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

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь» К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ Заведующий кафедрой __________А.И. Годяев «____»________2016 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯЦИОННЫМ РОБОТОМ Пояснительная записка к магистерской диссертации

МД 27.04.04 ПЗ – УТ2

Студент гр.УТ2 П.А. Шоколов

Руководитель Е.А. Шеленок (доцент, к.т.н., доцент)

Нормоконтроль Н.А. Пельменёва (доцент)

Хабаровск-2016

Техническое задание

ОТЗЫВ

на выпускную квалификационную работу «Исследование алгоритмов системы автоматического управления манипуляционным роботом»

студента Шоколова П.А. Институт УАиТ ДВГУПС

(фамилия, инициалы) (наименование УСП)

ВКР содержит пояснительную записку на 79 страницах и 6 чертежах.

Во время работы над магистерской диссертацией студент Шоколов П.А. проявил активность и самостоятельность, быстрое освоение новых стандартов и технологий.

Раскрытие темы выполнено последовательно, на глубоком уровне. Пояснительная записка подробно описывает решение задачи с раскрытием ключевых понятий с приведением большого количества рисунков, что позволяет наиболее полно демонстрировать ход решаемой задачи. При раскрытии темы студентом Шоколовым П.А., были проведены исследования, сравнительный анализ, самостоятельно найдены схемотехнические решения, даны их объяснения и обоснования. В пояснительной записке показаны широкие познания в области информационных технологий, умение использовать техническую документацию.

В работе с помощью критерия гиперустойчивости синтезирована и исследована система управления циклическим режимом работы двухзвенного WAM Барретта.

В заключении обоснована актуальность проблем, возникающих при решении задач управления современными манипуляционными роботами, приводятся различные промышленные сферы применения манипуляторов, а также условия их функционирования. Исходя из этого, считаю, что магистерская выпускная квалификационная работа студента Шоколова П.А., заслуживает высокой оценки.

Руководитель ВКР __________________________________ «10» июня 2016

(подпись)

Annotation

Relevance of the problems arising at the solution of problems of management of operating modes of handling robots is caused, first of all, by their universal application. By consideration of the technical installations and devices intended for production of serial products or research of durability of designs, developers of modern automatic systems solve problems of design of so-called periodic control systems in which periodic nature of change of the setting and revolting influences is inherent. In particular, industrial robots manipulators, lathes with the automated drive of giving of the cutting tool, systems of optical scanning, a control system of test vibration benches and others belong to systems of this class.

In work the possibility of application of results of works in case of management of the cyclic WAM regime of Barrett with two degrees of mobility functioning in the conditions of nonlinearity of the parameters and also action of external acyclic indignations is considered. The presented results of modeling demonstrate that application of algorithms in local regulators provides the small size of an error of regulation owing to what almost full coincidence of signals of the local setting influences defining desirable angular movements of links, and output signals of system that corresponds to the movement of a trailer point of the second link of the robot manipulator on the set trajectory takes place.

The solution of a problem of management of plane movements of two-unit WAM of Barrett as problems of management of the difficult indignant object dynamic multicoherent nonlinear acyclicly is considered. It is shown that use of the combined robastno-periodic regulator with the algorithms synthesized within criterion of hyper stability, and also use of an additional contour of supervision good quality indicators of work of system together with providing a desirable trajectory of movement of the manipulator within his working area allow to achieve due to the choice of parameters of local contours of management enough.

Реферат

Магистерская диссертация 79 страниц, 24 рисунка, 30 источников, 6 чертежей.

Ключевые слова: робот манипулятор, ПИД-закон регулирования, робастно-периодические системы управления, критерий гиперустойчивости.

Одним из основных элементов автоматизации промышленных предприятий является использование роботизированных комплексов, состоящих из механических манипуляторов и систем управления ими. Применение промышленных роботов-манипуляторов позволяет исключить влияние человеческого фактора на производстве, повысить точность выполнения технологических операций в определенной степени уменьшить воздействие вредных факторов на персонал, сократить площадь производственных помещений и обеспечить бесперебойную работу производства в течении 365 дней в году.

В работе рассматривается применение различных законов регулирования при работе манипуляционного робота, в результате исследования получены характеристики ошибки при регулировании объектом управления при различных законах.

Можно сделать вывод о том, что применение синтезированных систем наиболее точно передает управляющие воздействие к исполнительному механизму, с наименьшими затратами на усиление сигнала чем использование классических законов регулирования, а так же позволяет сократить затраты на перенастройку системы управления при изменении условий.

Paper

Thesis 79 page, 24 drawings, 30 sources.

Keywords: robot manipulator, PID-law of regulation, robastno-periodic systems of management, criterion of hyper stability.

One of basic elements of automation of the production enterprises is use of the robotic complexes consisting of mechanical manipulators and control systems of them. Use of the production robots manipulators allows to exclude influence of a human factor on production, to increase accuracy of realization of technological operations to some extent to reduce impact of harmful factors on personnel, to reduce the area of production rooms and to ensure trouble-free operation of production within 365 days in a year.

In work application of various laws of regulation during the operation of the handling robot is considered, as a result of research characteristics of a mistake at regulation are received by object of management at various laws.

It is possible to draw a conclusion that use of the synthesized systems most precisely transfers managing directors influence to an operating mechanism, with the least costs of strengthening of a signal than use of classical laws of regulation, and also allows to reduce costs of change-over of a control system at change of conditions.

Содержание

1 Теоретическая часть 9

1.1 Системный анализ и математические модели 9

1.1.1 Системный подход и управление 9

1.1.2 Понятия системы, среды 10

1.1.3 Классификация систем 17

1.1.3.1 Классификационные признаки систем 17

1.1.3.2 Классификация систем по управлению 22

1.2 Управление в условиях априорной неопределенности 25

1.2.1 Условия структурного согласования объекта и модели 27

1.1.1 Синтез по критерию гиперустойчивости беспоисковых систем адаптивного управления 32

1.2.3 Положительность динамических систем 37

1.2.4 Этапы синтеза беспоисковых систем адаптации 43

2 Техническая часть 45

2.1 Функциональное описание робототехнической системы 45

2.1.1 Манипулятор 45

2.1.2 Привод степени подвижности 48

2.1.3 Привод степени подвижности 50

2.1.4 Исполнительная система 51

2.1.5 Система управления манипулятором 53

2.2 Исходное математическое описание 58

2.3 Постановка задачи синтеза системы 62

2.4 Метод решения 63

2.5 Робастно-периодические алгоритмы контура управления 64

3.1 Управление с помощью ПИД закона регулирования 66

3.2 Управление с помощью робастно-периодического контура 68

Заключение 73

Список используемых источников 75

Введение

В с ов ре ме нн ом м ир е о сн ов ны м н ап ра вл ен ие м р аз ви ти я п ро мы шл ен но ст и я вл яе тс я а вт ом ат из ац ия п ро из во дс тв а. Э то с по со бс тв уе т р ос ту е го э фф ек ти вн ос ти з а с че т п ов ыш ен ия к ач ес тв а в ып ус ка ем ой п ро ду кц ии, а т ак же с ок ра ще ни я д ол и р аб оч их, з ан ят ых в р аз ли чн ых с фе ра х п ро из во дс тв а. О дн им и з о сн ов ны х э ле ме нт ов а вт ом ат из ац ии п ро мы шл ен ны х п ре дп ри ят ий я вл яе тс я и сп ол ьз ов ан ие р об от из ир ов ан ны х к ом пл ек со в, с ос то ящ их и з м ех ан ич ес ки х м ан ип ул ят ор ов и с ис те м у пр ав ле ни я и ми. П ри ме не ни е п ро мы шл ен ны х р об от ов-м ан ип ул ят ор ов п оз во ля ет и ск лю чи ть в ли ян ие ч ел ов еч ес ко го ф ак то ра н а п ро из во дс тв е, п ов ыс ит ь т оч но ст ь в ып ол не ни я т ех но ло ги че ск их о пе ра ци й, в о пр ед ел ен но й с те пе ни у ме нь ши ть в оз де йс тв ие в ре дн ых ф ак то ро в н а п ер со на л, с ок ра ти ть п ло ща дь п ро из во дс тв ен ны х п ом ещ ен ий и о бе сп еч ит ь б ес пе ре бо йн ую р аб от у п ро из во дс тв а в т еч ен ии 365 д не й в г од у.

Н ео бх од им ос ть и сс ле до ва ни я и с ов ер ше нс тв ов ан ия с ис те м у пр ав ле ни я м ан ип ул яц ио нн ым и р об от ам и п ре жд е в се го о бу сл ов ле но и х ш ир ок им п ри ме не ни ем. П од об ны е у ст ро йс тв а и сп ол ьз ую тс я в с тр ои те ль но й о тр ас ли (к ра ны-м ан ип ул ят ор ы), м ет ал лу рг ии (п ро ка тн ые с та ны, к ов оч ны е м ан ип ул ят ор ы), г ор но до бы ва ющ ей п ро мы шл ен но ст и (б ур ил ьн ые м аш ин ы), х им ич ес ко й п ро мы шл ен но ст и (м ан ип ул ят ор ы д ля р аб от ы с т ок си чн ым и и р ад ио ак ти вн ым и м ат ер иа ла ми), с уд ос тр ои те ль но й и а ви ац ио нн ой о тр ас ля х (с ва ро чн ые и с бо ро чн ые м ан ип ул ят ор ы, м ан ип ул ят ор ы д ля р ез ки м ет ал ло в) и д ру ги х о бл ас тя х.

Н ес мо тр я н а р аз ли чн ое т ех ни че ск ое и сп ол не ни е, л юб ой м ан ип ул яц ио нн ый р об от с ос то ит и з н ес ко ль ки х с те пе не й п од ви жн ос ти (з ве нь ев) и и сп ол ни те ль ны х м ех ан из мо в (д ви га те ле й), п ри во дя щи х з ве нь я в д ви же ни е [6,7]. В к ач ес тв е п ер ем ещ аю щи х з ве нь я м ан ип ул ят ор а м ех ан из мо в, в з ав ис им ос ти о т н аз на че ни я р об от а, ч ащ е в се го и сп ол ьз ую тс я ш аг ов ые д ви га те ли л иб о с ер во пр ив од ы р аз ли чн ой м ощ но ст и. О тм ет им, ч то ш аг ов ым д ви га те ля м о тд ае тс я п ре дп оч те ни е в с лу ча е е сл и с ко ро ст ь п ер ем ещ ен ия з ве нь ев р об от а н е я вл яе тс я к ри ти чн ым п ар ам ет ро м. Н ап ри ме р, д ан ны й т ип п ри во до в м ож ет и сп ол ьз ов ат ьс я п ри п ос тр ое ни и г ру зо вы х м ан ип ул ят ор ов. Е сл и ж е т ре бу ет ся о бе сп еч ит ь в ыс ок ую с ко ро ст ь д ви же ни я р об от а (н ап ри ме р, м ан ип ул ят ор а, п ро из во дя ще го с бо рк у д ет ал ей), т о н аи бо ле е ц ел ес оо бр аз но и сп ол ьз ов ат ь с ер во пр ив од ы.

У кр уп не нн о п ро це сс р аз ра бо тк и р об от а-м ан ип ул ят ор а с ос то ит и з д ву х э та по в: р аз ра бо тк а м ех ан ич ес ко й ч ас ти р об от а (в ыб ор м ат ер иа ла д ля и зг от ов ле ни я с ос та вн ых ч ас те й, а т ак же т ип а и сп ол ни те ль ны х м ех ан из мо в); р аз ра бо тк а с ис те мы у пр ав ле ни я м ан ип ул ят ор ом (в ыб ор к он тр ол ле ра, в ыб ор с ре дс тв а п ро гр ам ми ро ва ни я, р аз ра бо тк а а лг ор ит мо в у пр ав ле ни я). Д ля п од го то вк и т ех ни че ск их с пе ци ал ис то в, к ом пе те нт ны х в о бл ас ти р аб от ы с р об от ам и м ан ип ул ят ор ам и, п ом им о т ео ре ти че ск их з на ни й в аж но с фо рм ир ов ат ь п ра кт ич ес ки е н ав ык и и сп ол ьз ов ан ия п од об ны х у ст ро йс тв. З ач ас ту ю д ан ну ю п ро бл ем у н ел ьз я р еш ит ь, п ре до ст ав ив о бу ча ющ им ся д ос ту п к п ро мы шл ен но му о бо ру до ва ни ю, п ос ко ль ку и х д ей ст ви я м ог ут н ан ес ти у ще рб к ак о бо ру до ва ни ю, т ак и ч ел ов ек у. П оэ то му н ео бх од им о о тр аб от ат ь б аз ов ые н ав ык и р аб от ы с о бо ру до ва ни ем, а т ак же д ей ст ви я, п ре дп ри ни ма ем ые в н еш та тн ых и а ва ри йн ых с ит уа ци ях [25,26,27,29,30].

С ущ ес тв ую т р аз ли чн ые м ет од ы, т ак и ли и на че р еш аю щи е э ту з ад ач у, о дн ак о о ни н е о тл ич аю тс я т ре бу ем ой г иб ко ст ью и н е в п ол но й м ер е д аю т п ра кт ич ес ки е п ре дс та вл ен ия о с ов ре ме нн ом п ро из во дс тв е. Поэтому предлагается рассмотреть синтезированный закон управления в сравнении с классическим.

1. Теоретическая часть

1. Системный анализ и математические модели

Рассмотрены ключевые понятия, определения и этапы системного анализа, включая классификацию, основные виды структур и функциональные характеристики сложных систем управления.

Приведена характеристика наиболее распространенных классов математических моделей, отражены состав и базовые структуры, а также современные принципы построения автоматизированных и некоторых типов высококачественных автоматических систем управления.

1.1.1 Системный подход и управление

Мир, который нас окружает, это совокупность сложных систем, состоящая из природных, социальных, организационных и производственных объектов, процессы в которых описываются детерминированными, стохастическими и иными математическими моделями.

Управление такими объектами или процессами, во-первых, обладающих сложностью, пространственной распределенностью и нестационарностью, во-вторых, связанных с участием в их работе большого количества людей и, в-третьих, характеризующихся привлечением значительных материальных, энергетических и природных ресурсов; в целом, представляет собой чрезвычайно сложную задачу, решение которой, как правило, не может быть простым.

Уместно отметить, учитывая практику использования автоматизированных систем, что до тех пор пока не будет проведено упорядочение ручных, рутинных процедур обработки информации и управления - автоматизация объектов и процессов фактически лишена здравого смысла.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР