Управление роботами и РТС (1089005), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Методы неадаптивного управления роботами: цикловое, позиционное и контурное управление. Особенности управления роботами в позиционном и контурном режимах.Цикловое – управление производится по дискретным конечным точкам, оно самое простое.Позиционное – используется не только крайние точки, но и промежуточные.Контурное – используются все точки между крайними, можем контролировать любую точку. Оно обеспечивается за счет обратных связей по непрерывным точкам.Системы циклового управления.Системы циклового управления относятся к первому поколению систем управления роботами.

Они создавались для автоматизации рутинных, монотонных технологических задач – типа переноса предметов из одного положения в другое.В таких задачах необходимо контролировать два положения робота – начальное (где предмет берется) и конечное (где предмет кладется)Отсюда достаточно иметь по каждой степени подвижности только две точки позиционирования – в крайнихположениях звена.Крайние положения звена можно зафиксировать с помощью механических упоров.Настойкой механических упоров можно регулировать расстояние между крайними положениями звена иизменять тем самым координаты точек позиционирования в рабочем пространстве.Цикловые роботы – это самые точные роботы по отношению к позиционным и контурным (управление поошибкам) роботам.Точность работы циклового робота зависит только от настройки упоров и не зависти от точности приводаили системы управления – поэтому часто в цикловых роботх используется пневматический привод, которыйтрудно применять при других способах управления из-за сжимаемости рабочей среды (воздуха или газа).Особенности циклового правления.Величины перемещений звеньев определяются настройкой механических упоров или концевых датчиковположения.Цикл управления – разомкнутый (без обратных связей).Алгоритм управления – жесткая циклограмма в виде дискретной логической последовательности движениязвеньев манипулятора и длительности нахождения в точках позиционирования.Преимущества: Высокая точность позиционирования. Простота реализации управления. Независимость от вида, используемого привода.Недостатки: Главный недостаток – наличие жесткой структуры алгоритма управления.

При незначительныхизменениях задачи необходимо полностью произвести перепрограммирование всех операций илизаменить микропрограммный автомат.Программоноситель.Электромеханический: Штекерные и коммутационные наборные поля15 Перфокарты и перфоленты Диодные перепрограммирукмые матрицыЭлектронные: Бис полупостоянного ЗУ с электрической перезаписью информации.Пульт ручного управления.Обеспечивает режимы: Обучения Ручного управления Автоматического управления.Блок сопряжения с манипулятором и оборудованием.Обеспечивает: Выдачу команд управления на привод через выходные усилители. Опрос датчиков исполнения команд Выдачу сигналов в блок управления об отработке команд Обмен дискретной информацией с технологическим оборудованием.Блок управления.Формирует управление роботом: Синтезирует управление по кадрам в виде последовательности исполнения звеньями команд иусловий ветвления программы Обрабатывает сигналы исполнения команд и сигналы с датчиков технологического оборудования.Системы позиционного управления.Позиционное управление характеризуется дискретными траекториями (подобно цикловому), но отличаетсяот циклового управления наличием промежуточных точек позиционирования между крайними положениями перемещения звена.Позиционное управление делает несущественным ограничение числу точек позиционирования, количестводостигается нескольких тысяч, поэтому такое управление значительно расширяет области применения роботов – от простых операций типа «взять-положить» до сложных дискретных траекторий точечной сварки кузовов автомобилей.В позиционном управлении точки позиционирования настраиваются не механически, а программно – с помощью датчиков положения.Цикл позиционного управления – разомкнуто-замкнутый (замкнут по точкам позиционирования и разомкнут в промежутках между точками позиционирования).Сварочные работы были обучены роботами позиционного управления эффективно, прибыль при использовании таких роботов давалась уже на 8 месяц их работы.

Первый завод, использующий робот позиционногоуправления, был Fiat.Комбинированный разомкнуто-замкнутый цикл позиционного управления.q0………q5 – точки позиционирования (каркас)s0……….s4 – сплайны между точками каркаса.Это сплайны первого порядка, они не очень эффективны, т.к. они могут приводить к разрывам по скорости иперемещению.Мы получает комбинированный цикл (замкнутая и разомкнутая части), т.к.

каркас контролируется. Междуточками траектории движение происходит по заранее заданной функции. И от этих функций зависит нашатраектория и кривизна пути.Обычно выбирают сплайны второго порядка.Движение должно происходить в соответствии с заданным сплайном, но этот путь будет не контролируемым.Точки позиционирования контролируемые, а траектория движения не контролируемы.Каркас программной траектории (набор точек позиционирования)Сплайны, проходящие через точки каркаса.16Методы планирования и построения программных траекторий движения манипулятора.Способы задания программной траектории.Задачи построения программной траектории заключается в изменении обобщенных координат q = (q1, …,qn) по определенному закону, зависящему от технологической задачи и заданных перемещений схвата робота.В общем случае для построения программной траектории необходимо решить обратную задачу динамики.Постановка задачи различается в зависимости от:·Вида заданного перемещения схвата·Наложенных на движенияВ позиционном управлении траектория движения непрерывная, но состоит из двух компонент:·Дискретный каркас программного движения.·Квазинепрерывный интерполяционный компонент.Методы построения каркаса программной траектории.Определение каркаса методом возможных направлений.Определение каркаса методом решения обратной задачи кинематики.Метод возможных направлений.Задача П2: даны – начальная конфигурация q(t0)·конечное положение схвата X(tr)·ограничения.Определить – дискретную послеМетоды дискретного приближения и интерполяции траекторного движения.После построения каркаса и получения набора дискретных узловых точек необходимо построить траекторию, проходящую через узловые точки.Факторы, затрудняющие решение:·Ограничения со стороны динами манипулятора.·Ограничения на траекторию по скорости, ускорению.·Препятствия на пути траектории.·Различия в представлении траектории в декартовых и обобщенных координатах.Построение траекторий в обобщенных координатах.Основные требования к приближению траекторий:·Узловые точки должны вычисляться нереккурентно.·Промежуточные точки должны определяться однозначно·Обобщенные координаты должны быть непрерывны и их две первые производные также непрерывныдля гладкости траекторий·Не должно быть «блужданий» траекторий.Таким требованиям удовлетворяют последовательности из полиномов или сплайны.При наличии Р полиномов они должны иметь 3·(Р + 1) коэффициентов.

Число коэффициентов растет с увеличением числа промежуточных точек.Условия для траектории:·Начальная тачка: заданы нулевые скорость и ускорение.·Точка ухода: непрерывность положения, скорости, ускорения·Точка подхода: непрерывность положения. Скорости, ускорения.·Конечная точка: заданы скорость и ускорение (могут быть нулевые)Участки ухода и похода выполняются с учетом требуемой скорости схвата, а средний участок – с максимальной скоростями и ускорениями.При двух промежуточных точках минимальный полином 7-ой степени.Ф.3Вычисление коэффициентов полинома затруднено….Системы контурного управления.17Цели контурного управления.Система контурного управления состоит из:·Объекта управления.·Управляющей системы.Цель управляющей системы – это синтез закона управления объектом для получения заданных свойствпроцесса управления.Основные задачи контурного управления:·Задача слежения за изменениями входной координаты.·Задача стабилизации выходной координаты на заданном уровне.Контурное управление манипулятором:·Определение желаемого закона изменения процесса управления в виде программного движения.·Построение закона управления, обеспечивающего как можно более близкое воспроизведение программного движения.Достижение целей управления осложняется тем, что:·Реальное движение в начальный момент отличается от программного движения (начальные возмущения).·Значения параметров объекта управления отличаются от их оценок, используемых в законе управления (параметрические возмущения).Потановка задачи синтеза контурного управления.Движение манипулятора описывается системой дифференциальных уравнений Ф.2Ограничение на состояния манипулятора и управления:U(t) принадлежит QuПервая задача контурног управления.Выбор подходящего допустимого управления Up(t), порождающего программное движение xp(t), т.е.

построение программной траектории движения – это первая задача контурного управления.Однако реальное движение может отличаться от программного, ввиду действия параметрических возмущений.Выбор допустимого управления U(t) = u…Автоматическое построение программного движения.(первая задача контурного упралвения)Дифференциальное уравнение движения манипулятора.4.

Дистанционное и интерактивное управление роботами: Разделение функций человекаоператора и системы управления; моментно-скоростные системы двухстороннего действия, полуавтоматическое управление; типовые системы дистанционного управления роботами в ядерной энергетике, космосе, подводных работах.5. Управление шагающими и транспортными роботами: математические модели описанияходьбы, устойчивость движения; системы управления многоопорными и колесными транспортнымироботами.Модель ходьбы:Математическая модель кинематики двуногой ходьбы представляет собой ряд аналитических зависимостей. Ходьба – это сложное циклическое локомоторное действие, одним из основных элементов которого является шаг.

Наиболее характерной особенностью всех видов ходьбы по сравнению с бегом и прыжками является постоянное опорное положение одной ноги (период одиночной опоры) или двух ног (периоддвойной опоры). В шагательных движениях каждая нога поочередно бывает опорной и переносной. В опорный период входят амортизация (торможение движения тела по отношению к опоре) и отталкивание, в переносной – разгон и торможение.

Особую сложность представляет моделирование кинематики ног, рукидвижутся подобно маятникам.18Рассматриваем такое ритмичное движение аппарата, в котором конфигурация «двуногого» устройства, в процессе движения, периодически повторяется с некоторым периодом T. Параметры походки исследовались при произвольном среднем темпе ходьбы человека.При решении прямой задачи динамики считается, что известны законы движения всех звеньев (обобщенныекоординаты) и определяются суставные моменты и динамические нагрузки в суставах. Расчет позволяетоценить прочность, жесткость и надежность системы.При составлении уравнения для расчета сил реакции в кинематических парах можно воспользоваться уравнением Лагранжа второго рода:где L = K - П – функция Лагранжа; K – кинетическая энергия; П – по-тенциальная энергия; Qi – обобщенныесилы; , – соответственно обобщенные координаты и скорости.В отличие от уравнений Ньютона уравнения Лагранжа уже не связаны с декартовой системой координат x, y, z и выписаны в произвольных независимых «новых» координатах.

Уравнения Лагранжа выписываются одинаково для любой системы координат. Размерность обобщенной силы в общем случае не совпадает с размерностью силы. Размерность обобщенной силы равна размерности работы, деленной на размерность обобщенной координаты. Если обобщённая координата имеет размерность длины, то обобщённая сила имеет размерность силы. Если обобщённая координата имеет размерность угла, то обобщённая сила имеет размерность момента силы. Уравнение Лагранжа применяется для систем с голономными нестационарными связямиМодели, примеры: Игорь Васильевич Новожилов, модели двух-, четырёх-, шестиногой ходьбы, А.В.

Характеристики

Список файлов учебной работы