Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 72
Текст из файла (страница 72)
После удаления намотанных рулонов Р2 цикл повторяется. Работа станка продолжается до тех пор, пока не завершится перемотка рулона Р1, т.е. радиус рулона г;~ не станет равным радиусу тамбурного вала г, „. Далее устанавливается новый рулон Р1 и работа станка продолжается. л я я 4 т я ь Рис. 4.18 356 Схема алгоритма управления станком, предусматривающая режим аварийного торможения в случае обрыва полотна, показана на рис. 4.79. Реализация алгоритмов управления этапами технологического цикла возможна только в том случае, когда реализова- Рис.
4.79 357 Рис. 4.80 но управление всеми переменными, обозначенными выше, в соответствии с заданием. Центральной задачей управления переменными является стабилизация переменных гг„и Р„на этапе обработки полотна с учетом взаимосвязей механизмов станка через натянутое полотно. Основные возмущения в зоне резания возникают при вращении рулонов. Они описываются волновыми процессами: Я) = с, + 1! (с~ з!пгег,~+с» соз!е~~) (4.156) й=! 358 где еь — преимущественный спектральный состав возмущений. Изменяющиеся случайным образом коэффициенты с„с„, с„' отражают меру неопределенности в описании возмущений.
Частоты еь являются переменными, так как при изменении радиусов рулонов гр, и гр, соответственно меняются частоты вращения рулонов ам и ю,я. Упомянутая центральная задача решается использованием динамической декомпозиции, алгоритмов управления переменнымя, имеющими интегральные составляющие, и применением активных механических узлов, обеспечивающих снижение возмущений в зоне резания. Динамическая декомпозиция выполняется так же, как изложено в п. 1.б.
Управление переменными осуществляется с использованием И-, ПИ-, ПИД-регуляторов. Активными механическими узлами являются бумаговедущие валы (см. рис. 4.77, а, б) с сепаратными системами регулирования их скоростей. Механические модели систем станка совместно с контурами регулирования производных обобщенных координат и упругой силы (натяжения) в зоне резания показаны на рис. 4.80. Система с одним ведущим валом (см.
рис. 4.80, а) подавляет возмущения, идущие от рулона Р1 (см. рис. 4.77). Система с двумя ведущими валами (см. рис. 4.80, б) подавляет возмущения, идущие от рулонов Р1 и Р2. Такие системы применяют при повышенных требованиях к качеству резания. При отсутствии ведущих валов (см. рис. 4.80, в) зона резания открыта для возмущений и все возможности по уменьшению динамических ошибок по скорости и натяжению могут быть связаны только с регуляторами.
Эти возможности сохраняются и в двух других вариантах систем станка. У станка, не имеющего ведущих валов, вместо ВВ с системой регулирования скорости (см. рис. 4.77, а) имеется пассивный вал, обеспечивающий совместно с ДНт измерение натяжения в зоне резания. Механическая модель станка (схемы) с учетом упругих свойств злектроприводов и натянутого неподвижного полотна показана на рис. 4.81, а, 6 (с — жесткость; Ь вЂ” коэффициент демпфирования).
Все параметры системы приведены к вращательным движениям и механизмам станка. При движении полотна, кроме внутреннего демпфирования, проявляется скоростное демпфирование, и усилие натяжения Г„определяется по формулам: Г» = +Ь» ~ер~ ем(1+еЦ' е= — Ь'„, (4.157'4.158) где е — относительное удлинение полотна (остальные переменные объяснены в п. 4.8.2). Поскольку на раскате применяются безредукторные приводы„ упругими деформациями в приводе 1 можно пренебречь.
Механи- 359 ЬЗ 13 МЗ 22нз З З згз ~н 21 зг2 згз Рис. 4.81 ческая модель для этого случая с учетом обратных связей по натяжению г"„и частоте вращения со; вала В1 показана на рис. 4.81, б. Расчет собственных частот колебаний механической системы выполняется на ПК. Предварительную оценку значений частот колебаний получают из приближенных формул„которые могут быть записаны при условии УЗ Уз' « У,ь Взаимосвязанная электромагнитная подсистема может быть рассмотрена только применительно к приводам рулонов Р2, в которых управление электроприводами валов В1 и В2 производится от одного управляемого преобразователя. В системе применяется регулирование тока преобразователя 18.
Эквивалентная схема электромагнитной подсистемы совместно с контуром регулирования тока преобразователя показана на рис. 4.82. Структурная схема системы управления станком приведена на рис. 4.83. Математические описания системы выполнены аналогично описаниям, приведенным в п. 4.8.2. Исходными данными к синтезу системы являются данные станка, комплектных электро- приводов н датчиков, параметры упругих свойств полотна и механической части приводов, режимы работы станка, характеристики управляющих и возмущающих воздействий. 1 2 В 1 1 3 3 З 3 3 3 3 Рис.
4.82 360 4.9. Состав и свойства систем управления промышленными манипуляторами 4.9.1. Принципы построения систем управления электроприводами манипуляторов Системы управления электроприводами манипулятора обеспечивают движение исполнительного органа (охвата) по заданной пространственной траектории путем управления движением отдельных звеньев манипулятора.
Каждое звено оснащается электроприводом и датчиками для контроля перемещений. Задание на движение звеньев осуществляется от УЧПУ. На рис. 4.84 и 4.85 показаны функциональные схемы систем управления движением звеньев трехзвенных манипуляторов двух типов, в которых выделены только переносные координаты. Задающие воздействия дц, дн, рц поступают на блоки управления БУ1...
БУЗ электроприводами М1...МЗ. Передаточные механизмы ПМ1 ... ПМЗ обеспечивают реализацию требуемого вида движения (линейного или углового) звеньев. Это движение определяется обобщенными координатами дь дь дь Датчики положения звеньев можно устанавливать на электродвигателях и звеньях манипулятора. В манипуляторе первого типа (см. рис. 4.84) на неподвижном основании 1 размещается колонна 2, которая совершает угловые движения Н и вертикальные линейные движения х с помощью электродвигателей и передаточных механизмов, находящихся на основании.
На колонне установлена рука 3, которая с помощью электродвигателя МЗ совершает горизонтальные линейные движения г схвата 4 с грузом 5. Точкой Р отмечен центр массы охвата с грузом. Работа манипулятора происходит в цилиндрической системе координат. В манипуляторе второго типа (см. рис. 4.85) на неподвижном основании 1 установлена колонна 2, совершающая угловые дви- — ~пм~~-- --~пм~~-- Рис. 4.84 Зб2 Рис.
4.85 жения ~р1 вокруг вертикальной оси, а звенья 3 и 4 совершают угловые движения срз и ~р, вокруг осей, перпендикулярных плоскости рисунка. Программирование траектории движения схвата 5 с грузом б выполняется в неподвижной системе координат основания. Вектор обобщенных координат охвата как функция времени технологического процесса д,(т) (рис. 4.8б) формируется через вектор обобщенных координат звеньев манипулятора, который в жесткой механической системе является вектором обобщенных координат приводов я„(т). Векторы я,(г) и я,(г) связаны между собой отображением преобразования координат Т, содержание которого устанавливается из решения прямой задачи кинематики манипулятора. УЧПУ вырабатывает вектор задающих обобшенных координат приводов в (т), который связан с вектором задающих обобщенных координат схвата манипулятора я„(т) обратным отображением преобразования координат Т '.
Содержание Т ' устанавливается из решения обратной задачи кинематики манипулятора. Реализуя системы управления движением манипуляторов, стремятся к тому, чтобы инерционные свойства приводов и звеньев не вносили искажения в заданные траектории движения схвата. С этой целью применяют комплектные электроприводы, обладающие большой полосой пропускания (сервоприводы). Однако динамические свойства манипулятора как объекта управления не позволяют это сделать однозначно, рассматривая системы управления звеньями манипулятора как автономные системы.
Из-за наличия кориолисовых и центробежных сил инерции для ряда схем манипуляторов возникают динамические взаимосвязи звеньев, что необходимо учитывать при проектировании систем управления. В общем случае динамические свойства манипулятора характеризуются матрицей И'„(р, я„), в соответствии с которой вы- 363 гвс. 4.86 4.9.2.
Уравнения кинематики и динамики маяииуляторов Уравнения кинематики манипуляторов. Прямая и обратная задачи кинематики формулируются следующим образом. Прямая задача. Задана кинематическая схема манипулятора„и в некоторый момент времени известны значения обобщенных координат, определяющих положение всех звеньев манипулятора друг относительно друга. Требуется определить положение и ориентацию схвата в системе отсчета, связанного с основанием. Обратная задача. Задана кинематическая схема манипулятора и известны положения и ориентация охвата в системе координат основания. Требуется определить значения обобщенных координат„которые обеспечивают заданное положение охвата.
Кинематическая схема манипулятора первого типа показана на рис. 4.87, а. Если координаты точки Р в неподвижной системе координат основания Охоуога (направления осей определены ортами 1„1„1,) обозначены х угар, то получим простейшие уравнения прямой задачи в следующем виде: (4.159) хр = гсозф; ур = гз!пф; гр = ~.
Уравнения обратной задачи имеют вид: г = 1хр + Ур,' ф = агс18 (Ур/хр); (4.160) (4.161) 364 полняется синтез матрицы управляющих устройств )рг (р, я,). В обобщенной матричной структурной схеме системы управления схватом манипулятора (см. рис. 4.86) Г(г), Г,(1) — векторы сил, приложенных к звеньям манипулятора и сопротивлений; у„(с) — вектор измеренных значений обобщенных координат приводов; )р'„„(р) — матрица информационных устройств. Кроме главных обратных связей по обобщенным координатам приводов, в системе могуг быть обратные связи по промежуточным координатам, выполненные в соответствии с принципами подчиненного управления.
(4.164) ~пмо < г < ~мах[ %л~п < Ф < гапах[ Фпйп < Ф в%пах[ )г[<р'; [8[<8 .; [ф[<Ф...; ф<Ч (4.165) Ряс. 4.87 365 ~= гр- (4.162) Для некоторой траектории движения точки Р зги уравнения могут быть записаны через обобщенные координаты и параметры траектории. Рассматривая прямолинейное движение точки Р в плоскости Охауа (рис. 4.87, б) начиная от точки а с координатами 1[, а и обозначив перемещение з(г), имеем для обратной задачи ° =,/и '*рг (4.163) гр = а+агсгй[з(г)/)г[.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
