Создание высокоэффективных систем управления исполнительными движениями роботов и мехатронных устройств на основе технологически обусловленного метода синтеза

• Автор: Илюхин, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 378 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НАУЧНОЙ ПРОБЛЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

РОБОТОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проблема повышения эффективности и конкурентоспособности систем управления исполнительными движениями для промышленной робототехники
1.2. Классификация роботизированных технологических операций и формирование требований к системам управления контурными исполнительными движениями роботов
1.3. Анализ современных тенденций развития систем управления движением в робототехнике и мехатронике

1.4. Цель и задачи диссертационного исследования

2. КОНЦЕПЦИЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ

ОБУСЛОВЛЕННОГО СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
РОБОТОВ ОГРАНИЧЕННОЙ СЛОЖНОСТИ НА ОСНОВЕ
МЕХАТРОННОГО ПОДХОДА
2.1. Обобщенные показатели сложности технологических операций и факторы, влияющие на точность и производительность исполнительных движений технологических роботов
2.2. Основные принципы и подходы к синтезу систем управления исполнительными движениями
2.3. Сущность эволюционного технологически обусловленного синтеза высокоэффективных систем управления технологических роботов
2.4. Математические модели и программы визуального компьютерного моделирования технологических роботов
и их компонентов
2.5. Расширение функциональных возможностей технологических роботов на базе систем дистанционно - автоматического

управления
2.6. Выводы по второй главе
3. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ БАЗОВЫХ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ НА ОСНОВЕ
МОДЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ
3.1. Подход к концептуальному синтезу систем управления роботов при групповом учете факторов, влияющих на точность исполнительных движений
3.2. Концептуальная модель погрешности установившихся исполнительных движений при учете влияния первой группы факторов
3.3. Концептуальная модель погрешности установившихся движений рабочего органа по прямолинейной программной траектории
3.4. Концептуальная модель погрешности установившихся движений рабочего органа по дуге окружности
3.5. Формирование базовых системных требований к организации управления технологическими роботами на основе концептуальных моделей точности исполнительных движений
3.6. Выводы по третьей главе
4. СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПРИВОДОВ КАК
МЕХАТРОННЫХ ПОДСИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ
4.1. Построение и анализ функциональных и аппаратурных структур цифровых исполнительных систем
4.2. Синтез цифровых следящих приводов технологических роботов на основе аналогии частотных свойств их
импульсных и непрерывных моделей
4.3. Выбор значений параметров настройки непрерывного аналога ЦСП из соображений ограничения сложности системы компьютерного управления
4.4. Синтез внутренней цифровой подсистемы ЦСП и выбор максимального допустимого периода дискретности
4.5. Формирование разностных уравнений алгоритмов

регулирования
4.6. Выводы по четвертой главе

5. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ
БЕЗ КОНТАКТА РАБОЧЕГО ОРГАНА С ОБРАБАТЫВАЕМЫМ
ОБЪЕКТОМ
5.1. Повышение точности движений на основе многоканальной программно-адаптивной коррекции и полиномиальных моделей задающих и возмущающих воздействий
5.2. Построение прецизионных мехатронных приводных модулей, содержащих упругие механические передачи с люфтом
5.3. Управление роботами и мехатронными устройствами при непрограммируемых и случайных составляющих во входных воздействиях с использованием прогнозирующих фильтров
5.4. Оптимизация настройки компенсирующих связей следящих систем для работы с подвижными объектами
5.5. Выводы по пятой главе
6. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ ПРИ СИЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
НА РАБОЧИЙ ОРГАН
6.1. Особенности подхода к построению систем управления движением высокопроизводительных прецизионных роботов для механообработки
6.2. Пространственная модель силового взаимодействия инструмента с обрабатываемым объектом как компонент математического описания системы "робот-процесс механообработки"
6.3. Способ повышения точности и производительности роботов на основе увеличения динамической жесткости манипуляторов
с системой траекторно - импедансного управления
6.4. Исследование динамических свойств следящего привода
с главной обратной связью по положению объекта управления при выполнении механообработки

наибольшей эффективности создаваемого изделия в целом. Поэтому нужны методы исследования и синтеза СУ ТР, позволяющие выбрать наиболее эффективные варианты структур и значений параметров СУ и реализовать функции системы в основном за счет информационных процессов в управляющем компьютере.
На основании изложенных выше результатов анализа состояния научной проблемы построения эффективных СУ ТР сформирована следующая цель диссертационного исследования.
Цель работы - решение научной проблемы разработки высокоэффективных систем компьютерного управления исполнительными движениями технологических роботов и мехатронных устройств, обладающих точностью, производительностью и уровнем технической сложности, адекватными реализуемым технологическим операциям, на основе реализации принципов мехатроники.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи исследования.
1. Выявление и формализация взаимосвязей между роботизированными технологическими операциями, требованиями к исполнительным движе-ниям технологических роботов, факторами, влияющими на их качество, и структурно-параметрическими особенностями системы управления движением.
2. Разработка эволюционного технологически обусловленного метода синтеза эффективных систем управления исполнительными движениями роботов, обладающих при ограниченной технической сложности точностью и производительностью, достаточными для качественного выполенения заданных технологических операций, и отвечающих современным тенденциям развития робототехники и мехатроники.
3. Построение комплекса математических моделей и программных средств визуального моделирования процессов управления технологическими роботами и мехатронными устройствами, ориентированных на анализ и синтез систем управления исполнительными движениями.
4. Формирование метода синтеза цифровых исполнительных приводов как мехатронных подсистем технологических роботов.