Разработка системы эффективного управления поиском согласованного положения деталей для роботизированных сборочных устройств на основе нечеткой логики

• Автор: Кузнецов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ковров
• Количество страниц: 212 с. : ил.

Введение

Глава 1. Анализ существующих методов и средств повышения точности

позиционирования деталей при автоматизированной сборке

1.1. Анализ основных этапов автоматизированной сборочной операции

1.2. Модель пофсшностей устройства позиционирования деталей

1.3. Анализ аппаратного обеспечения условий автоматического совмещения деталей для универсальных средств автоматизации сборки
1.4. Анализ методического обеспечения условий автоматического совмещения деталей для универсальных средств автоматизации сборки

1.5. Цель и задачи исследований

Глава 2. Обоснование метода управления движением детали при переходе от этапа транспортирования к этапу совмещения
2.1. Особенность функционирования сборочного устройства при переходе от этапа транспортирования детали к этапу се ориентации

2.2. Формирование поисковой траектории в начале этапа ориентации детали

2.3. Особенности угловой адаптации соединяемой детали при
автоматизированной сборке
Выводы по главе
Глава 3. Программирование нечетких контроллеров
3.1. Нечеткая логика и е применение в задачах управления
3.2. Разработка методики выбора и расчета параметров нечеткого контура управления
3.3. Программа расчета данных на основе желаемого закона движения детали для проектирования нечеткого логического контроллера в среде МАТЬАВ
3.4. Построение и обучение нечеткого контроллера с использованием субтрактивной кластеризации
Выводы по главе
Глава 4. Сравнительное моделирование регуляторов активных систем номинального совмещения собираемых деталей в среде МиЫЫК 4 из пакета МЛТЬАВ 6
4.1. Структурные схемы и общие параметры моделирования
4.2. Моделирование системы номинального совмещения собираемых деталей под управлением ПИДрегулятора
4.3. Моделирование системы номинального совмещения собираемых деталей под управлением нечеткого логического контроллера
4.4. Сравнительный анализ влияния нелинейностей на основные характеристики сборочной системы
Выводы по главе
Глава 5. Экспериментальные исследования сборочной системы на основе метода нечеткого управления движением детали
5.1. Описание экспериментального образца сборочной системы на основе метода нечеткого управления движением детали
5.2. Результаты экспериментальных исследований сборочной системы на основе метода нечеткого управления движением детали
Выводы по главе
Заключение по диссертационной работе Список литературы
Приложение 3.1. Листинг основного файла ипПЬсрр программы расчета обучающих данных .x
Приложение 3.2. Листинг файла проекта Псеп.Ьрг программы расчета обучающих данных .x
Приложение 3.3. Листинг файла . программы расчета обучающих данных .x
Приложение 3.4. Листинг файла ипНЛГ программы расчета обучающих данных .x
Приложение 3.5. Листинг файла с параметрами нечеткого контроллера ГгеПв
Приложенуе 4.1. Листинг файла модели МАТЬАВ
гпсИ для системы
Приложение 4.2. Листинг файла Вос1еа8.т функции проверки модели на устойчивость по критерию Найквиста для системы МАТЬАВ
Приложение 5.1. Листинг файла компонента таймера высокого разрешения НКезТт.раБ для Вогапс ОерИ 6
5
Приложение 5.2. Листинг основного файла ишИрав управляющей программы .x, в состав которой входит
имитатор нечеткого контроллера
Акт внедрения результатов научноисследовательской работы в учебный
процесс на кафедре Технология машиностроения
Акт внедрения результатов научноисследовательской работы в учебный
процесс на кафедре Приборостроение, автоматика и управление
Акт передачи программной документации для системы автоматизированного проектирования нечетких контроллеров
ВВЕДЕНИЕ


Поскольку набор и последовательность выполняемых функций в универсальных устройствах зависит от этапов автоматизируемой сборочной операции , а требования к качеству выполнения этих функций являются общими для универсальных и специализированных устройств, остановимся на этапах сборочной операции. В соответствии с действиями, выполняемыми сборочными устройствами, можно выделить три основных этапа сборочных операций по соединению элементарных сборочных единиц , 1. Детали, образующие элементарные сборочные единицы должны отвечать условиям автоматизированной сборки по конструкции наличию определенных конструктивных элементов , геометрическим параметрам сопрягаемых поверхностей 2, массогабаритным характеристикам . Наличие первого и третьего этапов сборочной операции связано с выполнением необходимых условий автоматического совмещения сопрягаемых поверхностей или их элементов . Поэтому для реальных сборочных устройств необходимым является второй этап сборочной операции этап ориентации, имеющий целью обеспечение указанных условий автоматического совмещения элементов сопрягаемых поверхностей. V совмещенное положение. Рис. Вспомогательные функции сборочного оборудования захват детали, базирование и фиксация детали, удаление сборочной единицы, не связанные с выполнением условий автоматического совмещения, при рассмотрении автоматизированной сборочной операции могут быть исключены. Этапы сборочной операции показаны на рис. Данные по точности позиционирования деталей универсальными средствам автоматизации сборочных операций робототехническими устройствами приведены в таблице 1. Таблица 1. Напольные роботы с горизонтальной выдвижной рукой и консольным механизмом подъема Ритм. Ритм. Ритм. Окончание табл. Как следует из этой таблицы, погрешности позиционирования детали при перемещении роботом составляют от 0, мм до 6 мм, что не позволяет обеспечить условия собираемости для деталей средней и повышенной точности, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям с малыми зазорами или по переходным посадкам, а также по более сложным поверхностям . Рис. Для повышения точности позиционирования деталей на этапе транспортирования в настоящее время применяются как аппаратные, так и методические средства. Возможности этих направлений в повышении точности позиционирования деталей при автоматизированной сборке могут быть проанализированы на основе обобщенной модели погрешностей устройства позиционирования привода перемещения детали. Модель погрешностей устройства позиционирования деталей. Основные причины возникновения погрешностей позиционирования детали на этапе ее транспортирования на сборочную позицию перечислены в п. Для формализации погрешностей рассмотрим модель позиционного привода перемещения, обобщающую возможные варианты робототехнических устройств для автоматизированной сборки , , 7, 6. Функциональная схема следящего устройства перемещения имеет вид рис. На нем введено обозначение сумматора устройства сравнения заданного и реализованного перемещений. Рис. Не конкретизируя реализацию основных функциональных элементов устройства перемещения детали, остановимся на модели погрешностей, вызываемых рассмотренными выше причинами . Структурная схема устройства, описывающая динамику процесса перемещения детали, и соответствующая приведенной функциональной схеме показана на рис. Рис. V сигнал датчика обратной связи Есигнал ошибки 1Ууру Удвру Умпру Удр передаточные функции усилителя, двигателя, механизма преобразования движения, датчика обратной связи соответственно управляющее воздействие у скорость выходного звена двигателя обобщенная координата, описывающая перемещение детали. Наличие первичных погрешностей функциональных элементов может быть представлено в виде отклонений выходных координат этих элементов. Такое представление позволяет описать погрешности различного характера, в том числе и связанные с существенными нелинейностями, проявляющимися в виде неопределенности координат. Рассмотрим основные виды нелинейностей, которые присущи элементам автоматизированной сборочной системы , . Усилитель и датчик шум, зона нечувствительности и порог насыщения. М погрешности датчика обратной связи. С учетом приложения этих отклонений, получим структурную схему модели погрешностей устройства перемещения детали рис.