КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Передаточная функция одного сочленения роботаМетод вычисления управляющих моментов Если движение манипулятора описывается уравнением Лагранжа-Эйлера или Ньютона-Эйлера, задачей управления является нахождение управляющих моментов и сил. Эти моменты и силы должны обеспечивать максимально приближенное к заданной траектории движение конечного звена манипулятора в реальном времени.
Промышленные роботы имеют электрические, гидравлические или пневматические приводы. Чаще всего каждое сочленение манипуляторов оснащается электродвигателями постоянного тока с независимым возбуждением. Особенности такого привода – высокая мощность, плавность хода, регулируемость, линейность нагрузочной характеристики и небольшие постоянные времени.
Рисунок 16.2. Эквивалентная схема двигателя постоянного тока с управлением в цепи якоря Основными переменными величинами в этой схеме являются следующие:
Как следует из схемы системы передач, (рис.16.3) общее линейное перемещение редукторов при их взаимодействии одинаково, т.е.: и , (16-1) где и -соответственно радиусы взаимодействующих шестерен внутреннего и внешнего редуктора. Или (через число зубьев): , (16-2) или , (16-3) где n - передаточное отношение, связывающее и следующим образом: . (16-4)
Рисунок 16.3. Анализ системы механической передачи Продифференцировав два раза, получим: (16-5) и . (16-6) Если нагрузка подсоединена к внешнему редуктору, момент, обеспечиваемый выходным валом двигателя, равен сумме моментов, потребляемых двигателем и нагрузкой. Таким образом: (16-7) или в другой форме: . (16-8) Момент нагрузки, приведенный к валу нагрузки, равен: , (16-9) а момент двигателя, отнесенный к валу двигателя, равен: . (16-10) По закону сохранения энергии работа, производимая нагрузкой, приведенная к валу нагрузки , должна равняться работе, приведеной к валу двигателя . Из этого следует, что: . (16-11) С учетом уравнений (16-9), (16-5) и (16-6) имеем: . (16-12) Используя уравнения (16-10) и (16-12), запишем выражение для момента, развиваемого выходным валом двигателя: (16-13) где - суммарный эффективный момент инерции двигателя и нагрузки, приведенной к валу двигателя; - суммарный коэффициент ввязкого трения двигателя и нагрузки, приведенной к валу двигателя. Основываясь на полученных выше результатах, можно определить передаточную функцию рассматриваемой системы одного сочленения манипулятора. Поскольку момент на валу двигателя линейно зависит от тока якоря и не зависит от скорости и углового положения, получим: , (16-14) где - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность . Используя закон Кирхгофа для контура якоря, получим: , (16-15) где - электродвижущая сила, пропорциональная угловой скорости двигателя: , (16-16) а - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность . Производя преобразование Лапласа над полученными уравнениями и решая их относительно , получим: . (16-17)
В результате выполнения преобразования Лапласа над уравнением (16-13), имеем: . (16-18)
Производя преобразование Лапласа над уравнением (16-14) и подставляя в него значения из уравнения (16-17), получим: . (16-19)
Приравнивая уравнения (16-18) и (16-19) и группируя члены, получаем передаточную функцию от напряжения якоря к угловому перемещению вала двигателя: . (16-20)
Так как величина постоянной времени двигателя, обусловленная электрическим взаимодействием, намного меньше ее величины, обусловленной механическими факторами, можно пренебречь влиянием индуктивности якоря . Это позволяет упростить предыдущее уравнение: , (16-21) где - передаточный коэффициент двигателя;
- постоянная времени двигателя.
Поскольку выходом системы управления является угловое перемещение сочленения , используя уравнение (16-4) и его преобразование Лапласа, можно отнести угловое положение сочленения к напряжению якоря , т.е.: . (16-22)
Уравнение (16-22) является передаточной функцией одного сочленения манипулятора, связывающей прикладываемое напряжение с угловым перемещением сочленения. Блок-схема системы показана на рис. 16.4.
Рисунок 16.4. Передаточная функция разомкнутой системы одного сочленения манипулятора робота
Дата добавления: 2014-12-17; Просмотров: 475; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |