Разработка метода позиционно-силового управления многозвенными манипуляторами

• Автор: Зуев, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 125 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений и сокращений.

Введение
1. Анализ подходов и методов синтеза позиционносиловых систем управления манипуляторами и постановка задачи исследования.

1.1. Анализ областей использования манипуляторов

с позиционносиловыми системами управления.

1.2. Анализ существующих методов синтеза позиционносилового управления манипуляторами.

1.3. Постановка задачи исследования

1.4. Выводы
2. Особенности синтеза комбинированных позиционносиловых систем управления многозвенными манипуляторами
2.1. Разработка метода одновременного управления электроприводами манипулятора по положению и
по развиваемому моменту с помощью квадратичного критерия качества.
2.2. Синтез самонастраивающейся коррекции, стабилизирующей переменные параметры электроприводов манипулятора
2.3. Формирование программных входных сигналов для управления приводами каждой степени подвижности манипулятора
2.4. Решение проблемы передачи силового воздействия
на объекты работ.
2.5. Выводы
3. Синтез и исследование одновременного управления отдельными электроприводами многозвенного манипулятора по положению и развиваемому моменту.
3.1. Описание динамики отдельного электропривода
с постоянными параметрами при позиционносиловом
режиме работы
3.2. Синтез позиционносиловых систем управления электроприводами манипуляторов с постоянными параметрами
3.3. Особенности формирования коэффициентов усиления обратных связей позиционносиловой системы управления электроприводом.
3.4. Математическое моделирование и исследование синтезированной позиционносиловой системы управления.
3.5. Экспериментальные исследования синтезированной
позиционносиловой системы управления
3.6. Выводы
4. Синтез комбинированной позиционносиловой системы управления
многозвенными манипуляторами
4.1. Описание динамики многозвенных манипуляторов
4.2. Описание динамики нагруженных электроприводов.
4.3. Синтез самонастраивающейся коррекции, стабилизирующей переменные параметры электроприводов манипулятора.
4.4. Синтез позиционносиловых систем управления электроприводами многозвенного манипулятора.
4.5. Формирование программных входных сигналов для управления электроприводами каждой степени подвижности манипулятора
4.6. Математическое моделирование синтезированной системы управления
4.7. Выводы.
Заключение
Литература


При этом необходимо разработать метод синтеза таких систем управления приводами, которые обеспечивали бы одновременную точную минимизацию ошибок по управлению двумя этими компонентами. Однако при движении многозвенных манипуляторов появляются сложные взаимовлияния между всеми их степенями подвижности. Эти взаимовлияния приводят к существенным изменениям параметров нагрузки во всех приводах, установленных в соответствующих степенях подвижности многозвенников. В результате указанные приводы становятся объектами с существенно и быстро изменяющимися параметрами. Поэтому точно управлять ими по положению и развиваемому моменту с помощью традиционных систем не представляется возможным. Решать поставленную в диссертации задачу предлагается в три этапа. На первом планируется устранить взаимовлияния во всех переносных степенях подвижности движущихся манипуляторов с помощью самонастраивающихся корректирующих устройств, точно стабилизирующих параметры их электроприводов на номинальном уровне, но при этом должны быть полностью сохранены внешние нагрузочные моменты, необходимые для создания заданного усилия рабочего инструмента. Затем для приводов уже с номинальными постоянными параметрами предполагается синтезировать регуляторы, обеспечивающие одновременное управление их положением и развиваемым внешним моментом. Последовательное выполнение этих трех этапов позволит создать метод синтеза высокоточного позиционносилового управления различными манипуляторами. Для решения описанной выше проблемы были поставлены следующие задачи. Разработать общую стратегию подхода и метод синтеза позиционносиловых систем управления многозвенными манипуляторами, основанный на управлении электроприводом каждой степени подвижности этого манипулятора одновременно и по положению, и по развиваемому моменту. На основе разработанного метода выполнить синтез и исследование корректирующих устройств, позволяющих одновременно точно управлять и положением выходного вала электропривода манипулятора, и внешним моментом, развиваемым на нем за счет одновременной минимизации ошибок электроприводов по положению и развиваемым моментам. Синтезировать самонастраивающиеся корректирующие устройства, позволяющие точно компенсировать нелинейности и взаимовлияния между всеми степенями подвижности многозвенного манипулятора, но пропускающие без изменения внешние моменты, необходимые для создания силового воздействия со стороны рабочего инструмента на объекты работ. В соответствии с поставленными задачами была определена структура диссертации, состоящей из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. В первой главе проводиться анализ технологических операции, для качественного автоматического выполнения которых необходимо одновременно точно управлять движением схвата манипулятора и развиваемым им усилием. Там же приводятся результаты детального анализа подходов и методов синтеза позиционносиловых систем управления манипуляторами, которые предложены отечественными и зарубежными учеными. Выявляются особенности и недостатки этих подходов и методов, не позволяющие обеспечивать их эффективное применение при выполнении реальных скоростных манипуляционных технологических операций. В последнем разделе этой главы формулируются цели и задачи исследования по разработке нового метода синтеза высококачественных позиционносиловых систем пространственного управления многозвенными манипуляторами. Определяется стратегия синтеза позиционносиловых систем управления многозвенными манипуляторами, основанная на точном управлении электроприводом каждой степени подвижности этого манипулятора одновременно и по положению, и по развиваемому моменту. В соответствии с выбранной стратегией предлагаемый подход к синтезу разбивается на этапы, последовательное выполнение которых должно гарантировать высокое качество и относительно простую практическую реализацию синтезированных систем. Во второй главе диссертации рассмотрены основные особенности создания метода синтеза позиционносилового управления многозвенными манипуляторами на основе определенной в первой главе стратегии.