.
Обоснованность'и достоверность научите положений, выводов «результатов подтперядсна:.' применением апробированных методов анализа я. синтеза систем автоматического регулирования, математического моделирования процессов'в (электромеханических систе-иах, расчета и-анализа их динамических характеристик, соответствием, допущеній, .' принятых- при изучении отих процессов, цели и задачам диссертационной работы, а также результатами . окспери-иенташшк исследования разработанного.макетного образца цифрового адаптивного электропривода» :,
Нгздчноз анеченнэ.. диссертации заключается в разработке законов регулирования скорости электроприводов' ПР, учитыващих ироизводиуо момента шавдші' и об-зпочившцих инвариантность электропривода к кзкзненкэ иогюота ішорцин.
Практическая ценность работы состоит в разработка на осно-панип результатов- исследований рокоіізндодіШ по построения адаптивна:? систеа-управлоиия элоктроприподаии ПР, создании на основа универсальной управляющий' ктсро-ЗВИ Ш 1810.31 аппаратшк средств и прикладного, прогриазгого обеспечения транзисторных олоктроприаодоэ о дзигатеяями псстопшоготока и вентильными. " Рвалиденип результатов работы.
Алгоритмы, управления координатами электропривода с переменным пзрешбтфаыи использованы специальным проехтно-конструкторс-кии и твхіїояорич'єбкізі оэро бесконтактной аппаратуры управления и комплектних устройств ікезеаидрийекого олектромеханичеекого завода 1СКБ.АЭШ) при проектировании системы управления электроприводами сварочного робота Р.ДГУ-50І УХЛ4 на стадии рабочих черте-кап, Оаидае&ія годовой экономический аффект от и* использования составляет 120 тыс,руб..
Рекомендации по построении адаптивных систем управления злектроприводааи. промышленных роботов использованы ИГТМ АН УССР
при разработке макетного образца роботизированного ыанипуляцион-. ного устройства для возведения набрызгбетонной крепи.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсувдены и одобрены: на У Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов" (г. Каунас, 1988 г.); на научно-технической конференции "Следящие электроприводы промышленных установок, роботов, манипуляторов" (г.Челябинск, 1989 г.); на научно-технической конференции "Применение ыикропроцессоров и робототехники для сокращения ручного ' труда в промышленности Кузбасса" (гДеаерово, 1988 г.); на научно-технической конференции "Использование вычислительной техники и САПР в научно-исследовательских и опытных разработках" (г.Еяадшир, 1987 г.); на заседании научно-технического совета GKB АЭЮ. (г.. Александрия, 1988 г.); на заседании секции научно-технического совета института ИШ АН УСОР (1989 г., 1990 г.).
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 7 работ и получено 7 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Содержание диссертационной pa- , боты (введение, пять разделов л заключение) изложено на 131 странице машинописного текста и сопровождается 45 рисунками, 2 таблицами, списком Литературных источников из 101 наименования и 3 приложениями.
