Задачи управления движением рабочего органа исполнительного механизма

Функциональные схемы МТС и ЭМС

Функциональная схема показывает функции отдельных элементов системы или их совокупность.

ОУ (объект управления), ИМ (исполнительный механизм), П (преобразователь), У (усилитель), СУ (система управления).

Классификация САУ

По принципу управления

Разомкнутые

- по задающему воздействию

- компенсация возмущения

Замкнутые

- компенсация отклонения

Комбинированные

- компенсация отклонения и возмущения

По величине установившейся ошибки

- статические

- астатические

По цели регулирования

- системы стабилизации

- системы программного регулирования

- следящие системы

По количеству управляемых величин

- одномерные

- многомерные

- несвязное управление

- связное управление

По способу математического описания

- линейные

- обыкновенные

- с переменными параметрами

- с распределёнными параметрами

- нелинейные

По характеру сигналов

- Непрерывные

- Дискретные

- Релейные

- Импульсные

- Цифровые

По способу настройки

- Обыкновенные

- Адаптивные

- Самонастройка программы

- Самонастройка параметров

- Самонастройка структуры

Виды обратных связей:

• Положительная / Отрицательная
• Гибкая / Жёсткая
• Местная / Полная
• Единичная / Неединичная

МТС – преобразование электрической энергии в механическую энергию.

Наиболее типичный представитель МТС – ПР (промышленный робот) – универсальное средство для комплектации автоматизированных производственных процессов (РТК и ГА).

ГОСТ25686-85 – ПР – автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоит из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности и перепрограммируемого устройства программного управления, для выполнения в производственном (технологическом) процессе двигательных и управляющих функций.

Классификация

По информационным возможностям

• 1-го поколения – с обучением – широко используются в промышленности.

Программируются и выполняют различные операции

• 2-го поколения – адаптивные

Воспринимают информацию о внешней среде с помощью сенсорных и тактильных датчиков.

Организующая система управления, обучения и адаптации с использованием ЭВМ.

Перемещение с учётом информации, поступающей с датчиков.

• 3-го поколения – интеллектуальные – наделены искусственным интеллектом и способностью к самообучению.

Распознавание предметов и образов, составление планов решения поставленных задач и контроль выполнения.

По степени универсальности

• Универсальные – максимальное число степеней подвижности, выполняют основные и вспомогательные операции, с автоматической сменой захватного устройства.
• Специализированные – ограниченное число степеней подвижности, для технологических операций определённого типа, например, обслуживание оборудования (механосборка).
• Специальные – одна-три степени подвижности, для определённых технологических операций по фиксированной программе.

Области применения ПР (в машиностроении):

1. Единичное обслуживание оборудования (снятие-установка деталей)
2. Групповое обслуживание оборудования (перемещение деталей с операции на операцию; линейное, параллельное, круговое расположение)
3. Единичное выполнение основных операций

Если машинный технологический процесс характеризуется периодичностью, т.е. реализация его (движение заготовок, деталей, ПР, энергетических и информационных потоков) сопровождается повторяемостью во времени – цикл.

Рабочий (технологический) цикл – в соответствии с технологией.

Кинематический цикл – определяется кинематикой ПР

Все рабочие органы имеют определённые законы движения, последовательности их включения должны быть синхронизированы (согласованы) между собой, с технологическим циклом и в пространстве.

Кроме этого движения в любом цикле должно быть оптимизировано с позиции привода, т.е. по быстродействию, точности, затрате энергии.

Ориентация ПР – по степеням подвижности – определяется кинематической схемой.

Модули компоновочных схем (на их базе строятся ПР)

1. Вращающиеся шарнирные звенья с движителями
2. Вращающиеся шарнирные звенья пассивные
3. Звенья возвратно-поступательные с движителями
4. Пассивные звенья возвратно-поступательного движения (ползуны, телескопы)

Тенденция (современное состояние) – ПР с кинематическими схемами в которых наиболее нагруженные звенья не дают статических (а тем более шарнирных) моментов на привод плеча.

РМ нагружаются:

- грузом

- массами звеньев

- сухим трением в сочленениях

- вязким трением в звеньях

Повысить соотношение можно:

1. Уравновешиванием с регулируемой жесткостью
2. Увеличением жесткости самой конструкции и снижением веса

ПР должен перемещаться (его схват) по 6 координатам (3 – линейные, 3 – угловые)

Задачи:

- гибкость

- точность

- производительность

- минимальная затрата энергии

Мехатроника – изучает новый методологический подход к созданию модулей и машин с качественно новыми характеристиками.

Роботы – современный класс машин с компьютерным управлением движением.

Одно из направлений автоматизации – роботизация – разработка и внедрение МТС (роботы как представители)

Большая номенклатура

Частая смена предметов производства

Много различных технологических операций

	Построение с позиций системного подхода. Оперативное перестроение на новое изделие или изменение параметров прежнего.

Робот – неотъемлемая часть такого производства

Состоит из трёх частей:

1. Механической

2. Приводной (исполнительной)

3. Управляющей (датчики, искусственный интеллект, устройства связи)

Управляющая часть определяется характером окружающей среды, с которой взаимодействует ПР.

Окружающая среда – объекты роботизации, которые могут быть:

- в неупорядоченном состоянии

- в упорядоченном состоянии

- в частично упорядоченном состоянии

Мехатроника à ПР à Модульный принцип при проектировании, позволяющий из минимального числа универсальных, конструктивно законченных узлов-модулей создать машину-автомат, как составляющую сложной механической системы.

Согласование движений исполнительных механизмов объекта управления – переносить в систему управления.

Мехатронный модуль – это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его устройств, имеющих различную физическую природу.

Имеет одну, реже две степени подвижности.

По составу их разделяют на три группы:

1. Модули движения (МД)
2. Мехатронные модули движения (ММД)
3. Интеллектуальные мехатронные модули движения (ИММД)

Каждая группа может отличаться по виду двигателя, датчиками и другими устройствами.

Мехатронная машина – интеллектуальная многомерная система, построенная на мехатронных принципах и технологиях, которая способна эффективно выполнить программы функциональных движений в изменяющихся условиях внешней среды.

Внешняя среда – технологическое окружение, основное и дополнительное.

		Исполнительные устройства (многозвенные механизмы, образованные движущимися звеньями с определённым числом степеней подвижности)

Дата добавления: 2014-01-04