Управление роботами и РТС (1089005), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Иногда может допускаться дрейф некоторых характеристик, но в очень незначительных пределах. Однако на практике часто встречаются такие объекты управления, амплитудные и частотные параметры которых варьируются в широких пределах под действием внешних причин с течениемвремени и в силу свойств самого объекта. В несколько раз может изменяться момент инерции манипуляторав сложенном состоянии по отношению к полностью вытянутому; вязкость рабочей жидкости в полостяхгидроцилиндров подводного робота, работающего на разных глубинах моря при различных глубинах и температуре воды; трение в опорах двигателей в процессе загрязнения и старения смазки и многие другие характеристики.
В то же время при управлении сложными объектами – гибкими производственными модулями, линиями или участками, состоящими из многих единиц оборудования, количество внешних и внутренних факторов, оказывающих возмущающее действие на их работу, резко возрастает. Среди них могут бытьошибки позиционирования заготовок или даже их отсутствие в нужный момент, износ обрабатывающегоинструмента, отклонение стыка свариваемых деталей от заданной траектории движения электрода сварочного автомата, раскачивание деталей на подвесном конвейере в процессе захвата их роботом и другие подобные факторы, требующие адаптации управляющей системы, т.е. самонастройки и приспособления к реальным условиям эксплуатации. Реакция системы управления проявляется в изменении структуры, параметров, а иногда и алгоритма действий так, чтобы гарантировать достижения поставленной цели.Существуют общие свойства, характеризующие процесс адаптации:- выходные параметры объекта регулирования и характеристики возмущающих факторов находятся подпостоянным контролем и управлением с помощью устройств, дополнительно включаемых в состав управляющей системы;- наблюдаемое поведение объекта описывается некоторым показателем качества, оценивающим в количественной форме характер протекания процесса управления;- отклонение показателя качества за пределы допуска влечет за собой автоматическую настройку параметров регулятора или замену алгоритма управления, результатом которых является достижение желаемогопоказателя качества или реализации поставленной цели.Описанные свойства присущи в более или менее ярко выраженной форме всем адаптивным системам управления, всегда являющимися системами с обратной связью.Уровни адаптацииВ зависимости от цели управления адаптивные системы в робототехнике можно условно разделить на следующие уровни.Первый уровень характеризуется способностью самонастройки параметров регулятора на основе информации о состоянии объекта, находящегося под возмущающим действием внешней среды.
Оценка состоянияобъекта может осуществляться либо прямым измерением требуемых параметров, либо путем их идентификации. В последнем случае на объект подаются определенные пробные управляющие воздействия, фиксируется его реакция и на основании анализа поведения объекта дается оценка априорно неизвестным или изменившимся его параметрам. Характерным примером этого уровня адаптации робототехнической системыможет служить регулятор, управляющий замкнутым по положению электрогидравлическим приводом манипулятора подводного аппарата. Особенность эксплуатации подводных роботов заключается в необходимости поддержания на заданном уровне статических и динамических параметров гидроприводов в широкомдиапазоне температур и давлений окружающей среды. Температура слоев воды может значительно отличаться, что может привести к изменению вязкости рабочей жидкости и, как следствие, к непредсказуемомудрейфу характеристик привода.
Устранить это неприятное явление способна адаптивная система управле-25ния, идентифицирующая изменение характеристик и обеспечивающая соответствующую самонастройкупараметров регулятора.Для второго уровня адаптации робототехнических систем характерно включение в состав управляющего устройства дополнительных информационных средств, обеспечивающих сбор и обработку данныхо состоянии внешней среды. На основании анализа изменений внешней среды осуществляется коррекцияуправляющей программы робота, позволяющая в новых условиях достичь поставленной цели.
Хотя на этомуровне адаптации коррекция программных действий допускается лишь в небольших пределах, эффект отприменения таких адаптивных систем управления на практике значителен. Примером может служить электродуговая роботизированная сварка крупногабаритных изделий. В этом технологическом процессе труднообеспечить постоянство пространственного расположения линии стыка свариваемых частей от изделия кизделию. Поэтому сварочный робот должен уметь корректировать программную траекторию движенияэлектрода в соответствии с реальным положением линии стыка, измеряемым специальными датчиками.
Понятие цели управления для адаптивных робототехнических систем третьего уровня вытекает из требованияреализации максимальной производительности при обеспечении отсутствия брака. Характерны для этогоуровня адаптации развитые средства для сбора информации о внешней среде, самодиагностирования, а,возможно, и саморемонта компонент управляемой производственной системы. Поясним сказанное примерами.Одной из сложных с точки зрения автоматизации является операция абразивной зачистки литья,особенности которой заключаются в криволинейности формы отливок, отсутствии на них базовых поверхностей, которые можно было бы принять за начало отсчета для последующих точных перемещений и износабразивного инструмента, поэтому выполнить абразивную зачистку или шлифование изделий, используяробот с программным управлением, практически невозможно.
Решение этой задачи можно найти только вклассе адаптивных систем, дополнив управляющее устройство робота средствами для контроля качестваобработки поверхности отливки, датчиками сил резания и износа абразивного инструмента.Система управления адаптивного модуля абразивной зачистки, анализируя степень шероховатостиповерхности, может принять решение о повторном цикле обработки текущего участка детали или дать команду роботу переместить в зону шлифования следующий ее участок.
Одновременно, используя информацию о силах резания и оценивая износ абразивного инструмента, адаптивная система управления может организовывать оптимальные с точки зрения производительности режимы обработки.Другим примером адаптации робототехнической системы, при которой происходит изменение алгоритма управления, служит гибкая производственная система, например, механообработки, включающая всебя несколько единиц или десятков металлорежущих станков, объединенных автоматической транспортной складской системой.
Такая система функционирует по заданной программе до тех пор, пока не произойдет какой-либо сбой. Если, например, выйдет из строя один из обрабатывающих центров, то системауправления ГПС должна, оперативно оценив обстановку, принять решение о последующих действиях, разработать, возможно ценой снижения производительности, новую технологическую схему последовательнойобработки изделий, выпускаемых данной гибкой производственной системой, и обеспечить функционирование станков и транспорта по новой маршрутной схеме до тех пор, пока ремонтная бригада не вернет встрой аварийный станок.Рассмотренные уровни адаптации робототехнических систем различаются не столько количествомдополнительных устройств, обеспечивающих сбор и обработку информации об изменении параметров оборудования, внешней среды и характере их взаимодействия, сколько возможностью организовывать системы,способные функционировать во все более сложных, непредсказуемых изменениях условий эксплуатации.Особенности адаптивных систем управленияОбщие принципы организации адаптивной системы управления можно проследить на примере промышленного робота, осуществляющего съем деталей с подвесного конвейера и укладку их в тару.Если момент прохождения деталью заданного положения известен, то задание может быть выполнено роботом, управляемым по жесткой программе.
Для этого достаточно задать координаты точек позиционированияв исходном положении, положении захвата и положении тары, в которую ориентированно укладываютсядетали. Алгоритм, лежащий в основе программы действий робота, можно представить в следующем виде:1 – задать координаты точек позиционирования;2 – перенести захватное устройство в положение захвата детали;3 – перейти в положение захвата детали;4 – включить пневматическое захватное устройство;5 – перейти в исходное положение;6 – перенести захватное устройство с деталью к таре;7 – выключить пневматическое захватное устройство;8 – повторить с метки 2.Однако успешная перегрузка деталей с конвейера в тару будет продолжаться, пока не возникнетпусть даже незначительное отклонение положения детали от заданного в программе.
Причиной отклонения26может быть неравномерность скорости движения конвейера или раскачивание детали. В этом случае детальбудет захвачена роботом неверно или не будет захвачена вовсе. Естественно, робот не заметит подобногосбоя и будет продолжать совершать ошибочные действия, пока не вмешается человек-оператор и не выключит его.Сбои из-за неравномерности движения конвейера можно исключить, сохранив программный режимработы. Для этого достаточно оснастить конвейер датчиком, срабатывающим в момент прохождения крюком конвейера заданного положения захвата, установив в управляющей программе между метками 2 и 3условный оператор, разрешающий переход на метку 3 только после получения сигнала датчика.Однако введение в систему управления датчика положения крюка конвейера не исключает сбоев от раскачивания деталей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
