Методы компенсации упругих колебаний в трехмассовых мехатронных системах

• Автор: Перелыгина, Александра Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ДИНАМИКИ
УПРУГИХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ И
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Упруго-инерционные связи в задачах динамики ме-хатронных систем
1.2. Динамические модели мехатронных систем с учетом упруго-инерционных связей
1.3. Обзор исследований по компенсации упругих колебаний мехатронных систем
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований
Глава 2. АКТИВНОЕ ГАШЕНИЕ УПРУГИХ
КОЛЕБАНИЙ ТРЕХМАССОВОЙ СИСТЕМЫ
2.1. Особенности динамики трехмассовых колебательных систем
2.2. Реализация активного способа гашения колебаний в трехмассовой системе
2.3. Исследование активного способа гашения колебаний на основе приводов программных движений
2.4. Исследование активного способа гашения колебаний на основе управляемого перемещения промежуточной массы
2.5. Исследование влияния динамических характеристик приводов на эффективность гашения колебаний
2.6. Выводы
Глава 3. ДИНАМИЧЕСКОЕ ГАШЕНИЕ СВОБОДНЫХ
КОЛЕБАНИЙ В ТРЕХМАССОВЫХ
СИСТЕМАХ
3.1. Гашение свободных колебаний в трехмассовой системе на основе целенаправленного выбора парамет-

ров механической передачи движения
3.2. Гашение свободных колебаний на основе управляемого изменения жесткости механической передачи движения
3.3. Активное динамическое гашение колебаний с помощью промежуточной массы
3.4. Численное моделирование динамики трехмассовой системы с активным электромеханическим гасителем колебаний
3.5. Выводы
Глава 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО РОБОТА С СИСТЕМАМИ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
4.1. Экспериментальные исследования свободных колебаний электромеханического робота
4.2. Экспериментальные исследования упругих параметров конструкции промышленного робота
4.3. Определение параметров колебательных систем робота
4.4. Численное моделирование динамики электромеханического робота с системами активного гашения упругих колебаний
4.5. Выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАЧ
ДИНАМИКИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ С
УЧЕТОМ УПРУГО-ИНЕРЦИОННЫХ
СВЯЗЕЙ
5.1. Автоматизированное получение дифференциальных уравнений движения исполнительных механизмов

5.2. Алгоритмы решения прямой и обратной задач динамики
5.3. Алгоритм выбора способа компенсации колебаний упругих мехатронных систем
5.4. Алгоритм автоматизированного выбора и расчета цепей управления при активном способе гашения колебаний
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

колебаний. В [125] были определены законы управления движением упругого двухзвенного манипулятора с точечным грузом, основанные на использовании обратных связей по комбинациям фазовых переменных.
Работы [11, 14] посвящены разработке алгоритмов управления движением манипуляционных систем с упругими элементами на основе компенсирующей обратной связи с учетом не только специфических особенностей этих систем, но и вида датчиков обратной связи и места их установки. В работе [14] для гашения упругих колебаний исполнительного механизма робота предлагается использовать электроприводы с управлением по скорости упругих колебаний. При этом управляющие сигналы формируются либо с помощью датчиков скоростей, закрепленных в зоне колебаний упругого стержня, либо с помощью акселерометров или датчиков крутящего момента с последующим интегрированием полученных сигналов.
Использование принципа обратной связи по упругим деформациям исполнительных механизмов позволяет применять упрощенные математические модели динамики для гашения колебаний мехатронных систем. Однако компенсация колебаний лишь средствами управления возможна далеко не всегда. Подача всех управляющих воздействий на приводы программных движений может оказаться малоэффективной из-за ограниченных возможностей этих приводов, например, из-за инерционности передаточных механизмов, сильной взаимосвязанности программных и колебательных движений или значительной удаленности приводов от точек наблюдения.
В ряде работ рассматриваются методы активной компенсации упругих колебаний исполнительных механизмов относительно заданной траектории с помощью введения дополнительных (избыточных) управляемых степеней подвижности. Так в работах [56, 69, 73] для компенсации упругих колебаний исполнительных механизмов предлагается устанавливать дополнительные двигатели, осуществляющие активное гашение колебаний на основе соответствующих датчиков. К преимуществам такого способа компенсации следует отнести возмож-