6. Микропроцессорные системы управления промышленными роботами.

6.1. Состав и структура микропроцессорной системы управления пр

В последние годы наметилась явная тенденция к использованию принципа децентра-лизованного управления при построении систем управления ПР. Вычислительно-логический блок в таких системах реализуется с помощью нескольких микро-ЭВМ или микропроцес-сорных модулей, на каждый из которых возлагается решение самостоятельной задачи. При этом архитектура вычислительно-логического блока все в большей степени приближается к разделению системы на отдельные иерархические уровни и подуровни.

Среди различных возможных вариантов построения многопроцессорных систем управления ПР можно выделить две типовые структуры. В первом варианте (рис.6.1.) для управления каждым приводом робота выделяется автономный микропроцессорный модуль (контроллер), а решение задач верхних уровней управления возлагается на центральную миро-ЭВМ.

Второй вариант (рис.6.2) отличается тем, что контроллер исполнительного

Рис. 6.1.

Рис. 6.2.

уровня управляет не одним, а несколькими приводами робота.

Очевидное преимущество децентрализованного управления заключается в распараллеливании вычислительного процесса, а значит расширении возможностей системы управления по решению более сложных задач управления в реальном масштабе времени по сравнению с системами централизованного управления. Кроме того, использование автономных контроллеров для приводов позволяет улучшить качество процессов управления ПР за счет повышения частоты выдачи управляющих сигналов.

6.2. Особенности следящих приводов с микропроцессорным управлением

Исполнительный уровень робототехнической системы представляет собой многоконтурную систему управления, каждый отдельный контур которой является цифровым следящим приводом (ЦСП) и имеет в общем случае структуру, показанную на рис. 6.3.

Цифровую часть привода составляет микро-ЭВМ или специализированный микропроцессорный контроллер (МК) в зависимости от выбранной общей структуры системы управления ПР. При этом микро-ЭВМ или МК выполняют функции

- задающего устройства для формирования законов движения привода q(t);

- чувствительного элемента привода для определения рассогласования между заданием на привод q(t) и его текущим положением y(t);

- цифрового регулятора (ЦР) положения или скорости для формирования управляющего сигнала U(t).

Рис. 6.3.

Аналоговая часть привода включает в себя усилительно-преобразовательный элемент (У), датчик главной обратной связи (ДОС) и исполнительный элемент (ИЭ), состоящий из двигателя и редуктора. Исполнительный элемент приводит в движение управляемое данным приводом кинематическое звено (КЗ) манипулятора. С помощью тахогенератора (ТГ), установленного на валу исполнительного двигателя, образуется местная демпфирующая обратная связь по скорости, обеспечивающая устойчивость непрерывной части привода.

Сопряжение управляющей микро-ЭВМ (или МК) с аналоговой частью цифрового привода осуществляется в прямом контуре с помощью преобразования КОД-АНАЛОГ (ПКА), а в контуре обратной связи – с помощью преобразования АНАЛОГ-КОД (ПАК).

В зависимости от вида усилительно-преобразовательного элемента (У) в качестве ПКА могут быть использованы:

- цифровые преобразователи (ЦАП);

- преобразователи КОД-ШИМ;

- преобразователи КОД-ЧИМ.

Преобразователь АНАЛОГ-КОД необходим лишь в случае использования в приводе аналогового датчика главной обратной связи. В последнее время в качестве ДОС в приводах ПР чаще используют датчики дискретного типа (импульсные и кодовые) поэтому применения ПАК не требуется. Однако в этом случае должно быть устройство сопряжения ДОС с управляемой микро-ЭВМ.

Нередко на выходных валах приводов ПР устанавливают тормозные муфты (ТМ), позволяющие жестко фиксировать положение выходного вала привода. Управление такими муфтами осуществляется дискретными сигналами с помощью блока электроавтоматики (БЭ).

Наиболее существенной особенностью рассматриваемого привода является наличие в его контуре управления информации как аналогового, та и цифрового вида. Это усложняет описание подобного привода.