50 Обобщённая матричная структурная схема системы управления схватом манипулятора

Вектор обобщённых координат схвата как функция времени технологического процесса формируется через вектор обобщённых координат звеньев манипулятора, который в жёсткой механической системе является вектором обобщённых координат приводов .

Векторы и связаны между собой отображением преобразования координат T , содержание которого устанавливается из решения прямой задачи кинематики манипулятора. ЧПУ вырабатывает вектор задающих обобщённых координат , который связан с вектором задающих обобщённых координат схвата манипулятора обратным отображением преобразования координат . Содержание устанавливают из решения обратной задачи кинематики манипулятора. Реализуя систему управления движением манипулятора стремятся к тому, чтобы инерционные свойства приводов и звеньев не вночили искажения в заданные траектории движения схвата. С этой целью применяются компактные электроприводы , обладающие большой полосой пропускания. Однако динамические свойства манипулятора как объекта управления не позволяют это сделать однозначно. Рассмотрим систему управления звеньями манипулятора как автономной системы. Из-за наличия сил инерции для ряда схем манипуляторов возникают динамические взаимосвязи звеньев, что необходимо учитывать при проектировании систем управления. В общем случае динамические свойства манипулятора характеризуются матрицей, в соответствии с которой выполняется синтез матрицы управляющих устройств . В обобщённой матричной структурной схеме системы управления схватом манипулятора. , - это векторы сил, приложенных к звеньям манипулятора и сопротивлений (вектор измеренных значений обобщённых координат приводов).

- матрица информационных устройств. Кроме главных обратных связей по обобщённым координатам приводов в систему могут быть обратные связи по промежуточным координатам, выполн. в соответствии с принципами подчинённого управления.

51 Принцип построения системы управления положением механизма.

Системы регулирования положения представляют собой класс систем с чрезвычайно широким диапазоном назначений. Они находят применение в различных промышленных установках и роботах. Мощность исполнительных двигателей составляет от единиц и десятков Вт до десятков и сотен кВт. Их питание осуществляется от тиристорных преобразователей или транзисторных усилителей мощности. Большую группу приводов с регулированием положения составляют гидравлические и пневматические приводы. Контроль положения осуществляется с помощью датчиков, которые в аналоговой или дискретной форме дают информацию о перемещении рабочего органа механизма на протяжении всего пути. В качестве датчиков используются сельсины, вращ. трансформаторы, индуктосины, импульсные и цифровые датчики и др. В большинстве случаев мощные промышленные системы управления положением строятся на принципах подчинённого регулирования при питании двигаелей . постоянного тока от тиристорных или транзисторных преобразователей. При этом к внутренним контурам тока и скорости добавляется цифровой или аналоговый контур регулирования положения.

В схеме системы управления положением при переключении переключателя может быть осуществлено замыкание аналогового или цифрового внешнего контура. В первом случае измерительным элементом являются сельсины, работающие в трансформаторном режиме. Сельсин приёмник связан с исполнительным органом, который приводится двигателем через редуктор. Подача на вход управляющего воздействия, которым является поворот сельсина датчика на некоторый угол относительно согласованного сельсином приёмником положения, вызывает появление на его однофазной обмотке напряжения переменного тока , значение которого определяется значением угла рассогласования, а фаза – направлением поворота относительно согласованного положения, т.е. знаком угла. С помощью фазочувствительного выпрямителя это напряжение выпрямляется, причём полярность напряжения определяется знаком рассогласования. Напряжение, появившееся на выходе регулятора положения воздействует на вход контура скорости и двигатель вращается, отрабатывая согласование до тех пор, пока не установится равенство . Параметрами, характеризующими неизменяемую часть контура положения является передаточное число редуктора и коэффициент передачи пары сельсинов ,

Связывающий напряжение на выходе сельсина датчика с угловым рассогласованием и передаточный коэф. фазочувствительного выпрямителя . Хотя зависимость

имеет синусоидальный характер, можно считать что . Т.к. уже при сравнительно небольших значениях напряжения регулятор напряжения ограничивается, т.е. замкнутому контуру положения соответствует работа в начальной, близкой к линейной части синусоиды. В ряде случаев для повышения точности работы при малых рассогласованиях система снабжается датчиками грубого и точного отсчётов. В этом случае в диапазоне малых углов рассогласования работает система точного отсчёта, в которой датчик соединён с валом исполнительного органа через повышающий редуктор. А при больших рассогласованиях контроль положения осуществляется датчиком грубого отсчёта, непосредственно связанным с исполнительным валом.

Для ограничения выходного напряжения РП значением , максимальная скорость двигателя не превышает номинального значения . В цифровом контуре положения измерительным элементом является дискретный датчик обратной связи. С помощью схемы преобразования с него снимается сигнал в двоичном коде, благодаря чему датчик вместе со схемой преобразования предст. собой преобразователь угол-код ПУК. Вычислительно устройство сравнивая полученные в цифровой форме предписанное значение (задание) и истинное значение, определяет код ошибки, а также вырабатывает в цифровой форме корректирующий сигнал и преобразует руз-т вычислений в напряжение, действ. на вход контура скорости.