Аналитический синтез оптимальных по быстродействию систем управления манипуляционными роботами

• Автор: Коренченков, Анатолий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Обзор методов и постановка задачи конструирования оптимальных по быстродействию систем управления манипуляционных роботов
1.1 Обзор и анализ работ, посвященных методам оптимального по
быстродействию управления манипуляционными роботами
1.2 Постановка задачи оптимального по быстродействию управления
манипуляционным роботом
1.3 Выводы к главе
.2 Разработка методов синтеза оптимальных и квазиоптимальных по быстродействию систем управления манипуляционных роботов
2.1 Синтез оптимальных и квазиоптимальных по быстродействию
позиционных систем управления манипуляционными роботами
2.2 Задание траектории движения манипуляционного робота
2.3 Синтез оптимальных и квазиоптимальных по быстродействию,
траекторных систем управления манипуляционных роботов
2.4 Выводы к главе
3 Разработка методик синтеза оптимальных и квазиоптимальных по быстродействию систем управления манипуляционных роботов
3.1 Разработка обобщённого алгоритма синтеза системы управления
манипуляционного робота
3.2 Методика синтеза позиционной системы управления для
манипуляционного робота с ангулярной системой координат
3.3 Методика синтеза траекторной системы управления для
манипуляционного робота с цилиндрической системой координат
3.4 Программно-моделирующий комплекс
3.5 Выводы к главе
4 Синтез квазиоптимальных по быстродействию регуляторов промышленных робототехиических комплексов
4.1 Постановка технологической задачи и описание конструкции
роботизированного технологического комплекса
4.2 Экспериментальная проверка работоспособности синтезированных
законов управления
4.2.1 Синтез позиционного регулятора
4.2.2 Синтез траекторного регулятора
4.3 Выводы к главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1 Листинг программы ПМК на языке Matlab 2
Приложение 2 Акты внедрения результатов диссертации

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АКОР - аналитическое конструирование оптимальных регуляторов; АСУ - автоматическая система управления;
САПР - система автоматизированного проектирования;
БВУ - блок вычисления управления;
БД - блок датчиков;
БЗК — блок задатчика координат;
ГПС - гибкие производственные системы;
КМС - кривая максимальной скорости;
МР - манипуляционный робот;
НС - нейросеть;
ОЗУ - оперативно запоминающее устройство;
ПЗК - прямая задача кинематики;
ПМК - программно-моделирующий комплекс;
ПД - пропорционально-дифференциальный;
ПТ - планировщик траекторий;
ПР - промышленный робот;
РТК - роботизированный технологический комплекс;
СКА - система компьютерной алгебры;
СУ - система управления;
ТО - технологическое оборудование;
ЦПУ - центральное процессорное устройство.

Введение
Актуальность проблемы. Мировая практика показывает, что разработка и совершенствование средств- комплексной автоматизации производства является непрерывным, постоянно обновляющимся процессом. Стратегической целью России является модернизация основных фондов и переход к высокотехнологичному производству.
Эго потребует опережающих темпов развития станкостроения и роботостроения, определяющих технико-технологический уровень и инновационные возможности всего машиностроительного комплекса, по сравнению с другими отраслями экономики примерно в 3 раза. В соответствии с «Концепцией формирования государственной комплексной программы развития машиностроения России» были предусмотрены разные формы поддержки традиционных отраслей машиностроения, имеющего потенциал для совершенствования наукоёмкого производства, прогрессивных технологических процессов, высокопроизводительных роботизированных линий. В соответствии с поставленными задачами следует учитывать, что требования к современному высокотехнологичному производству неизменно усложняются: число составляющих производственного процесса увеличивается; характер их взаимодействия становится всё более динамичным и многопараметрическим, значительно расширяется номенклатура выпускаемой продукции при одновременном сокращении продолжительности выпуска изделий одной номенклатурной группы [21].
В области массового производства задача комплексной автоматизации традиционно решается путём создания специализированных автоматических линий, гибких производственных систем (ГПС), автоматизированных конвейерных линий, АСУ, САПР, промышленных роботов (ПР) и т. д., позволяющих разрабатывать новые и совершенствовать существующие техноло-

Блок 1. Вводятся исходные данные: геометрия звеньев (dj— звенное расстояние, 0,- - угол в сочленении, а,- — длина звена, а,- - угол скручивания звена), массы звеньев (ти,), ограничения на управление (т,шт, гтах).
Блок 2. Задаётся траектория движения рабочего органа МР в параметрической форме:
x = x(S),y = y(S),z = z(s). (24)
Блок 3. Формируются матрицы перехода (А,) и однородных преобразований (Тр,).
Блок 4. Производится вычисление динамических коэффициентов (от,, с,-,g,), необходимых для получения динамической модели МР (9).
Блок 5. Заданная траектория движения рабочего органа МР (если она не была задана в параметрической форме) приводится к каноническому виду методами параллельного переноса и поворота системы коор-
динат и параметризуется.
Блок 6. Вычисляется функция пути внешних координат.
Блок 7. Находится решение обратной задачи кинематики в соответствии с выражением
ч = Г (Р)- (25)
Блок 8. Вычисляется функция пути в обобщённых координатах.
Блок 9. Выполняется вычисление обобщённых координат q(S), скоростей q(S) и ускорений q(S), как функции параметра траектории в соответствии с выражениями (14).
Блок 10. Формируется КМС в соответствии с выражением
K2=S^{x2n„xJ, (26)
где х,„_,,х2п - п-мерные векторы координат состояния, соот-
ветствующие обобщённым координатам и скоростям.