Разработка и исследование алгоритмов адаптивного управления взаимосвязанным движением упругих манипуляционных роботов

• Автор: Томчина, Ольга Петровна
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 220 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЕМ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ ГГ

1.1. Основные требования к системам управления манипуляционными роботами . II

1.2. Особенности манипуляционных роботов как объектов управления и существующие методы управления их движением

1.3. Постановка задачи г

Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ .

2.1. Разработка динамической модели взаимосвязанного движения упругих манипуляционных роботов и ее декомпозиция на жесткую и упругую подсистемы

2.2. Построение динамической модели механической

части робота РПМ .
2.2.1. Математическое описание взаимосвязанного движем
ния модуля двойное качание
2.2.2. Исследование на ЦВМ влияния взаимосвязи на отрабонсу программной траектории жестким роботом
2.3. Описание кинематических схем манипуляционных роботов. Кинематическая модель промышленных роботов Универсал5 и РПМ .
Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯЦИОННЫМИ РОБОТАМИ НА ИСПОЛНИТЕЛЬНОМ УРОВНЕ
3.1. Анализ методов синтеза алгоритмов адаптивного управления.
3.2. Синтез и теоретический анализ эффективности параметрического алгоритма адаптивного управления с явной эталонной моделью.
3.3. Синтез и теоретический анализ эффективности параметрического алгоритма адаптивного управления с неявной эталонной моделью
3.4. Разработка сигнальных алгоритмов адаптивного управления. Г
Выводы по главе ГГ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯЦИОННЫМИ РОБОТАМИ НА ТАКТИЧЕСКОМ УРОВНЕ Г
4.1. Основные задачи и алгоритмическая структура систем управления манипуляционными роботами
на тактическом уровне П
4.2. Разработка алгоритмов решения обратной задачи о положении манипулятора для роботов РПМ и Универсал5
4.3. Разработка и исследование алгоритма планирования оптимальных траекторий.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ РОБОТОВ РПМ И УНИВЕРСАЛ5.
5.1. Разработка структуры параметрического адаптивного регулятора с явной эталонной моделью для
управления движением робота РПМ
5.2. Исследование на ЦВМ эффективности подавления влияния взаимосвязи и нестационарности параметров с помощью адаптивного регулятора с
явной эталонной моделью Г
5.2.1. Описание экспериментов на ЦВМ .
5.2.2. Выбор базовых параметров адаптивного регулятора
5.2.3. Результаты исследования влияния коэффициентов алгоритма адаптации.
5.2.4. Исследование адаптивного регулятора с модифицированной эталонной моделью
5.2.5. Методика выбора параметров адаптивного регулятора .
5.3. Разработка и исследование на ЦВМ адаптивного регулятора с неявной эталонной моделью для управления движением робота РПМ Г
5.4. Разработка сигнального адаптивного регулятора для подавления упругих колебаний и его испытания в приводах робота Универсал5.
5.5. Структура двухуровневой адаптивной системы управления упругими манипуляционными роботами .
Выводы по главе .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Иерархическая структура системы управления манипуляционным роботом
большей степени такое деление соответствует работам . В данной диссертационной работе рассматриваются вопросы управления МР на двух нижних уровнях тактическом и исполнительном. Тактический уровень, также как и два верхних, использует не только управляющие сигналы сверху, но и всю необходимую информацию с нижестоящего исполнительного уровня от манипуляционного механизма и среды. Исполнительный уровень СУ МР реализует все предписанные сверху целенаправленные движения рабочих механизмов робота при выполнении различных операций и представляет собой совокупность следящих приводов, каждый из которых приводит в движение некоторую степень подвижности МР. По мере расширения номенклатуры роботов и повышения технических требований к ним возрастает значение электрических приводов для МР 5 . Пока доля электромеханических промышленных роботов по сравнению с пневматическими и гидравлическими не превышает . Однако, благодаря применению новых типов электродвигателей создан ряд перспективных моделей электромеханических МР зарубежные роботы фирм АБЕА рАЫиС К1КА , отечественные РПМ, МП1, МП4, М1, ММ0, и другие. МР,
фильтров и другого оборудования. Он дает большую гибкость управления, позволяет вводить ряд дополнительных сигналов, информирующих о состоянии среды и характере помещаемой детали. Электропривод имеет большие преимущества при использовании ЭВМ для управления роботом и включения его в общий комплекс гибкого автоматизированного производства ГАП. Следящий электропривод состоит из исполнительного двигателя и управляющего устройства. В настоящее время в основном используются электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением т6, 5 4. При построении следящих электроприводов наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубежом получил принцип подчиненного регулирования, при котором различные по скорости изменения во времени переменные, если они могут быть измерены с помощью датчиков, выделяют в отдельные контуры регулирования. При этом устанавливается очередность в организации логики управления контурами, осуществляющая принцип подчинения быстрых контуров более медленным 4 . Контуры подчиненного регулирования образованы с помощью датчиков тока ДТ, частоты вращения ДС и положения, или угла ДП. Настройка контуров осуществляется посредством активных звеньев контурных регуляторов тока РТ, частоты вращения РС и положения РП. УМ усилитель МОЩНОСТИ, Псу программное воздействие, Цр выходы регуляторов. На основе анализа имеющихся пувликаций, 5 О, , О

2. Функциональная схема типового электропривода
можно ввделить ряд общих требований, предъявляемых к системам управления МР. С точки зрения практического применения МР весьма важной является группа требований, относящаяся к исполнительному уровню СУ МР. Так, возросли требования к точности позиционирования, точности движения по непрерывной траектории для МР, выполняющих операции сварки, окраски, нанесения покрытий, точности задания скорости. Это может быть достигнуто за счет высокого класса точности выполнения робота, что при существующих способах построения систем управления весьма дорогостояще. В настоящее время лишь 4,3 имеющихся промышленных роботов характеризуются такой точностью, хотя для обслуживания металлорежущих станков используется более промышленных МР. Один из самых распространенных сварочных роботов специализированный сварочный робот ША имеет погрешность позиционирования 0,6 мм при требуемой точности перемещения по стыку при сварке 0,3 0,5 мм. Все более высокие требования предъявляются к диапазону регулирования скоростей. Сейчас диапазон регулирования скорости в промышленных МР, как правило, не превышает 0 . Однако, при роботизации сборочных операций, открывающей путь к созданию ГАП, необходимо, чтобы робот при высокой скорости движения по направлению к точке позиционирования несколько метров в секунду обеспечивал точное выполнение операции сборки, при которой требуемая скорость составляет ммс. МР. СУ МР требует новых методов построения законов управления роботами, которые учитывали бы их особенности.