 |
Обеспечение требуемой точности проектируемого привода
|
|
|
|
В ТЗ на проектирование (раздел 1) указаны допустимые статическая 
и динамическая 
ошибкипривода (пункт 16).
Статическая ошибка системы оценивается в типовом режиме: при постоянных значениях задающего и возмущающего воздействий. В п. 3.2.1 уже использовалась допустимая при выборе элементов измерителя рассогласований: задающего устройства и датчика обратной связи. На измеритель рассогласования была выделена третья часть . Оставшиеся две трети составляют: статическая ошибка элементов прямого канала системы (усилителя, двигателя, редуктора, зубчатой рейки), ошибки системы по задающему и возмущающему воздействиям. В соответствии с вышесказанным, уравнение статической ошибки системы:
, (3.53)
где 
– ошибка элементов прямого канала: 
– ошибка по задающему воздействию, 
– ошибка по возмущению.
Для определения и находят изображения внешних сигналов 
, 
, используя, например, изображение Карсона - Хевисайда и передаточные функции замкнутой системы по ошибке 
и возмущению 
, а затем, воспользовавшись теоремой предельного перехода, находят при 
устано-вившиеся значения ошибок: статистические ошибки и [8, п. 8.2; 9, п. 8.2].
Допустимая динамическая ошибка системы 
указывает заданную точность воспроизведения программного входного сигнала. Для обеспечения заданной точности к низкочастотной части желаемой логарифмической амплитудно-частотной характеристике 
предъявляется следующее требование: не должна заходить в запретную область. Базовой точкой запретной области является контрольная точка 
, координаты которой рассчитываются для эквивалентного гармонического входного сигнала: 
. Рассогласование в системе с таким входным сигналом также гармоническое: 
. Абсцисса контрольной точки 
находится по известным параметрам программного входного сигнала: максимальной скорости 
и максимальному ускорению 
[7, c. 32; 9, § 8.2]: 
, ордината контрольной точки 
находится по абсолютной ошибке системы при отработке эквивалентного гармонического сигнала - 
[7, с. 31; 9, § 8.2]:
|
|
|
.
Учитывая, что 
, ордината контрольной точки:
.
Пример запретной области для желаемой ЛАЧХ приведен на рис. 3.8. При перемещении в область более низких частот по сравнению с контрольной частотой (левее ) перемещаются по прямой, имеющей отрицательный наклон –20 дБ/дек, а при перемещении вправо от , т. е. в область более высоких частот – по прямой с отрицательным наклоном –40дБ/дек [7, с. 32]. Для обеспечения запаса по точности обычно рекомендуется поднимать желаемую ЛАЧХ на 3 дБ над запретной областью.
Третий этап
Задачами этого этапа являются: построение цифровой модели синтезированного управляемого привода, исследование качественных показателей модели и сравнительный анализ результатов исследования с требованиями ТЗ к качеству работы проектируемого привода.
Для построения цифровой модели можно выбрать любой известный метод решения системы дифференциальных уравнений, описывающих работу привода и реализовать метод в программной модели системы. Для снижения трудоемкости программирования широко используют системы моделирования.
Одна из подобных систем, известная под названием Visible Simulation, сокращенно VisSim, функционирует под управлением операционной системы Windows [6]. С помощью этой системы VisSim можно промоделировать практически любую динамическую систему, описываемую обыкновенными дифференциальными уравнениями. Система содержит большое число стандартных блоков, в том числе и блоки нелинейностей, имеется возможность вводить в систему сигналы и функции заданные таблично. В системе имеется набор алгоритмов интегрирования, в том числе и алгоритмы для “жестких” систем, то есть систем, имеющих большой разброс частот, что особенно актуально в случае моделирования управляемых приводов, механические элементы которых описываются передаточными функциями с большими постоянными времени, а усилители и преобразователи – малыми постоянными времени.
|
|
|
Система VisSim отличается удобным интерфейсом с пользователем, позволяющим быстро реализовать самые разнообразные варианты модели, легко управлять режимами моделирования.
Для построения цифровой модели можно воспользоваться и другим методом: методикой, практическими примерами и программным обеспечением (программы RR и RL), изложенными в учебном пособии [34].
Программа RR – программа для работы с «жесткими» системами, позволяющая анализировать модели систем, описываемых дифференциальными уравнениями до 25 порядка. При этом алгебраические уравнения исключаются из рассмотрения.
Программа RL – программа для систем нелинейных нестационарных, содержащих не более 35 звеньев всех типов, в том числе: динамических – 10, суммарный порядок которых не превышает 15, усилительных – 10, внешних воздействий 5. Отдельное динамическое звено может иметь максимальный порядок, равный 4.
Для построения цифровой модели разработанного привода можно использовать и другие известные системы моделирования.
Четвертый и пятый этапы
Это этапы оформления пояснительной записки и графической части курсового проекта. При выполнении этих этапов строго следуйте указаниям соответствующих разделов раздела 2 настоящего пособия. Обратите внимание на рекомендуемую литературу, в особенности на стандарт предприятия: “Курсовое и дипломное проектирование”. Общие требования к оформлению [31].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Агейкин Д.И. Датчики контроля и регулирования: Справочные материалы. – М.: Машиностроение, 1965. – 928 с.
2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом.– 4-е изд., переработанное и дополненное. – М.: Машиностроение, 1993. – 462 с.
3. Ахметжанов А.А., Кочемасов А.В. Следящие системы и регуляторы: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. –288 с.
4. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. – Л.: Энергоиздат, 1982.– 392 с.
|
|
|
5. Белянин П.Н. Кинематические схемы, системы и элементы промышленных роботов. – М.: Машиностроение, 1992.– 192 с.
6. Беседин А.А., Долбенков В.И., Подлинева Т.К. Моделирование систем автоматического управления на ПЭВМ: Учебное пособие по лабораторным работам. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 1997. – 45 с.
7. Бесекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования. – М.: Наука, 1970. – 575 с.
8. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. – М.: Наука, 1972. – 766 с.
9. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления.– 4-е изд., перераб. и доп. – СПб. Изд-во «Профессия», 2004. – 752 с.
10. Бычатин Д.А., Вильнер Г.А. Индукционные преобразователи информационные. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 96 с.
11. Волновые зубчатые передачи/ Под ред. Д.П. Волкова и А.Ф. Крайнего. – Киев: Технiка, 1976. – 221 с.
12. Гусева Л.А. Захваты промышленных роботов: Аннотированный указатель изобретений (1972 – 1981 г. г.). – Новосибирск: АН СССР, Сиб. отделение ГПНТБ, 1984. – 246 с.
13. Датчик линейных перемещений Temposonics ER как альтернатива линейным потенциометрам. Техноком–Ост. – http://sensor.ru/news/626.html, 2005.
14. Домрачев В.Г., Матвеевский В.Р., Смирнов Ю.С. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие. – М.: Энергоатом-издат, 1987. – 391 с.
15. Индукционные преобразователи с печатными обмотками для контроля точных перемещений. Обзорн. информация. – М.: ЦНИИТЭИ, 1976. – 192 с.
16. Каган В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений. – М.: Энергия, 1975. – 242 с.
17. Механика промышленных роботов: Учебное пособия для втузов: В 3 кн. /Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов /Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. – М.: Высшая школа, 1988. – 367 с.
18. Механика промышленных роботов. Кн. 3. Основы конструирования/ Е.И. Воробьев, А.В. Бабич, К.П. Жуков и др. – М.: Высшая школа, 1989. – 383 с.
19. Микродвигатели для систем автоматики: Технический справочник /Под ред. Э.А. Лодочникова, Ф.М. Юферова. – М.: Энергия, 1969. – 261 с.
|
|
|
20. Основы проектирования следящих систем /Под ред. Н.А. Лакоты. – М.: Машиностроение, 1978. – 391 с.
21. Подлинева Т.К. Расчет управляемых электроприводов роботов: Учебное пособие по курсовому проектированию. – Челябинск: ЧПИ, 1989. – 43 с.
22. Проектирование следящих систем /Под ред. Л.В. Рабиновича. – М.: Машиностроение, 1969. – 499 с.
23. Редукторы и мотор-редукторы 2000 – 2001: Номенклатурный каталог / Беляк А.И., Л.Г. Бердышева Л.Г. – М.: ИКФ “Каталог”, 2000. – 56 с.
24. Редукторы: Каталог. – Челябинск: ЗАО “ЛДА”, 2002. – 111 с.
25. Редукторы и мотор-редукторы: Каталог/ АО “ВНИИТЭМР”; Информационно-коммерческая фирма “Каталог”; Сост. М.Л. Жмылевская. – М.: Ч.1, Ч.2, 1995. – 196 с.
26. Редукторы и мотор-редукторы, варианты и муфты общемаши- ностроительного применения, выпускаемые странами – членами СЭВ на период до 1995 г.: Каталог. – М.: ВНИИ ТЭМР, 1989. – 85 с.
27. Редукторы и мотор-редукторы общестроительного применения, выпускаемые промышленностью в 1992 г.: Номенклатурный каталог /Сост. В.Н. Власенко, М.В. Осипенко, Л.А. Тумарева; ВНИИ Редуктор. – М.: ВНИИТЭМР, 1992. – 16 с.
28. Редукторы и мотор-редукторы. Ч. 2. Каталог / ИКФ “Каталог”. – М.: ИКФ “Каталог”, 1998. – 102 с.
29..Сафонов Ю.М. Электроприводы промышленных роботов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с.
30. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 455 с.
31. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к оформлению. СТП ЮУрГУ 04–2001. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. – 49 с.
32. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 191 с.
33. Управление исполнительными элементами следящих электроприводов летательных аппаратов /Под ред. Б.И. Петрова. – М.: Машиностроение, 1981. – 222 с.
34. Устюгов М.Н. Автоматизированное исследование нелинейных систем управления: Учебное пособие. – Челябинск: Изд. ЧГТУ, 1996. – 132 с.
35. Филлипс Ч, Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. – 560 с.
36. Электрические двигатели с гладким якорем для систем автоматики /Под ред. Ю.К. Васильева. – М.: Энергия, 1979. – 176 с.
37. Электрические измерения неэлектрических величин /Под ред. П.В. Новицкого. – Л.: Энергия, 1975. – 576 с.
38. Элементы приборных устройств (Основной курс): Учебное пособие для студентов вузов. В 2 ч. Ч.2. Приводы, преобразователи, исполнительные устройства/ О.Ф.Тищенко, Л.Т. Киселев, А.П. Коваленко и др.; Под ред. О.Ф. Тищенко. – М.: Высшая школа, 1982. – 263 с.
39. Юферов. Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: Учебник для вузов по специальности “Электроника”.– М.: Высшая школа, 1988. – 475 с.
|
|
|
40. Linear – Encoder LA-41-KA. TRELECTRONIC GmbH, Eglishalde 6 D–78647 Trossingen. – http:/www.indus.com.ru/catalog/vrub.asp?c_id=32, 2005.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Основные технические данные электродвигателей
|
|
|
