Лекция 10. Системы программного управления
Классификация и особенности систем программного управления
В соответствии с классификационным признаком, основанном на увеличении своих информационно-вычислительных возможностей, системы программного управления (СПУ) роботов разделяются на три класса: цикловые, позиционные и контурные.
Сравнение этих систем удобно провести по следующим характеристикам: тип траектории движения робота, цикл управления, источники информации для синтеза закона управления, алгоритм управления, способ программирования системы управления.
Тип траектории движения робота. Цикловые СУ обеспечивают лишь дискретную траекторию движения - преимущественно двух- или трехточечное позиционирование по механическим упорам координат манипулятора. Главный недостаток цикловых систем – ограниченные манипуляционные возможности ПР.
Позиционные СУ обеспечивают квазинепрерывную траекторию. Это значит, что перемещение рабочих органов манипулятора происходит по непрерывной траектории, но позиционирование возможно только в дискретных (отдельных) значениях непрерывной траектории. В связи с этим задаются только отдельные точки рабочей зоны, через которые должен пройти манипулятор робота при воспроизведении программы. Траектория между этими точками не контролируется. Число дискретных значений зависит от возможностей управляющего устройства и составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч точек.
Контурные СУ обеспечивают непрерывные контролируемые (за счет интерполяции) траектории движения, т.е. возможность позиционирования в любой точке рабочей зоны робота. При этом параметры движения (скорость, ускорение, торможение) можно изменять в процессе перемещения траектории.
Цикл управления. Цикловые СУ имеют разомкнутый цикл управления, т.е. сигнал управления поступает из программатора непосредственно на привод робота. В общем случае дискретный сигнал управляющей команды в таких системах представляет собой появляющийся на выходной шине потенциал напряжения постоянного или переменного тока, длительность которого выбирается заранее или определяется моментом поступления ответного сигнала от манипулятора или обслуживающего оборудования.
В позиционных системах цикл замкнут по точкам позиционирования и разомкнут для движения между точками, которое происходит по заданному закону. В контурных СУ цикл управления замкнут по внутренней информации о динамическом состоянии звеньев робота.
Источники информации. В цикловых СУ информационные датчики обычно не используются. Исключение составляют концевые выключатели, фиксирующие нахождение звеньев в крайних положениях. В позиционных и контурных СУ каждое звено снабжается обязательно датчиком положения, сигнал которого поступает в устройство сравнения для формирования сигнала рассогласования между задаваемыми и текущими положениями
Алгоритм управления. В цикловых системах алгоритм управления формируется в виде логической последовательности срабатываний звеньев манипулятора. В позиционных системах наряду с логической последовательностью движения звеньев существует еще и закон интерполяции, определяющий движение между точками позиционирования. В контурных СУ алгоритм синтезируется в результате дифференциального уравнения, описывающего динамику робота.
Способ программирования. Цикловые системы программируются путем физической настройки механических упоров и ручного набора циклопрограммы на программаторе. Позиционные и контурные СУ программируются в режиме непосредственного обучения с использованием языка машинных кодов либо с применением языков программирования высокого уровня. Используются также специальные языки программирования, учитывающие специфику робота.
Цикловые СУ
Основой ЦПУ (рис. 10.1) является программно-временное устройство с раздельными блоками запоминания информации о последовательности включения звеньев манипулятора и времени (продолжительности работы механизмов).
Рис.10.1. Схема цикловой СПУ робота
Воспроизведение