Постановка задачи

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность средств производства, которыми располагает человеческое общество, в значительной степени определяется совершенством способов получения энергии, необходимой для выполнения механической работы в производственных процессах. Производственные механизмы, без которых нельзя в настоящее время представить ни одно производство, прошли длительный путь своего развития, прежде чем принять вид современного автоматизированного электропривода, приводящего в движение бесчисленное множество рабочих машин и механизмов в промышленности, транспорте, в сельском хозяйстве и в бытовой технике и управляющего их технологическими процессами.

Современный автоматизированный электропривод представляет собой сложную электромеханическую систему, предназначенную для приведения в движение рабочего органа машины и управления технологическим процессом. Он состоит из трех частей: электрического двигателя, осуществляющего электромеханическое преобразование энергии, механической части, предающей механическую энергию рабочему органу машины, и системы управления (регулирования), обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическим процессом.

Многообразие производственных процессов обуславливает различные виды и характеры движения рабочих органов машины, а, следовательно, и электроприводов. По виду движения электроприводы могут обеспечить: вращательное однонаправленное движение, вращательное реверсивное движение и поступательное реверсивное движение. Характеристики двигателя и возможности системы управления определяют производительность механизма, точность выполнения технологических операций. Свойства электромеханической системы оказывают решающее влияние на важнейшие показатели рабочей машины и в значительной мере определяют качество и экономическую эффективность технологических процессов. Развитие автоматизированного электропривода ведет к совершенствованию конструкций машин, к коренным изменениям технологических процессов, к дальнейшему прогрессу во всех отраслях народного хозяйства, поэтому теория автоматизированного электропривода – техническая наука, изучающая общие свойства электромеханических систем, законы управления их движением и способы синтеза таких систем по заданным показателям, – имеет важнейшие практическое значение.

Необходимо произвести расчет электрического привода и его системы регулирования, предназначенного для программного управления линейным перемещением механизма подъема промышленного робота. Механизм подъема осуществляет поступательное перемещение зажатого в захватывающем механизме груза, посредством зубчато-реечной передачи, движимой двигателем постоянного тока (далее ДПТ). На рисунке 1.1 показан механизм подъема.

Рисунок 1.1 – Механизм подъема промышленного робота

На рисунке 1.1 цифрами показана ось вращения 3–3 ДПТ механизма подъема, механизм захвата 4, рейка 5, зубчатая шестерня 6. Перемещение зажатого груза осуществляется по некоторому закону C₃(t).

Отметим, что данный промышленный робот работает по некоторой программе, состоящей из нескольких составляющих ее этапов. Подъем и опускание груза это один из этапов его программы. Робот выполняет программу периодически, и каждый такой период принято называть циклом. Цикл характеризуется своей продолжительностью T_ц. В данной постановке задачи нам не требуется знать весь цикл, а необходимо лишь рассмотреть ту часть, которая приходится на этапы подъема и опускания груза. В соответствии с режимами работы привода механизма подъема и опускания в цикле, необходимо выбрать компоненты привода и подобрать параметры так, чтобы удовлетворить требованиям множества критериев, которые будут рассмотрены ниже в разных частях данной курсовой работы, а также исходным данным.

Исходные данные, необходимые для расчета электрического привода механизма подъема и опускания, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные

Tц, c	C3m, м	Масса	η	ipn, рад/м
mp, кг	mmin, кг	mmax, кг
	1,1				0,65	1,2
ky	Tm, с	eст %	eд %	s %	tп , c	Вариант
	0,0035	1,35	1,02		1,1

В таблице 1.1 приняты следующие условные обозначения:

- C_3m [м] – максимальное значение траектории (максимальная высота опускания/подъема груза);

- m_p [кг] – масса рейки;

- m_min, m_max [кг] – пределы массы поднимаемого/опускаемого груза;

- h – минимальный КПД редуктора;

- i_pn – передаточное отношение зубчато-реечной передачи;

- k_y – коэффициент усилителя мощности;

- T_m [с] – постоянная времени усилителя мощности;

- e_ст % – относительная статическая ошибка системы регулирования;

- e_д % – относительная динамическая ошибка системы регулирования;

- s % – максимальное перерегулирование;

- t_п [c] – максимальное время переходного процесса системы регулирования.

К исходным данным причисляется и закон С₃(t), который может быть описан системой алгебраических уравнений. В данной постановке задачи рабочий цикл данного робота известен и представлен в виде двух аппроксимаций. На рисунке 1.2 показаны моменты времени, в которые работает механизм подъема и опускания груза, первого варианта рабочего цикла, а на рисунке 1.3 – второго.

Рисунок 1.2 – Первый вариант рабочего цикла

Рисунок 1.3 – Второй вариант рабочего цикла

График закона С₃(t) рисунка 1.2, который принято называть траекторией, строится через следующую систему алгебраических уравнений

(1.1)

Система уравнений траектории рисунка 1.3

(1.2)

Отметим, что помимо самой траектории также изображены первая и вторая производные траектории. В совокупности они дают исчерпывающее представление о режимах работы электропривода в определенные моменты времени. Следующим необходимым шагом является определение параметров систем алгебраических уравнений (1.1) и (1.2).

Также отметим, что в данной постановке задачи представленные траектории являются возможными вариантами одной и той же программы робота. Впоследствии на одном из этих вариантов придется остановиться.

Дата добавления: 2015-04-29