Введение к работе
Актуальность проблеми. На сегодняшний день устройства числового программного управления [УЧПУ) многокоординатными технологическими объектами являются основним и единственным средством автоматизации мелкосерийного и индивидуального производства и, соответственна, основным строительным материалом для построения локальних уровней ГПС трудосберегающих технологии. Одним ия основных режимов работы такого оборудования (наряду с позиционньм и цикловым) является контурный режим, характеризующийся добротностью воспроизведения траектории, под которой понимается отношение контурной скорости к контурной ошибке, Sf = V«/K.
Современные УЧПУ строятся по традиционной в целом разомкнутой структуре. Как показали исследования, совершенствование отдельных компонент таких структур практически исчерпали себя и для повышения добротности 3> необходимо увеличение всех ресурсов управления одновременно, что в лучшем случав приводит к их эффективному использованию ( КЭф-1 ), а в худшем к затратному ( <«j> < і ).
В последние годы появилось значительное число публикаций и научных исследований, посвященных результату поиска принципов построения и структурно- параметрической оптимизации микропроцессорных, замкнутых в целом, систем ЧПУ. Главная проблема оптимизации таких систем 0сводитоя к такому перераспределению заведомо фиксированных ресурсов между частными задачами управления, которое обеспечивает получение максимальной добротности 2« . Однако, все эти работа не носят системного характера и не рассматривают главной проблемы -оптимального распределения ресурсов управления.
Основным математическим аппаратом решения такой задачи является линейное, нелинейное и динамическое программирование. При этом задача считается решённой, если находится сходящийся численный алгоритм нахождения экстремума целевой функции. Однако получанные решения носят сугубо частный характер и не притопни для сравнительных аналитических исследований. Альтернативой всему этому может быть только создание методики получения существенно полного набора алгоритмов управления, чему и посвящена настоящая работа.
Цель работы. Получение существенно полного набора алгоритмов микропроцессорного управления программным движением контурних систем ЧПУ, гарантированно обеспечивающих полное и наилучшее (в см еле достижения максимума добротности воспроизведения траекторий) использования любого наперёд заданного объема ;>нергетичоских, информационных и вычислителышх ресурсов.
Для достижеїшя поставленной цели п работе формулируются, обосновываются и выполняются следующие этапы исследования:
-
Изучаются возможные принципы построения контурних систем воспроизведения программных движений и выявляются их системные (эмерженгныо) свойства.
-
Предлагается концепция структурно-параметрического синтеза замкнутых систем ЧПУ для получения базовых, а на их основе и всей совокупности, алгоритмов управления.
-
Разрабатывается методика синтеза координатних электроприводов, обеспечивающая формальное понижение порядка исходной математической модели системы.
-
Выполняются машинные исследования для оценки степени достижения поставленной в диссертационной работе цели.
Методы исследования..Теоретические исследования базируются на использовании: структурного представления математических моделей; методов.аналитического конструирования регуляторов; теории линейных импульсных систем. Теоретические результаты подтверждены математическим и нммигационным моделированием на микрсЗШ.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту. .
-
Способ генерации, структур контурных систем воспроизведения программных движений, в основе которого лежат формы математического описания заданных траекторий и законов движения по ним.
-
Концепция структурно-параметрического синтеза замкнутых в целом систем ЧЛУ, адекватных неявной, явной и смешанным формам математического описания программных траекторий, базирующаяся на предварительной факторизации пространства состояішй и обеспечивающая такие фундаментальные свойства системе как: совпадение собственных движений с программными; "грубость" к внутренним параметрическим возмущениям; устойчивость в целом; естественная скаляризация векторных критериев качества.
-
Методология формирования базовых законов управления и способов юс усечения, с целью получения существенно полного набора алго-2
ритмов, гарантирующих получение максимальной добротности при любом наперёд заданном объеме ресурсов управления.
4. Приём, обеспечивающий формальное понижение порядка исходной математической линейной модели ЭПК, адекватно характеризующей еЗ поведение, и отличительными особенностями которого, являются: комп-ромисная увязка противоречивых требований к динамике (максимального быстродействия и чувствительности к изменению параметров) при ограниченных . ресурсах управления; модально-подчиненная структура регулирования параметров движения, изначальная избыточность которой позволяет минимизировать число измеряемых или восстанавливаемых компонент полного вектора состояния.
Практическая значимость.
-
Использование библиотеки существенно полного набора алгоритмов управления позволяет, организовать и автоматизировать процедуры проектирования мультиструктурных систем воспроизведения программных движений, гарантирующих получение ( даже исполнителями низкой квалификации) оптимального распределения любого наперёд заданного объема ресурсов управления.
-
Оптимальное распределение ресурсов управления между задачами стабилизации программной траектории, скорости движения по ней, компенсации инерционностей объекта и связей между продольным и поперечным движениями обеспечивает повышение добротности системы управления воспроизведением программных движений в2т8 раз (в зависимости от режима работы) по сравнению с традиционной в целом разомкнутой системой ЧПУ.
. Апробация работы. Результаты работы докладывались - на научно-техническом семинаре "Электропривод с цифровым и цифроаналоговым управлением" 18-19 февраля 1992 г., г.Санкт-Петербург, а такде на научно-технических семинарах кафедры САУ Санкт-Петербургского государственного технического университета в 1990, 1991 и 1992 годах. .
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы.
Структура лиссетации.Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит -15 (Г страниц, включая І63 страниц основного текста, -/_? таблицы, 33 страницы рисунков,}CJ страниц приложений и список литературы m-ioi наименований.
