7.3 Построение контура регулирования положения

Структурная схема контура регулирования положения представлена на рисунке 16.

Рисунок 16 – Структурная схема контура регулирования положения

Коэффициент обратной связи по положению определяется:

Коэффициент передачи регулятора положения определяется:

Коэффициент передачи регулятора положения при малых перемещениях определяется:

Коэффициент передачи регулятора положения при больших перемещениях определяется:

Коэффициент передачи регулятора положения при средних перемещениях определяется:

Из-за зависимости , он определяется аппроксимированием его кривой до отрезка, проходящего через точки пересечения его графика с графиками коэффициентов передачи регулятора положения при больших и малых перемещениях. Точка пересечения с определяется:

Точка пересечения с определяется:

Таким образом получается регулятор положения. В MatLab этот регулятор реализуется с помощью блока «Lookup Table» (рисунок 17).

Рисунок 17 – Регулятор положения, реализованный в MatLab с помощью блока «Lookup Table»

8 Моделирование работы мехатронной системы

I, A

Моделирование работы мехатронной системы происходит в программе MatLab. В ней реализована схема автоматического регулирования с тремя контурами (рисунок 11) и реализована кинематическая модель манипулятора (рисунок 5). Подавая задание угла привода по технологическому процессу (рисунок 1, третий привод), а также подавая нагрузку на САР из кинематической схемы, у нас получается система моделирования работы электропривода в работе манипулятора. Полученные переходные процессы продемонстрированы на рисунке 18.

Угол поворота привода

, град

t, с

t, с

t, с

, 1/c

Скорость вращения двигателя

Ток якоря

Рисунок 18 – Переходные процессы тока якоря, скорости и положения двигателя в цикле технологического процесса

9 Реализация программного управления манипулятором

Для реализации программного управления работы манипулятора в первую очередь необходимо реализовать решение прямой и обратной задачи кинематики.

Алгоритм решения прямой задачи кинематики для манипулятора с данной кинематикой продемонстрирован на рисунке 19.

Соответственно, алгоритм решения обратной задачи для текущего манипулятора продемонстрирован на рисунке 20.

На рисунке 21 показан алгоритм управления перемещения манипулятором при использовании ПИ-регулятора положения путём задания ограничения скоростей каждого из приводов на протяжении всей траектории перемещения манипулятора.

Полный код управления манипулятором приведён в приложении А

Рисунок 19 – Алгоритм решения прямой задачи кинематики для манипулятора РТК АR-RTK-ML-02

Рисунок 20 – Алгоритм решения обратной задачи кинематики для манипулятора РТК АR-RTK-ML-02

Рисунок 21 – Алгоритм управления перемещением манипулятора РТК АR-RTK-ML-02

Выводы

В выпускной квалификационной работе был рассмотрен манипуляционный робототехнический комплекс (РТК) – AR-RTK-ML-02. Ознакомились с принципами проектирования и конструирования манипуляционных роботов, разобрались с основами разработки управляющего программного обеспечения (ПО) и с базовыми принципами построения архитектур систем управления гибких производственных ячеек.

Рассчитали моменты и подобрали по ним электродвигатели фирмы Maxon.

Смоделировали работу манипулятора в программе Matlab и сняли переходные процессы.

Реализовали алгоритм управления перемещением манипулятора по заданной траектории, а так же написали код реализации этого алгоритма на C++ для контроллера OpenCM9.04.