Электромеханические и мехатронные элементы и устройства в системах управления для роботизированной автоматизации технологических процессов

• Автор: Мельников, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 357 с. : ил.

ГЛАВА 1.Робототехника автоматизированного сервиса отраслей промышленности и сферы быта

1.1.Проблемы автоматизации. Анализ рабочих зон сервиса

1.2.Кинематика манипуляторов

1.3.Функциональные возможности

1.4.Формирование сервисного пространства

1,5.Энсргетическая эффективность

1 .б.Структуры систем управления робототехннческими комплексами и установками

на основе ПЭМС

Выводы по главе

ГЛАВА 2.Элементы механики и особенности расчета возмущающих воздействий в системе управления планарным основанием манипулятора

2.1.Системы координат

2.2.Возмущающие воздействия на основание манипулятора
2.3.Оценочный расчет возмущающих воздействий
Выводы по главе
ГЛАВА З.Концепция выбора рациональной модификации исполнительного модуля планарной системы управления
3.1.Определение основных параметров ПЭММ
3.2.Выбор ПЭММ по способам возбуждения электромагнитной системы
3.3.Выбор ПЭММ по критерию минимальной тяговой силы
3.4.Выбор ПЭММ по критерию максимально-допустимого разворачивающего момента
3.5.Влиянис сервисных воздействий манипулятора на магнитовоздушную опору планарного электромеханического модуля
3.6.Алгоритм выбора планарного ЭМП системы управления основания

манипулятора
Выводы по главе
ГЛАВА 4.Способы управления и устройства для повышения надежности планарных электромеханических систем
4.1.Способ управления и устройства с полной фиксацией якоря
ПЭМС
4.2.Способы управления и устройства с комбинированной фиксацией якоря
ПЭМС
4.3.Способ управления и устройство с частичной фиксацией якоря ПЭМС
4.4.Способ управления ПЭМС с активным выравниванием зазора между якорем и индуктором
4.5.Варианты конструкций ПЭММ с повышенной надежностью к продавливанию магнитовоздушной опоры
4.6.Планарная система управления с использованием датчиков ускорения
Выводы по главе
ГЛАВА 5.Математические модели и исследование основных управляющих режимов планарной электромеханической системы
5.1.Математическое описание планарной системы управления основания манипулятора
5.2.Исследование планарной ЭМС управления в условиях возмущений
манипулятора
5.3.Обобщенные математические модели ПЭМС с особым представлением управляющей программной координаты движения поля
5.3.1.Проверка адекватности полиномов и оценка значимости коэффициентов
регрессий
5.4.Математическая модель ПЭМС в реальных координатах
Выводы по главе

ГЛАВА 6. Современные методы исследований и особенности развития управляющих структур электромеханических и мехатронных систем
6.1.Стратегия нечеткого управления планарных электромеханических и мехатронных систем
6.1.1 .Параметрический синтез ПИД регулятора
6.1.2.Алгоритм генерирования управляющих правил
6.1.3.Установка весового параметра а
6.1.4.Логический вывод управляющего воздействия
6.1.5.Упрощение управляющих правил
6.1.6.Моделирование нечеткого алгоритма управления
6.2.Принципы формирования оптимальных траекторий и алгоритмов управления планарной электромеханической системой
6.2.1.Проблемы координирования управления ПЭМС
6.2.2.Комбинированное управление ГДС
6.2.3.Использование метода «ветвей и границ»
6.2.4. Метод разреженной «прямой коллокации»
6.2.5.Пример оптимизации технологических маршрутов
6.3.Проблемы ограничений и некоторые особенности сетевого управления
6.3.1.Робототехнический комплекс - сетевая структура исполнительного уровня управления
6.3.1.1. AS - интерфейс
6.3.1.2. CAN - интерфейс
6.3.1.3.Особенности управления в робототехническом комплексе
6.3.1.4.Особенности управления в сфере быта
Выводы по главе
ГЛАВА 7. Анализ результатов экспериментальных исследований основных управляющих режимов планарной электромеханической системы
7.1.Макет базовой модели манипулятора и схемы экспериментальных исследований
7.2.Статистическая оценка результатов экспериментов
7.3.Анализ качества динамических процессов и оценка адекватности математической модели ПЭМС

Выражая плоскостной угол качания у через длину звена и необходимые перемещения манипулятора, имеем:
= Агссоб(1 - (у2+А2)/2112); (1.19)
Ч' = п((2 + 22)/Я2); (1.20)
9 = (У2 + 2г)/4К2. (1.21)
Для простоты, в вышеприведенных формулах полагаем звено качания совпадающим с плоскостью ZOY. Так как Y,Z = f(R), причем Ymax < R, ZmM < 2R, то уже с помощью такой простой кинематической схемы манипулятора можно обеспечить в наиболее важных точках зоны обслуживания сервис близкий к максимальному: при Y = R -» 0, Z —> 2R, VF -> 4п, 0 ->
1. Рассматривая зависимости ЧР = fi(R) при Z = const и Т = f2(Z) при R = const, получим условие равенства угла сервиса в точке:
Л = 2 = (1.22)
Из полученного выражения следует, что при длине звена качания
Rconst * ^const ^ 1 23)
для расширения функциональных возможностей манипулятора наиболее выгодно использовать звено качания в вертикальной плоскости.
^сот1 (1.24)
При выполнении условия (1.24) наиболее выгодно изменять координату Z.
В качестве примера на рис. 1.1 б приведены зависимости Р|^) и f2(Z). Из рис. 1.16 следует, что при Z = R = 0,067м функциональные возможности одинаковы. Принимая во внимание, что изготовляемые линейно-поворотные модули обеспечивают Z = (10 * 40) мм, следует считать плечо качания и вертикальной плоскости необходимым звеном кинематической схемы манипулятора.