Введение к работе
Актуальность темы
Главным признаком, определяющим функциональные возможности и технико-экономические показатели роботов и РТК, служит принцип управления. В основе системы управления роботов I поколения лежит принцип программного управления, а роботы II и III поколения строятся на принципах адаптивного управления и искусственного интеллекта. Со своей стороны принцип управления определяется алгоритмами и их программно-аппаратной реализацией, требующей соответствующих вычислительных средств и сенсорных устройств. Однако, как показано в работах Д. Е.Охоцимского, адаптивное поведение роботов вавтоматической сборочной системе можно организовать на основетолько позиционной обратной связи без использования зрительного или силомоментного очувствления.
Следовательно, если цифровая СУ и сенсорная система имеют априори зафиксированные небольшие возможности, самый эффективным подходом повышения их функциональных и технико-экономических характеристик является разработка более сложных алгоритмов управления и программного обеспечения.
Работа посвящена трем важным аспектам разработки системы управления роботами: групповое управление, позиционная система управления на основе самообучения и идентификация коэффициентов в уравнениях динамики манипуляторов.
Подход группового управления, который применялся при разработке специализированного робототехнического комплекса для автоматизации сборочно-прессовых операций С СТО РТК), обуславливается уменьшением времени выполнения общего технологического цикла.
Самообучение позволяет оптимизировать время выполнения движений типа "от точки к точке" на основе обратной связи только по позиции и обеспечить точное позиционирование при наличии люфтов в передачах.
Актуальность поиска алгоритмов С схем Э построения тестовых движений для идентификации коэффициентов уравнений динамики манипуляторов обуславливается тем, что предлагаемые различными исследователями алгоритмы этого типа в основном предусматривают
выполнение тестовых движений с постоянной скоростью. При этом, реализация идентификации в замкнутом по скорости контуре управления приводами противоречит предположению об априорной неопределенности динамических параметров исполнительных механизмов и приводов. Поэтому стаковится целесообразным синтез схемы тестовых движений, обеспечивающей идентификацию в разомкнутом Спо скорости) контуре управления.
Основной целью дисертационной работы является построение алгоритмов и соответствующего программного обеспечения для трех различных систем управления робототехническими комплексами автоматизации производства: цикловая система группового управления ССГУЭ СПО РТК; позиционная система адаптивного управления манипуляционным роботом на основе самообучения; адаптивная система управления манипуляторами с ротационными кинематическими парами Сантропоморными манипуляторами) на основе идентификации коэффициентов электромеханической модели.
Методы исследования. В работе были использованы методы математического моделирования, теории оптимального управления, численные методы решения краевых задач. При разработке программного обеспечения микропроцессорных систем управления использовался инструментальный язык высокого уровня MPL.
Научная новизина. . Синтезирована гибридная последовательно-децентрализованная схема обслуживания процессором программных модулей для группового управления. Предложена электромеханическая модель динамики манипулятора с самотормозящимися приводами и на ее основе синтезировано субоптимальное по быстродействию управление с обратной связью по скорости. Предложена схема ускорительных тестовых движений и выведены формулы для идентификации коэффициентов уравнений динамики манипуляторов с ротационными кинематическими парами.
Научно-практическая значимость. Реализована модульная декомпозиция технологического комплекса на основе существующего макета СПО РТК, включающая определение автономных в технологическом аспекте задач. Созданы алгоритмы и программное обеспечение для группового управления СПО РТК, которое является оболочкой резидентной операционной системы CMINIBUG для МП M8800-Motorola). Синтезированный специализированный
проблемно-ориентированный язык группового управления СІЮ РТК позволяет определить СГУ как инструментальнув систему для застройки, отладки и функционирования комплекса.
Для решения задачи минимизации необходимого времени движения типа "от точки к точке", на основе принципа максимума Понрягина предложена субоптимальная структура управления роботом РАН-Ml с самотормозящимися приводами. Синтезирован безидентификационный адаптивный алгоритм самообучения для решения задачи быстродействия" методом "стрельбы" при полностью неизвестных іараметрах уравнений динамики РАН-Ml и с использованием гаформации только о позиции. При помощи идентификационного подхода синтезирован алгоритм для определения минимальных управляющих сигналов, реализирующих "ползучие" скорости звеньев манипулятора 3АП-М1 в окрестности точки позиционирования. Для синтезированных шгоритмов написаны на языке MPL, отлажены и экспериментально проверены программы, входящие в состав системы управления робота 'All-Ml.
Реализация результатов работы. Проведенные испытания по іадежности СПО РТК показали высокую работоспособность системы руппового управления. Время выполнения технологического цикла при рупповом управлении СПО РТК, по сравнение со временем при :ласическом управлении по общей циклограмме, уменьшилось на 30.
Проведенные на макете РАН-Ml эксперименты показали, что іутем применения адаптивных алгоритмов самообучения для каждой іадавной точки позиционирования практически возможно определение іараметров субоптимальных по быстродействий законов управления, >еализуемых на микроконтролерах с небольшими вычислительными юзможностями и с использованием обратной связи только по позиции, [рименение идентификационных алгоритмов, вычисляющих параметры -правления для реализации "ползучих" скоростей в окресностях сданных точек, позволяет достичь точности позиционирования в іесколько раз выше точности, определяющемся существующими люфтами.
Апробация. Основные результаты дисертационной работы укладывались на:
-
Второй международной молодежной школе "Применение іиомеханики и бионики в робототехнике", Сл. Бряг С 1986 );
-
Специализированном семинаре сектора "Устойчивость и
управление механических систем" института механики и биомеханики -БАН С 1983 );
3. Семинаре сектора "Устойчивость и управление механических
систем" института механики и биомеханики, Гвлечица С 1986 );
4. Третьей мевдемародной конференции проблем управления
промышленными роботами " РОБКОН'З ", Варна С 1985 };
5. Семинарах лаборатории "Динамика и оптимизация
робототехнических систем" института механики - БАН С 1992,1993).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Работа содержит 149 страниц машинописного текста и 43 рисунков. Библиография содержит 84 наименования.
