Повышение точности и быстродействия промышленных мехатронных электропневматических следящих приводов на основе аппаратной и программной интеграции мехатронных компонентов

• Автор: Харченко, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИХ СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ И БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РОБОТОВ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1. Анализ областей и условий применения электропневматических приводов в составе технологических систем различных отраслей промышленности

1.2. Особенности применения электропневматических приводов в робототехнике

1.3. Обобщённые требования к промышленным электропневматическим приводам роботов и технологических систем
1.4. Анализ исследований и технических решений в области построения промышленных электропневматических позиционных и следящих приводов

1.5. Выводы по первой главе, цель и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ПРОМЫШЛЕННОГО

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ МЕХАТРОНИКИ

2.1. Концепция формирования структуры электропневматического следящего привода на основе принципов мехатроники
2.2. Анализ вариантов структур устройств компьютерного управления в составе мехатронных электропневматических следящих приводов
2.3. Выводы по второй главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАТРОННОГО РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ КАК КОМПОНЕНТА ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА
3.1. Анализ устройства и особенностей функционирования пропорционального электропневматического регулятора давления
3.2. Нелинейная математическая модель мехатронного электропневматического регулятора давления
3.3. Разработка стенда для экспериментального исследования свойств мехатронного регулятора давления компании Сатоггі
3.4. Экспериментальное исследование переходных процессов и частотных характеристик мехатронного электропневматического регулятора давления

3.5. Формирование упрощённой математической модели мехатронного регулятора давления на основе результатов экспериментального исследования
3.6. Компьютерное моделирование мехатронного регулятора давления
3.7. Выводы по третьей главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МЕХАТРОННОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА
4.1. Нелинейная математическая модель мехатронного силового
агрегата с компьютерным управлением
4.2. Линеаризованная модель мехатронного силового агрегата
4.3. Компьютерное моделирование мехатронного силового агрегата
4.4. Разработка стенда для экспериментальных исследований свойств
мехатронного силового агрегата
4.5. Экспериментальное исследование динамических свойств
мехатронного силового агрегата
4.6. Упрощённая математическая модель мехатронного силового
агрегата, основанная на результатах экспериментальных исследований
4.7. Выводы по четвёртой главе
5. РАЗРАБОТКА. АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕХАТРОННЫХ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИХ СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ
5.1. Разработка алгоритмов компьютерного управления мехатронными
злектропневматическими следящими приводами
5.2. Пример синтеза алгоритмов управления мехатронным
электропневматическим следящим приводом на основе линеаризованной модели мехатронного силового агрегата
5.3. Повышение точности и быстродействия следящего электропневматического привода в результате коррекции задающего воздействия, использования нелинейных законов регулирования и фильтрации сигналов обратных связей
5.4. Компьютерное моделирование мехатронных
электропневматических следящих приводов
5.5. Выводы по пятой главе
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Э ЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕ СКИХ СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ С МЕХАТРОННЫМИ СИЛОВЫМИ АГРЕГАТАМИ И
КОМПЬЮТЕРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
6.1. Режимы испытаний и лабораторный стенд для экспериментального исследования динамических свойств электропневматического следящего привода с мехатронным силовым агрегатом
6.2. Экспериментальное исследование динамических свойств
замкнутого по скорости электропневматического привода с учётом
особенностей формирования и фильтрации сигнала обратной связи
6.3. Исследование свойств электропневматического следящего привода, замкнутого по положению поршня и дополненного корректирующей обратной связью по скорости
6.4. Исследование свойств электропневматического следящего привода, замкнутого по положению поршня, с подчинённым контуром
регулирования скорости
6.5. Исследование свойств электропневматического следящего привода с коррекцией задающего воздействия и нелинейными законами
ретуширования
6.6. Выводы по шестой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

тремя уровнями «мехатронности». Описанный целенаправленный процесс возрастания степени «мехатронности» ЭПСП не является самоцелью, а отражает естественное стремление к получению требуемого высокого уровня качества мехатронного ЭПСП при меньших затратах [31].
Важно подчеркнуть, что создание в составе мехатронного ЭПСП мехатронного силового агрегата на базе МРД позволяет в полной мере воспользоваться преимуществами, которые даёт применение принципов доминирования управляющей ЭВМ и конструктивной и функциональной интеграции и упростить реализацию контуров регулирования скорости и положения с использованием только программного обеспечения управляющей ЭВМ.
2.2. Анализ вариантов структур устройств компьютерного управления в составе мехатронных электропневматических следящих приводов
На основании результатов анализа известных подходов к созданию следящих систем управления движением [7, 18, 34, 47] в диссертации разработана классификация структур управляющих частей ЭПСП на базе управляющих ЭВМ (рис. 2.3) и предложены их наиболее рациональные варианты.
Наиболее просто реализуется компьютерное устройство управления в виде ПИД-регулятора в структуре ЭПСП с главной обратной связью по положению поршня и без дополнительной корректирующей обратной связи по скорости (рис. 2.4). Для формирования сигнала главной обратной связи (ОС) по положению используется прецизионный датчик Дп, дающий информацию о положении поршня пневмоцилиндра в любой точке хода.
Управление осуществляется по рассогласованию сигналов задающего воздействия и сигнала, пришедшего с датчика ОС по положению. Сигнал ошибки является первичным для выработки управляющего воздействия на МСА, реализующий контур регулирования развиваемой приводом силы.