Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Теория и практика создания компьютеризированных электроприводных систем для высоких технологий″, страница 6

 

Рис. 2.1

Рис. 2.2

Математическая модель манипулятора учитывает кинематические связи,  динамические  взаимодействия  инерционных, центробежных, кориолисовых и гравитационных моментов, внешние моменты исполнительных механизмов. В звеньях манипулятора используются сервопривода переменного тока. При построении математической модели приняты следующие допущения: отсутствуют люфты между валами двигателей и звеньями манипулятора; отсутствуют упругие деформации в приводах, передаточных механизмах и звеньях манипулятора; ошибки квантования на выходе цифровых систем управления электроприводами незначительны.

Динамика механической части манипулятора описывается нелинейным векторно-матричным уравнением 2-го порядка:

                                  ,                           (2.1)

где  - матрица коэффициентов инерции, зависящая от вектора ;  - вектор обобщенных координат; -  вектор обобщенных скоростей; - вектор моментов сил инерции, зависящий от векторов, ;  - вектор моментов сил тяжести, зависящий от вектора ;  - вектор моментов трения, - вектор обобщенных моментов.

          В развернутом виде система уравнений (2.1) приведена в [5] и в [7]. Подробный вывод уравнений дан в [7].

          Динамические характеристики манипулятора зависят от его текущей пространственной конфигурации и изменяются в процессе манипулирования. Исходное расположение звеньев задается соответствующими начальными условиями для системы (2.1).

При исследовании замкнутой системы управления манипулятором по координатам  уравнение (2.1) необходимо дополнить уравнениями

электроприводов, регуляторов координат, по которым реализуются обратные связи. Ориентируясь на трехконтурные системы каждой из координат , выполненных по принципу подчиненного управления, необходимо для каждого из каналов управления дополнить уравнение (2.1) уравнениями регуляторов положения, скорости и тока электродвигателя соответственно. Структурная схема системы управления трехзвенным манипулятором показана на рис. 2.3.

          Расчет параметров системы может быть выполнен в соответствии с пособием [5] . Регуляторы положения и скорости принимаются П- или
ПИ-регуляторами.

2.2. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с техническим описанием комплектных электроприводов и датчиков.

2.  Составить математическую модель манипулятора с учетом электроприводов и передаточных механизмов.

3.  Рассчитать систему управления в соответствии с вариантом задания.

4. Выполнить исследование динамических характеристик системы управления при заданных управляющих и возмущающих воздействиях, видах регуляторов, номерах звеньев манипулятора.