Теоретические основы моделирования и анализа динамики манипуляционных роботов, их приложение к задачам проектирования и подготовки операторов

Теоретические основы моделирования и анализа динамики манипуляционных роботов, их приложение к задачам проектирования и подготовки операторов

Автор: Лесков, Алексей Григорьевич

Шифр специальности: 05.02.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2002

Место защиты: Москва

Количество страниц: 329 с. ил

Артикул: 2313287

Автор: Лесков, Алексей Григорьевич

Стоимость: 250 руб.

Теоретические основы моделирования и анализа динамики манипуляционных роботов, их приложение к задачам проектирования и подготовки операторов  Теоретические основы моделирования и анализа динамики манипуляционных роботов, их приложение к задачам проектирования и подготовки операторов 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Математические модели кинематики и динамики ИМ с жесткими звеньями. Метод построения моделей ИМ МР на основе математического аппарат а блочных, матриц.
1.1. Координаты и параметры ИМ
1.2. Матрицы преобразования поворота, используемые при
записи уравнений ИМ.
1.3. Линейные координаты звеньев ИМ.
1.4. Угловые скорости звеньев ИМ
1.5. Производные по времени матриц поворота.
1.6. Линейные скорости звеньев ИМ.
1.7. Запись кинематических соотношений с использованием блочных матриц
1.7.1. Угловые скорости звеньев ИМ
1.7.2. Свойства блочной матрицы С.
1.7.3. Линейные скорости звеньев ИМ.
1.7.4. Свойства блочной матрицы 0.
1.7.5. Блочный вектор угловых ускорений звеньев ИМ
1.7.6. Блочные векторы линейных ускорений звеньев ИМ
1.8. Динамика ИМ МР. Силы и моменты.
1.8.1. Силы, действующие на звенья ИМ.
1.8.2. Моменты, действующие на звенья ИМ
1.8.3. Силы и моменты, действующие вдоль осей шарниров
1.8.4. Силы и моменты, развиваемые приводами манипулятора. Обратная задача динамики ИМ.
1.9. Уравнения движения ИМ.
1 Линеаризация уравнений ИМ МР с использованием
блочных матриц.
Глава 2. Алгоритмы формирования моделей ИМ с жесткими звеньями
2.1. Алгоритмы, основанные на использовании обратных
блочных матриц.
2.1.1. Прямые уравнения.
2.1.2. Обратные уравнения.
2.1.3. Вычисление ускорений координат шарниров. Решение прямой задачи динамики ИМ МР
2.2. Алгоритмы, основанные на представлении блочных матриц в виде сумм
2.2.1. Вычисление матрицы С.
2.2.2. Вычисление матрицы 0.
2.2.3. Вычисление матрицы А и вектора смещения
Глава 3. Аналитическая и алгоритмическая модели ИМ с упругими звеньями
3.1. Координаты ИМ с упругими звеньями.
3.2. Соотношения для угловых координат.
3.3. Соотношения для линейных координат
3.4. Запись кинематических соотношений с использованием блочных матриц.
3.5. Кинетическая энергия ИМ с упругими звеньями.
3.6. Кинетическая энергия ИМ. Модальный метод
3.7. Левая часть уравнений.
3.8.Правая часть уравнений.
3.9. Уравнения движения ИМ с упругими звеньями
3 Модальный метод. Уравнения движения.
3 Представление блочных матриц ИМ с упругими звеньями в виде сумм. Геометрический смысл элементов уравнений ИМ с упругими звеньями. Алгоритмы косынка для ИМ с упругими звеньями
3 Вычисление векторов центробежных и кориолисовых сил.
3 Пример моделирования ИМ с упругими звеньями.
3 Особенности моделирования ИМ с упругими звеньями
Выводы к главам .
Глава 4. Модели динамики МР с жесткими звеньями
4.1. Аналитическое и структурное представление ИМ МР как объекта управления
4.2. Аналитическое и структурное представление приводов шарниров МР.
4.3. Аналит ическое и структурное представление исполнительной системы управления МР.
Глава 5. Динамика многомерной ИСУ МР. Методика исследований и критерии.
5.1. Матричные передаточные функции НС МР.
5.2. Физический смысл элементов передаточных матриц системы приводов ИС.
5.3. Связь передаточных функций отдельно взятых приводов и приводов, работающих в составе ИСУ МР.
5.4. Асимптотические свойства частотных характеристик ИСУ
5.5. Критерий устойчивости Найквиста многомерных систем.
5.6. Критерий Найквиста устойчивости ИСУ системы приводов
5.7. Асимптотические свойства функции Найквиста ИСУ МР
5.8. Оценка границы области динамического взаимовлияния.
Критерий диагональной доминантности.
5.9. Расчет ЧХ многомерной ИС МР на ЭВМ.
5 Примеры исследования динамических свойств ИС МР
Г лава 6. Особенности динамики исполнительных систем МР с упругими звеньями, при работе в составе систем двустороннего действия, при взаимодействии с внешней средой.
6.1. Особенности динамики исполнительных СУ МР с упругими звеньями
6.1.1. Матричные передаточные функции исполнительной СУ МР с упругими звеньями.
6.1.2. Устойчивость исполнительной системы МР с упругими звеньями
6.1.3. Примеры расчета ЧХ исполнительной СУ МР с упругими звеньями.
6.2. Устойчивость многомерных систем двустороннего действия
6.3. Устойчивость ИСУ МР при взаимодействии с внешней
Выводы к главам .
Глава 7. Автоматизация инженерных расчетов систем следящих
приводов МР
7.1. Алгоритмы автоматического синтеза структур и корректирующих устройств следящих приводов. Подсистема автоматического синтеза корректирующих устройств СП.
7.1.1. Основы формализации частотных методов синтеза следящих приводов.
7.1.2. Алгоритм синтеза корректирующих устройств СП.
7.2. Интерактивная графическая система проектирования следящих приводов.
7.3. Комплекс программ автоматизации моделирования следящих приводов
7.4. Алгоритмы и программы моделирования ИСУ МР в частотной области.
Глава 8. МСРВ инвариантная система моделирования МР в реальном масштабе времени.
8.1. Компьютерная модель МР.
8.1.1. Модули автоматического формирования компьютерной модели исполнительного механизма МР.
8.1.2. Сборка модели МР из моделей исполнительного механизма и агрегатов.
8.1.3. Модуль интегрирования
8.1.4. Стандартные драйверы системы.
8.2. Интерфейс ввода структуры и параметров ИМ
8.3. Интерфейс размещения объектов внешней среды и
навесного оборудования
8.4. Интерфейс настройки приводов.
8.5. Интерфейс внешних устройств МСРВ.
8.6. Интерфейс настройки параметров моделирования.
8.7. Подсистема Алгоритмы управления
8.7.1. Команды автоматических режимов управления
8.7.2. Команды полуавтоматических режимов управления
8.7.3. Формирование и моделирование алгоритмов управления в МСРВ.
8.7.3.1. Интерфейс для задания вида и параметров команд управления
8.7.3.2. Программы предварительного формирования траектории движения
8.7.3.3. Блок программ i планирования
8.8. Подсистема регистрации и предъявления результатов моделирования
8.8.1. Структура команд СИО
8.8.2. Типовые команды СИО.
8.9. Примеры моделирования процессов управления космическим манипулятором с помощью МСРВ.
Глава 9. Разработка средств подготовки операторов космических манипуляционных роботов
9.1. Принцип действия функциональномоделирующих стендов
9.2. Функциональномоделирующий стенд Имитатор СБМ.
9.3. Функицональномоделирующий стенд ФМС
9.3.1. Состав ФМС
9.3.2. МСРВ в ФМС
9.3.3. Имитатор пульта управления КМР в ФМС
9.3.4. Управление промышленным роботом.
9.3.5. Внешний вид ФМС2.
9.3.6. Программнометодическое обеспечение ФМС2.
Выводы к главам 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Блочные матрицы создают основу для построения распространенных рекуррентных прямых уравнений и обратных уравнений 4, а также разработанных автором оригинальных эффективных рекурсивных алгоритмов косынка. Блочные матрицы удобно использовать при построении более сложных моделей ИМ с упругими звеньями. ИМ пзвенный пространственный механизм. Звенья ИМ последовательно связаны между собой кинематическими ларами V класса шарнирами таким образом, что образуют линейную кинематическую цепь. Вначале рассматриваем звенья ИМ как абсолютно твердые тела. Каждый из шарниров допускает относительное вращение или относительное линейное перемещение смежных звеньев в направлении только одной оси вращательная пара ВП, поступательная пара ПП. Первое звено ИМ связано с неподвижным основанием. Все звенья ИМ нумеруются, начиная от основания. Основанию ИМ присваивается номер 0. С каждым из звеньев ИМ связывается правая прямоугольная ортогональная система координат СК так, как показано на рис. СК, связана со звеном Ось СК,. Начало СО. Оси Хы и У,. Целесообразно одну из этих осей направить вдоль звена М, а другую в поперечном направлении. Начало СКп обычно размещают в центре ЗУ М. СК0 связывается с неподвижным основанием. Эта система координат в дальнейшем называется базовой. Описанный здесь способ координирования звеньев отличается от распространенного способа ДснавитаХартенберга тем, что в нем начала СК совмещены со звеньями и шарнирами ИМ, тогда как в способе ДенавитаХартенберга начала СК могут располагаться вне звеньев иили шарниров. Примененный здесь способ позволяет сделать результаты расчетов более наглядными и лучше привязаться к конструктивным параметрам ИМ. I относительно звена вдоль оси 2,, если 1 Щ ,2,. Замечание 1 ВП следует читать шарнир 1 вращагельного типа, Ч ПП следует читать шарнир 1 поступательного типа. Нулевые координаты шарниров соответствуют положению ИМ, которое принимается за исходное. Рассмотрим теперь параметры, определяющие кинематическую схему ИМ, геометрические и инерционные параметры его звеньев. ВПи а, 0, если 1П 1,2,. Д., У три уг ла, на которые следует поверну ть СК последовательно вокруг осей Х. У . Х., так, чтобы оси Ж, стали параллельны соответствующим осям СК при 0 0 1,2,. ИМ. СКм к началу СК, при значении , 0 в исходном положении го шарнира вектор , задается в проекциях на оси СК 1,0 х 1у 2Т 1,2,. СК, в центр масс звена вектор г, задается в проекциях на оси СК 1,2,. Х . Введенные параметры полностью определяют свойства ИМ, звенья которого представляют собой абсолютно твердые тела, в общем виде. Координаты шарниров обозначим как ф, 1,2,. ПП 1,2,. Среди декартовых координат будем рассматривать координаты точки звена ь1 в СК, координаты точки звена I относительно начала С в СКы и координаты точки звена в СК0. Д 1 i i. I ,. Рис. Будем считать известными координаты некоторой точки звена 1 в СК. СК компоненты вектора мг проведенного из начала СК, в рассматриваемую точку рис. ГИ. Г матрица размера 3x3 преобразования поворота при переходе от ССм к СК, е 1т орт оси 2 в СС, ,. Здесь и ниже запись вида соответствует представлению вектора, проведенного из начала СА в точку на звене в проекциях на оси СС. Будем теперь считать, что нам известны координаты точки звена в СС,, вектор и Координаты этой же точки относительно СС,. СК компоненты вектора проведенного из начала СС,. О У еЯ. СС, к СС. СК0 в рассматриваемую точку. Н , i0, i2 У еЦ2 i0 i i0 1 . Представленные соотношения имеют рекуррентный характер. Е . Г, к . Очевидно, что Ту Е Е единичная матрица размера 3x3. Матрицу можно представить так
П ты
1. Принимая во внимание введенные выше параметры, матриц ти. Ги1 Тгу, ТуР, га тг7,с, . СКы вокруг оси Хп после трех предыдущих поворотов на угол у,. ТхО 0 . В выражении 1. ТуРтха . Ь т2т,. Таким образом, матрица преобразования поворота при переходе от СК к С К является функцией одной переменной ьй обобщенной координаты ИМ и четырех постоянных величин индикатора типа 1го шарнира и 3х конструктивных параметров углов установки СК шарнира относительно СК 0 1го шарнира. Матрица т,. ЪТга,тугРт2т г. Щ,,т. ГоI 1. II Ъы. В выражении для т,о по мерс роста индекса к перемножение матриц тис1 производится справа налево, т е.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.185, запросов: 243