Автореферат (Оптимизация алгоритмов управления автоматическим погрузочно-разгрузочным устройством), страница 2

Основные результаты диссертационной работывнедрены в учебный процесс на кафедре «Приборы и измерительновычислительные комплексы» МАИ и включены в материалы, выполненные в НИРпо темам 44271-03038 и ПБ847, что подтверждается соответствующим актомо внедрении.Публикации.

По основным результатам диссертационной работыопубликовано 4 научно-технические статьи в изданиях, включенных в переченьВАК.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,семи глав, заключения, списка литературы (128 источника) и приложений,5содержащих пояснительный материал. Работа представлена в виде 156 страницосновного текста, 121 страниц приложений, 11 таблиц и 47 рисунков.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность проведенных исследований,сформулирована цель диссертационной работы, представлены основные положения,выносимые на защиту, показана практическая ценность работы.В первой главе проведен обзор ПРУ с всенаправленными колесами.ПРУ с всенаправленными колесами имеет ряд преимуществ по сравнению сиспользованием обычных колес.

Возможность совершения всенаправленногодвижения позволяет увеличить коэффициент использования площадей на 20…30%,сократить время движения от склада до места обслуживания и повысить точностьуправления ПРУ.ГрузY1  Yg2N2Y11OX1L1L2N1O32X1r1б)3Z1Y Z1  Zа)2Y1Obk1N3Z1Z1Z2XПлоскостьсвязанной СКZ31в)Плоскость опорносвязанной СК(горизонтальная)Y13X1O3 X1г)Рис. 1.

Обобщенная схема тележки с тремя омни-колесами и ее положения при движенииСреди ПРУ с всенаправленными колесами, ПРУ на базе тележки с тремяомни-колесами (см. рис. 1) обладает следующими преимуществами:- действительной всенаправленной маневренностью: ПРУ может двигаться полюбому направлению и вращаться вокруг любой определенной точки поверхностибез проскальзывания;- устойчивостью: для каждой комбинации вращений колес по скорости инаправлению существует только одно возможное движение ПРУ;- отсутствием конфликта между колесами: для произвольной комбинациивращений колес по скорости и направлению всегда существует соответствующеевозможное движение ПРУ.Эти преимущества обеспечивают возможность высокоточногоавтоматического управления движением ПРУ.Важной характеристикой автономного ПРУ является возможностьпланирования движения и реализации движения в рабочем пространстве без участиячеловека.

ИВК САУ ПРУ состоит из системы измерения, определяющей вектор6состояния ПРУ, и БЦВМ, в которой выполняются вычисления, реализующие триэтапы задачи автоматического управления (навигацию, управление траекторией истабилизацию). Схема САУ ПРУ показана на рис. 2.УсилителимощностиU дв .MДвигателиX (t )ПРУБортовая ЦВМU у. м.АлгоритмрегулятораX тр (t )Программные(требуемые)траекторииX (t )X изм (t )АлгоритмнавигацииСистема измеренияТрехмернаямодель элементовфиксации на ЛАгрузовКоординаты тележки в моментыобнаружения препятствияГИБИнформации опрепятствииОЭСИзображенияэлементов фиксациина ЛА грузовКоординаты и размер препятствияЭтапнаведенияX опт (t )ОптимальныенавигационныетраекторииКоординаты тележкиотносительно точки загрузкиЭтапнавигацииИВККоординаты точки начала движения иточки загрузки ЛАРис.

2.Схема САУ ПРУВ качестве систем позиционирования тележки выбраны БИНС на базеГИБ, состоящего из трех датчиков линейных ускорений (ДЛУ), трех датчиковугловых скоростей (ДУС), и оптико-электронная система (ОЭС), т.к. эти системыбольше всего обеспечивают автономную и помехоустойчивую работу ИВК,обеспечивающего информацию для формирования законов управления. Кроме того,использование ОЭС намного дешевле по сравнению с повышением требований поточности датчиков ГИБ для обеспечения высокоточного позиционирования ПРУ вконечном пункте.Сформулирована техническая постановка решаемой задачи: Разработатьматематический макет автономного (на базе ИВК, содержащего БИНС и оптикоэлектронную систему коррекции БИНС) погрузочно-разгрузочного устройства набазе тележки с тремя омни-колесами, доставляющего грузы от склада до местазагрузки ЛА с заданной точностью при возможном наличии на траекториипрепятствий.Вторая глава посвящена разработке ММ движения загруженной тележкиПРУ с тремя омни-колесами и общего алгоритма комплексного моделированияработы системы «Опорная поверхность – ПРУ – ИВК – САУ».На рис.

3 показана ММ движения тележки ПРУ по неровной опорнойповерхности. Сигналами управления ПРУ являются входные напряжения усилителямощности электродвигателей. Движение тележки ПРУ описывается в Земной (ЗСК)OX gYg Z g и связанной (ССК) OX1Y1Z1 системах координат.7Сигналы управления(входные напряжения усилителей мощности)X 1Z 1r1 , 2 , 3Изменение длины пружины амортизаторовh1  VYg  L1Z 1  hr1h2  VYg  ( 3 / 2) L1 X 1  0.5L1Z 1  hr 3h3  VYg  ( 3 / 2) L1 X 1  0.5L1Z 1  hr 3h h hr1Модель профиляопорной поверхностиr2Обобщенные моментысопротивления качению колесНормальная нагрузка на колесаh1h2h3N 1  k1h1  b1h1N  k h  b h22 22 2N 3  k3h3  b3h3N1N2N31 23123M f 3  rf ( N 3  mg )M c 3  i M с .

д 3  M с . н 3  M f 3  M b 3 A2Mс.нMс.дMТ 1  iсм  A211J я1  A212 J я 2  A213 J я3 J я2MТ 2  iсм  A J я1  A J я 2  A J я3 212J я3Jя1Jя2232322332MT1MT 2MT 3rrF1   A111  A12 2  A13 3 1  2  3  B111  B122  B133 93L1rrF2   A211  A22 2  A23 3 1  2  3  B211  B222  B233 93L1123F1F2F3rrF3   A311  A32 2  A33 3 1  2  3  B311  B322  B333 93L1ABFT 1FT 2FT 3N1N2N3F1F2F3Моменты в опорной СКFT2 Yg hr2 r FT3 Yg hr3 r 3MX  FT1 Yg hr1 r  N2  N3 L1 M X222MYMY FT1  FT2  FT3 L1MZ N N 33FT2 Yg hr2 r  FT3 Yg hr3 r  N1  2 3 L1222 Момент инерции тележки с грузом относительно вертикальной оси ЗСК ,  I  I sin2   I cos2  cos2   I cos2  sin2   3( I  mL 2 )YgXYZwy102 3(M  3m)cos2 / cos1 2 3(M  3m)cos3 / cos1 B   2 3(M  3m)cos1 / cos202 3(M  3m)cos3 / cos2 0 2 3(M  3m)cos1 / cos3 2 3(M  3m)cos2 / cos3MZ1 2 33F33F2FXcos  2 cos  322FZFFFZ   F1 cos 1  2 cos  2  3 cos  322aaYgaaZgСилы тягиFT 1   F1  mr1  cos1FT 2   F2  mr 2  cos2FT 3   F3  mr3  cos3M X1MY1M Z1212MX 1  MX cos  MY sinMY1  MX cos sin  MY cos cos  MZ sinMZ1  MX sin sin  MY sin cos  MZ cos222Линейное ускорение отн.

Земли,записанное в ЗСКaYgYg123232Скорость отн. ЗемлиVXgVYgVZgX g  V XgY  VgYgZ g  V ZgXgYgZgYg12Абсолютное линейное ускорение,записанное в ССKaaX 1  aaXg C11  aaYg C21  aaZg C31aaY 1  aaXg C12  aaYg C22  aaZg C32aaZ 1  aaXg C13  aaYg C23  aaZg C33Абсолютная угловая скорость, записанная в ССКaX 1aY 1 aY 1   ( I Z  I X ) I X  aX 1 aZ 1  I X M Y 1  / ( I X I Y )aZ 1 aX 1   ( I Y  I Z ) I Y  aY 1 aZ 1  I Y M X 1  / ( I X I Y )БИНС aZ 1   ( I X  I Y ) aX 1 aY 1  M Z 1  / I ZУгловая скорость отн. Земли,записанная в ССКМоменты в ССКM c3122VZg  aaZg  nZgk  nZgeaaXgFX  M c2keVXg  aaXg  nXg nXgV  a  nk  ne1 23M c3  A231M c1  A232 M c 2  A233 M c 3 3  M T 3  M с3  ( B2311  B2322  B2333 )YgПродольные силы в Земной СКM c2  A221M c1  A222 M c 2  A223 M c 3 2  M T 2  M  ( B 1  B 2  B 3 )aaYg   N1  N2  N3  Mg  / MПродольные силы, приложенные на колеса от стороны опорной поверхности112с2aaZg  FX sin  FZ cos  / (M  3m)N3M  A211M c1  A212 M c 2  A213 M c 3c11  M T 1  M  ( B 1  B 2  B2133 )с1aaXg   FX cos  FZ sin  / (M  3m)N2M c1Угловые ускорения колесB2Абсолютное линейное ускорение,записанное в ЗСKN1Jя3222MТ 3  iсм  A J я1  A J я 2  A J я3 312M с1M с2M с3M c 2  i M с .

д 2  M с . н 2  M f 2  M b 2Моменты тяги, приложенные на колесаJ я1hr1 , hr 2 , hr 3 (ординаты микропрофиля)1 ,  2 ,  3 (углы наклона поверхности)k U  (T у . м R я 1  L я 1 ) J я 1  R я 1 J я 1  T у . м c e 1i 1  c e 1i 1Jя 1  у . м 1T у . м L я1k U  (T у . м R я 2  L я 2 ) J я 2  R я 2 J я 2  T у . м c e 2 i 2  c e 2 i 2Jя 2  у . м 2Tу .м Lя 2k U  (T у . м R я 3  L я 3 ) J я 3  R я 3 J я 3  T у . м c e 3i 3  c e 3i 3Jя 3  у . м 3Tу .м Lя3U3M f 2  rf ( N 2  mg )M c1  i M с .д1  M с .н1  M f 1  M b1r3Модель двигателя (токи обмотки якоря)U1U2M f 1  rf ( N1  mg )Суммарные моменты сопротивленияСобственные моменты сопротивленияM f1Mf2Mf3Углы ориентации X 1   aX 1   gX 1  Y 1 cos   Z1 sin  / cosY 1   aY 1   gY 1  Y 1 sin  Z1 cos   X 1  (Y 1 cos   Z1 sin )tg Z 1   aZ 1   gZ 1g Г144(M  3m)  IYg / L12A   2(M  3m)  IYg / L12  cos1 / cos2 2(M  3m)  IYg / L12  cos1 / cos32(M  3m)  IYg / L12  cos2 / cos14(M  3m)  IYg / L122(M  3m)  IYg / L12  cos2 / cos33Гравитационноеускорение,записанное в ССК2(M  3m)  IYg / L12  cos3 / cos1 2(M  3m)  IYg / L12  cos3 / cos2 4(M  3m)  IYg / L1211  cos 1  2 cos  2  3 cos  3A1  r 2 A  I w ;B1  r 3 1B927L1A 2   A1  i 2   I д  I р  1B 2   A1  i 2   I д  I р   B1   i 2  kвт .