Frol_392-496 (1074096), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Поэтому чаще всего прибегают к численному анализу уже на этапе получения самих уравнений движения, пут~и численного выполнения процедур дифференцирования. Полученные уравнения затем решагат также численными методами. При иаюлъзованви принципа Д'Аламбера механизм разбивают на отдельные звенъя н рассматривают равновесие каждого звена, т. е. записывают систему уравнений: лъ9 — — ХР;+ХМ'~, 1=1, 2, ..., И; Ясо;=ХК+ХЯ, (Р,)+ЕМ», где 9 - и в, — подлежащие определению ускорение центра масс 1-го 47б (4 Сч)) И+(В й, чИ+(с йИ=О. Здесь (А) — инерционнаа матрица; 1٠— вектор сил и моментов сил инерцни1 (С) — вектор свл н моментов сил тяжести; Д— обобщенная сила; И вЂ” матрица-столбец обобщенных ускорений. Эта система гг" нелинейных дифференциальных уравнений в общем случае ве имеет аналитического решения и может быть проанализирована только численными методами.
Так, для манипулятора с одной вращательной и двумя поступательными парами (рис. 19.15), т. е. с тремя обобщенными координатами гя, дв и гп, система уравнений движения имеет внд =[Ч ь! (г32 Ф1О) ба (ггь гзг Фв) 0 Ч +~ 0 а, 0 0 0 а,(г) 0 00 а» Последнее ю трех уравнений независимо от других, чего нельзя сказать о первых. В первом уравнении есть член Ьь зависящий не только от выдвижения звена 3, но и от скорости его поворота.
Такое звена и его угловое ускорение; г„М,— х$ внешние силы и моменты, приложенные к звену; Г, — реакции в кинема- гФ тических парах; Ял, М, ٠— моменты сил реакции и моменты от сял реакции на звено относительно центра масс звена. Проецируя каждое из этих векторных дифФеренциальных уравнений н» оси координат, получим систему ю б гг м скалярных уравнений. ~л хотя сами уравне- ~н„ ния и существенно проще, их в шесть раз больше. Кроме того, в эти уравне- . Рис.
19.15 ния входят силы и моменты реакций, которые при определенви закона движения необходимо ю системы уравнений исключить. Должно быль понятно, что и метод Лагранжа н принцип Д'Аламбера описывают движение одной и той же системы, поэтому результирующая система уравнений после исклгочения реакций будет одинаковой, хотя для численного анализа полная система уравнений по иринину Д'Аламбера более благоприятна. Общая форма дифференциальных уравнений движения, полученных любым способом, имеет вид явление называют взаимовлиянием приводов друг на друга, н оно безусловно вредно. Исключения этого взаимовлияния, т. е.
динамической развязки, иногда удается достичь таким подбором коэффициентов, чтобы система дифференциальных уравнений движения представляла собой И'независимых уравнений. Такое решение позволяет при тех же приводах существенно увеличить ускорение и, следовательно, быстродействие робота. И наконец, еще на одном нетрадиционном методе улучшения динамики некоторых ПР следует остановиться. Очень часто, работая в технологической цепи, ПР совершает одни и те же повторяющиеся двинвння: при работе циклически — взять деталь, перенести ее на стеллаж, вернуться за следующей и т. д. Работа циклического привода в этом случае происходит в такой последовательности: разгон, торможение, останов, реверс, снова разгон, торможение, останов, реверс и т.
д. Таким образом, дважды за цикл робот останавливается, его энергия полностью теряется. Кроме бесполезного расхода энергии это сказывается и на быстродействии — ведь дважды за цикл приходится разгонять значительные инерционные массы звеньев. Представляется целесообразным энергию торможения в конце цикла не рассеивать на тормозе, а запасать в каком-либо устройстве накопления Потенциальной энергии (например пружине), с тем чтобы использовать ее при разгоне системы. Это должно существенно уменышпь мощность и массу привода, так как основной универсальный цикл система будет совершать под действием пружины, т.
е. совершать колебания, а привод (весьма неболыпой) потребуется только для компенсации неизбежных потерь на трение, т. е. для созданвя режима автоколебвлий. Общая схема такого привода приведена в ~16]. ГЛАВА 20 СОГЛАСОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СИСТЕМЫ М$ЛАНИЗМОВ Совокупность мехаввзмоа, соединенных мпкду собой определенным образом в предназначенных дла аыполиевиа азавмосогласоааввых даикеввй, подчввеввых общим дла данной соаохупности эахономернасшм, называют сжтемой мкааваэмоа.
Система ьилаввэмоа калветсв основав праатвческн любых современных машин. Разнообразные меглюпмы обеспечивают требуемое даикевие звеньев, сашаввое с преобразованием энергии, состоавиа, свовста или полаиевив объектов и материалов, с управлением, илпролем и регулированием деикениа рабочих органов машины. Системы механизмов бьэаают достаточно славными.
В любой свстеме механизмов долины быть согласованы параьитры фувкциоввроааина, т. е. полоиевиа, скорости в ускорешш всполвательных звеньев отдельных мехашгэмоа, упраалэющах и ковтролвруюзцвх устройств. Дастимевве требуемой цели путем преднамеренного упрашппашега аоздейстаиа на обьект или свстему называют управлением. Совокупность предписаний (т. е. последовательность и содериавие комашг1ь обеспечвааюпшх заданное фувкцванвроаавие системы механизмов, называют программой управлении или алгоритмом упрааленна.
47В 4 20Л. СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МЕХАНИЗМОВ К системе программного управления относят средства, на которые возложена задача управления работой в заданном режиме функцнонально взаимосвязанных механизмов. Совокупность средств программного управления„участвующих в выработке по заданной программе управляющнх воздействий на исполнительные органы машины н другие механизмы, включает технические средстла (прняоды, аппараты злектроавтоматикн, измерительные преобразователи, устройства контроля, адаптации н диагностики, вычнслнтельно-логические устройства„каналы связи н т.
п.) н программное обеспечение, осуществляющее организацию процесса управления н реалнзацию задач управлення применительно к конкретной <жстеме механнзмов. Для прнмера на рнс. 20.1 представлена прннцнлнальная схема системы механизмов технологической машины, на которой выделены механнзмы, предназначенные для обеспечения функционирования машины н выполнения совокупности действий, необходимых для обработки заготовки (материала) н получения изделия с заданными параметрами. Система, обеспечнвмощая согласованность перемещений всех нсполннтельных органов в соответствии с заданной программой управления, называется системой улраеления мамкин. Если система управленим обеспечивает требуемую согласованность движения всех нсполннтельных устройств в зависимости от времени, то ее называют снстемой управления машины по времени.
Если снстема управленим обеспечивает требуемую согласованность двнження всех исполнительных устройств в зависимости от нх положения, то ее называют системой управления машины по путя. В системе автоматического улраллеиия (САУ) все управляющие воздействия осуществляются без непосредственного участия человека. Прн лолуаетоматическом и ручном улраелении управляющие воздействия выполняются нлн вырабатываются с участием человека-оператора.
По вцду начальной (априорной) ннфорыщин„включаемой Рис. 20.! в программу управления механизмами, САЪ' разделяют на две группы: с полной и неполной начальной информацией (рис. 20.2). В первом случае заданная программа является неизменной (ажесткойв) и выполняется независимо от получаемых результатов. Только в экстремальных условиях ее выполнение может быль приостановлено„если по каким-либо причинам контролируемые параметры достигли пороговых (предельно допустимых) значений. Во втором случае с целью оптимального управления неполная начальная информация дополняется текущей информацией, вырабатываемой с помощью различных измерительных и контролирующих устройств и датчиков и используемой для корректировки программы управления.
Такие САУ могут быль самовриснособяяющимися (адаптивными), самонастпраивающимися, самоорганизующимися и самообучающимися (рис. 202). В самоприспособляющихся системах оптимальное управление обеспечнвается за счет изменения только управляющего воздействия.
Например, в светланах управления металлорежущими станками самоприспособляющиеся устройства обеспечивают автоматическое приспособление режима работы станка к нзмеюпощимся условиям обработки: снижают продольную подачу суппорта с целью умень- щения прогиба обрабатываемой заготовки, когда текущее значение силы резания превысит заданное пороговое значение.
Адаптивные системы имеют датчики, позволяющие получать информацию от внешней среды и в зависимости от этой информации осуществлять те или иные движения. Например, адаптивные роботы снабжены помимо основной программы дополнительными подпрограммами, позволяющими роботу ориентироваться в окружающей обстановке и изменять режим работы с помощью обратной связи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
