5.5 Алгоритм управления

С учетом всех аппаратных особенностей проектируемой цифровой системы автоматического управления, напишем алгоритм функционирования управляющей программы для нее (рисунок 5.16).

Рисунок 5.16 Алгоритм функционирования управляющей программы

Для прыжка необходимо при помощи пульта задать требуемую высоту прыжка, которая через радиомодуль попадет в микроконтроллер. Далее происходит взвод кулачка. После этого будет произведен расчет углов между звеньями ноги робота. Далее будет проведена проверка, соответствуют ли полученные углы установленным, если не соответствуют, то производится их выставление на требуемое значение. После чего производится 1 оборот кулачка и, соответственно, происходит прыжок.

5.6 Исследование цифровой сау

5.6.1 Моделирование цифровой системы

Для исследования ЦСАУ необходимо провести z-преобразование передаточной функции непрерывной системы. Для этого воспользуемся средствами математического пакета VisSim (рисунок 5.17).

Смоделируем схему цифровой системы автоматического управления в Simulink (рисунок 5 .18).

Рисунок 5.18 Структурная схема ЦСАУ

Рисунок 5.19 Отработка ЦСАУ заданного закона

5.6.2 Исследование цифровой системы на устойчивость

Как известно, непрерывная система устойчива, если все корни ее характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости. При исследовании дискретных систем вместо р используется новая переменная z = . Конформное преобразование z = отображает левую полуплоскость плоскости р в область, ограниченную окружностью единичного радиуса на плоскости z, при этом мнимая ось отражается в саму эту окружность. Следовательно, для того чтобы системы была устойчива необходимо и достаточно, чтобы корни характеристического уравнения лежали внутри единичной окружности.

Рисунок 5.20 Проверка устойчивости ЦСАУ

Как видно из рисунка 5.20, все корни характеристического уравнения лежат внутри единичной окружности, следовательно, проектируемая цифровая система устойчива.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе бакалавра спроектирована конструкция ноги прыгающего робота, предназначенного для мониторинга окружающей среды. Проведен анализ существующих конструкций прыгающих роботов, разработана математическая модель объекта, выявлены фазы прыжка робота, виды движения устройства и условия их реализации, алгоритм и программа численного моделирования одного прыжка робота в среде MathCAD. На основании результатов математического моделирования произведен расчет и выбор двигателей приводов робота, синтез кулачка и расчет пружины.

Предложена цифровая система автоматического управления ногой двуногого прыгающего робота. Для ее практической реализации выбраны необходимые электронные компоненты, разработана принципиальная схема, построены алгоритмы управления. Проведено исследование переходных характеристик непрерывной и дискретной систем управления, анализ их устойчивости.

По результатам работы подготовлены следующие публикации:

1. С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, А.В. Ворочаев «Исследование динамики робота, перемещающегося с отрывом от поверхности», XXIII международная инновационно-ориентированная конференция молодых ученых и студентов / М.: Изд-во ИМАШ РАН. 2011. – с. 145.

2. С.Ф. Яцун, Л.Ю. Волкова, А.В. Ворочаев «Исследование особенностей динамики многозвенного прыгающего робота» Управляемые вибрационные технологии и машины: сб. науч ст. Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2012. - с. 92-99.