Методическое пособие 357

Для имитации работы РТС механообработки разработана программа 1 в системе GPSS World.

Программа 1

SAVEVALUE SVR,0;

SAVEVALUE T1,0;

SAVEVALUE PS1,0;

GENERATE ,,,1;

ASSIGN 1,1;

ASSIGN 2,0.47;

ASSIGN 3,3.01;

ASSIGN 4,480.00;

ASSIGN 5,0.22; TRANSFER ,MET7;

MET1 ASSIGN 1,2; ASSIGN 2,0.41; ASSIGN 3,2.51; ASSIGN 4,67.50; ASSIGN 5,0.16; TRANSFER,MET7;

MET2 ASSIGN 1,3; ASSIGN 2,0.35; ASSIGN 3,2.76; ASSIGN 4,65.00; ASSIGN 5,0.10; TRANSFER,MET8;

MET7 SEIZE TEL; ADVANCE P2; TRANSFER,MET9;

MET8 SEIZE TEL; ADVANCE P5;

MET9 ADVANCE 0.63; ADVANCE P2; ADVANCE 0.63; ADVANCE P3; ADVANCE 0.63;

40

TEST NE P1,1,MET10;

TEST NE P1,2,MET11;

TEST NE P1,3,MET10; MET10 ADVANCE 0.63;

RELEASE TEL;

TEST E P1,1,MET13; SPLIT 1,MET1;

MET13 TEST E X$SVR,0; TEST E X$T1,0; ADVANCE 0.22; SAVEVALUE T1,1; ADVANCE 0.61; SAVEVALUE T1,0; SAVEVALUE SVR,1; SEIZE STAN1; ADVANCE P4; RELEASE STAN1; SAVEVALUE SVR,0; SAVEVALUE T1,1; ADVANCE 0.61; SAVEVALUE T1,0; ADVANCE 0.22; QUEUE TEL; SEIZE TEL; DEPART TEL; ADVANCE X$PS1; ADVANCE 0.63; ADVANCE P2; SAVEVALUE PS1,P5; TRANSFER,MET12;

MET11 ADVANCE 0.89; RELEASE TEL; TEST E P1,2,MET14; SPLIT 1,MET2;

MET14 ADVANCE 0.83;

41

SEIZE STAN2;

ADVANCE P4;

RELEASE STAN2;

ADVANCE 0.83;

QUEUE TEL;

SEIZE TEL;

DEPART TEL;

ADVANCE X$PS1;

ADVANCE 0.63;

ADVANCE P5;

SAVEVALUE PS1,P2;

MET12 ADVANCE 0.63;

RELEASE TEL;

TERMINATE 1;

START 3;

WINDOW FACILITIES.

Исходными данными для моделирования являются временные параметры загрузки, разгрузки и движения транспортной тележки от ячеек до стола загрузки, движения тележки от стола загрузки до поворотных платформ и от платформ до ячеек, загрузки кассет деталями, работы станков по управляющей программе, вращения поворотных платформ, а также движения кассеты между поворотной платформой и станком.

При создании модели использовались группы блоков создания, уничтожения и копирования транзактов; блоки задержки транзактов по заданному времени; блоки изменения параметров транзактов; блоки изменения состояния обслуживающих устройств; блоки изменения маршрутов сообщений,

атакже блоки статистики.

Врезультате исследования GPSS-модели получаются статистические данные о работе станков и транспортного робота за время имитационного эксперимента при различных

значениях времени работы станков по управляющей программе.

42

2.11. Имитационное моделирование РТС контрольных измерений

Рассмотрим вопросы моделирования с помощью системы GPSS робототехнической системы контрольных измерений, схема которой с одной линией контроля приведена на

рис. 2.2. РТС содержит штабелер Ш, конвейеры К1 К4, кон- трольно-измерительный робот КИР.

Ш

КИР

К3

К4

Рис. 2.2. Схема РТС контрольных измерений

Штабелер с определенной периодичностью выдает детали со склада на конвейер К1. По конвейерам К1, К2 деталь поступает на линию контроля и по конвейеру К3 перемещается в рабочую зону робота КИР. После проверки точности изготовления деталь по конвейерам К3, К4 и К1 перемещается обратно на склад.

Для имитации работы РТС контрольных измерений разработана программа 2 в системе GPSS World.

43

Программа 2

GENERATE ,,,1;

MET1 ASSIGN 1,1; ASSIGN 2,1.55; ASSIGN 3,18.72; ADVANCE 3.50,0.75; SPLIT 1,MET2; ASSIGN 1,2; ASSIGN 2,2.80; ASSIGN 3,12.43; ADVANCE 3.50,0.75; SPLIT 1,MET8; ASSIGN 1,3; ASSIGN 2,4.05; ASSIGN 3,14.52; ADVANCE 3.50,0.75; SPLIT 1,MET1; TRANSFER ,MET14;

MET2 ADVANCE 4.10; ADVANCE P2; TEST E Q1,0,MET3; ADVANCE 2.50; TRANSFER ,MET7;

MET3 TEST E Q1,1,MET4; ADVANCE 2.45; TRANSFER ,MET7;

MET4 TEST E Q1,2,MET5; ADVANCE 2.40; TRANSFER ,MET7;

MET5 TEST E Q1,3,MET6; ADVANCE 2.35; TRANSFER ,MET7;

MET6 ADVANCE 2.30;

MET7 QUEUE 1; SEIZE 1; DEPART 1;

44

ADVANCE P3;

RELEASE 1

ADVANCE 3.80;

ADVANCE P2; TRANSFER ,MET20;

MET8 ADVANCE 4.10; ADVANCE P2; TEST E Q2,0,MET9; ADVANCE 2.50; TRANSFER ,MET13;

MET9 TEST E Q2,1,MET10; ADVANCE 2.45; TRANSFER ,MET13;

MET10 TEST E Q2,2,MET11;

ADVANCE 2.40; TRANSFER ,MET13;

MET11 TEST E Q2,3,MET12;

ADVANCE 2.35; TRANSFER ,MET13;

MET12 ADVANCE 2.30;

MET13 QUEUE 2; SEIZE 2; DEPART 2; ADVANCE P3; RELEASE 2 ADVANCE 3.80; ADVANCE P2; TRANSFER ,MET20;

MET14 ADVANCE 4.10; ADVANCE P2; TEST E Q3,0,MET15; ADVANCE 2.50; TRANSFER ,MET19;

MET15 TEST E Q3,1,MET16;

ADVANCE 2.45; TRANSFER ,MET19;

45

MET16 TEST E Q3,2,MET17; ADVANCE 2.40; TRANSFER ,MET19;

MET17 TEST E Q3,3,MET18; ADVANCE 2.35; TRANSFER ,MET19;

MET18 ADVANCE 2.30;

MET19 QUEUE 3; SEIZE 3; DEPART 3; ADVANCE P3; RELEASE 3; ADVANCE 3.80; ADVANCE P2;

MET20 QUEUE 4; SEIZE 4; DEPART 4; ADVANCE 3.80; RELEASE 4; TERMINATE 1; START 1

Исходными данными являются временные параметры выдачи детали со склада на конвейер К1, движения детали по конвейерам К1, К2, К3, К4, работы контрольно-измери- тельных роботов.

При создании модели использовались группы блоков создания, уничтожения и копирования транзактов; задержки транзактов по заданному времени; изменения параметров транзактов; изменения состояния обслуживающих устройств; изменения маршрутов сообщений, а также блоки статистики.

В результате исследования GPSS-модели получаются статистические данные о работе штабелера и контрольноизмерительных роботов за время имитационного эксперимента при различных значениях времени выдачи детали со склада на конвейер К1.

46

Контрольные вопросы

1.Какие типовые элементы и способы связи между ними используют при синтезе моделей РТС?

2.Обоснуйте выбор метода имитационного моделирования при исследовании РТС.

3.Покажите преимущества и недостатки описания имитационной модели на универсальных и специализированных языках.

4.Каковы предназначение и особенности системы GPSS

5.Приведите основные термины и определения имитационной модели РТС.

6.Какова структура имитационной модели РТС

7.Каким образом в системе GPSS задается задержка

транзактов и ее модификация 8. Как задаются интервал между отдельными транзакта-

ми и его модификация, начальная задержка, число транзактов,

их приоритет 9. Каким образом удаляются транзакты из системы,

ипри каком условии заканчивается процесс моделирования

10.Расскажите о предназначении и особенностях применения блока копирования транзактов.

11.Какие блоки обеспечивают захват и освобождение

устройств

12.Каким образом осуществляется изменение маршрутов транзактов?

13.Как осуществляется сбор статистической информа-

ции и ее занесение в таблицы

14.Какими факторами определяются технико-экономи- ческие показатели РТС

15.Назовите показатели функционирования РТС.

16.Какая выходная информация о работе РТС может

быть получена в результате прогона имитационной модели 17. Опишите структуру и порядок работы РТС механо-

обработки.

47

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ РОБОТОВ НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ

3.1. Моделирование приводов и управляемого движения манипуляторов

Для моделирования как систем автоматического управления приводами манипуляторов, так и управляемого движения манипуляторов в настоящее время обычно применяются персональные компьютеры.

Наиболее часто для математического описания приводов манипуляторов используется аппарат структурных схем и передаточных функций. В этом случае задается структурная схема системы, состоящая из соединений типовых динамических звеньев с передаточными функциями степени не выше второй и безынерционных звеньев с нелинейными характеристиками.

Для исследования динамики линеаризованного привода с абсолютно жесткими механическими связями используют известные из теории автоматического управления правила структурных преобразований. При этом выражение для выходного сигнала q(t) изменения обобщенной координаты манипулятора в форме изображения Лапласа имеет вид

Q(s)=Wq(s)Qзад(s)+WМ(s)Mн(s), (3.1)

где Q(s), Qзад(s), Mн(s) определяются как изображения по Лапласу функций q(t), qзад(t), Mн(t) соответственно;

Wq(s), WМ(s) – передаточные функции системы по задающему qзад и возмущающему Mн воздействиям соответственно.

Современные персональные компьютеры позволяют

всистеме MATLAB непосредственно набирать структурные схемы с типовыми линейными, нелинейными и дискретными элементами, а также исследовать их при различных формах задающих сигналов.

При этом легко учитываются обычно присутствующие

вструктурной схеме привода нелинейности типа «ограничение», «зона нечувствительности» или «люфт», выполняются

48

необходимые арифметические и логические операции. Для сложных структурных схем с учетом нелинейностей это позволяет выполнить исследования в условиях, когда невозможно получить аналитические выражения, необходимые для применения передаточных функций.

Для моделирования на персональных компьютерах управляемого движения манипулятора используются следующие группы операций:

1. Операции вычисления параметров матрицы A(q,d) и векторов B(q,q,d), C(q,d), зависящих от обобщенных ко-

ординат и их производных. В системе MATLAB эти операции сводятся к стандартным действиям над векторами обобщенных координат и их первых производных, массо-инерционных параметров манипулятора, геометрических параметров звеньев в соответствии с выражениями (1.9)–(1.11).

2. Операции преобразования локальных систем координат звеньев в абсолютную систему координат, связанную

снеподвижным основанием (уравнения (1.6)–(1.8)).

3.Операции вычисления векторов обобщенных сил

имоментов в сочленениях манипулятора, т.е. решение в матричном виде обратной задачи динамики по известным форму-

лам (2.3)–(2.4).

4.Операции расчета векторов управляющих моментов, напряжений и токов, требуемых для отработки заданных траекторий в соответствии с уравнениями (1.37)–(1.40), описывающими динамику исполнительных приводов.

5.Операции определения текущих значений ускорений обобщенных координат, интегрирование которых позволяет получить текущие значения скоростей и перемещений обобщенных координат.

Из перечисленных вычислительных операций наибольших затрат машинного времени требуют операции первой

ивторой группы, что связано с преобразованием локальных систем координат звеньев в абсолютную систему координат на каждом шаге интегрирования.

49