5851

Математическая модель манипулятора

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Математическая модель манипулятора Структурная схема системы манипулятора с учетом упругих элементов показана на рисунке 1. Подробное описание структурной схемы и физическое обоснование полученной структурной схемы приведено в...

Русский

2012-12-23

2.05 MB

86 чел.

Математическая модель манипулятора

Структурная схема системы манипулятора с учетом упругих элементов показана на рисунке 1. Подробное описание структурной схемы и физическое обоснование полученной структурной схемы приведено в /1/.


Рисунок 1. Структурная схема манипулятора

Расчет параметров математической модели

Исходные данные для расчетов

Номинальная скорость двигателя: об/мин;

Максимальная скорость двигателя: об/мин;

Номинальный момент двигателя: ;

Максимальный момент двигателя: ;

Номинальный ток двигателя: А;

Максимальный ток двигателя: А;

Номинальное напряжение двигателя: В;

Момент инерции двигателя: ;

Э.Д.С. двигателя: В;

Индуктивность якорной цепи двигателя: Гн;

Сопротивление якорной цепи двигателя: Ом;

Постоянная времени жесткости: с;

Постоянная времени массы груза: с.

Расчет параметров двигателя

Электромагнитная постоянная времени двигателя:

,

где Гн – индуктивность якорной цепи двигателя;

Ом – активное сопротивление якорной цепи.

Механическая постоянная двигателя:

,

где  - момент инерции двигателя;

рад/с – номинальная частота вращения двигателя;

 - номинальный момент двигателя;

Расчет параметров механической части

Постоянная времени упругих колебаний системы:

,

где с – механическая постоянная времени двигателя;

с – механическая постоянная времени груза;

с – постоянная времени жесткости механических передач.

Относительный коэффициент демпфирования:

,

где  - относительный коэффициент затухания упругих колебаний;

с – постоянная времени упругих колебаний;

с – постоянная времени жесткости системы.

Получение передаточных функций звеньев системы

Тиристорный преобразователь: ;

,

где  - сопротивление якорной цепи двигателя в относительных единицах;

Ом – сопротивление якорной цепи в абсолютных единицах;

Ом – базовое значение сопротивления;

В - номинальное напряжение двигателя;

А – номинальный ток якоря;

Расчет переходных процессов в разомкнутой системе

Для расчета переходных процессов в разомкнутой системе воспользуемся пакетом анализа динамических систем входящим в состав пакета MATLAB 7. Данный пакет позволяет рассчитать переходные процессы в системе, а также их основные характеристики, такие как амплитуда, перерегулирование, установившееся значение, время переходного процесса. Для создания структурной схемы системы воспользуемся визуальными инструментами разработки пакета Simulink, который также входит в пакет MATLAB 7. Структурная схема системы подготовленной к расчету показана на рисунке 2. Полученные переходные процессы разомкнутой системы и их характеристики показаны на рисунке 3.


Рисунок 2. Структурная схема разомкнутой системы

Расчет переходных процессов в системе настроенной на модульный оптимум

Расчет передаточных функций регуляторов

Передаточная функция тахогенератора:

.

Передаточная функция датчика тока:

.

Регулятор скорости:

.

Регулятор тока:

,

где  - коэффициент усиления регулятора;

 - коэффициент передачи двигателя;

 - постоянная времени регулятора.

Расчет переходных процессов

Структурная схема системы подготовленной к расчету показана на рисунке 4. Полученные переходные процессы системы и их характеристики показаны на рисунке 5.


Рисунок 4. Структурная схема замкнутой системы настроенная на модульный оптимум

Расчет переходных процессов в системе настроенной на симметричный оптимум

Расчет передаточных функций регуляторов

Регулятор скорости:

,

где - коэффициент усиления регулятора;

 - постоянная времени регулятора.

Регулятор тока:

,

где  - коэффициент усиления регулятора;

 - коэффициент передачи двигателя;

 - постоянная времени регулятора.

Расчет переходных процессов

Структурная схема системы подготовленной к расчету показана на рисунке 6. Полученные переходные процессы системы и их характеристики показаны на рисунке 7.


Рисунок 6. Структурная схема замкнутой системы настроенная на симметричный оптимум

Расчет переходных процессов в однократно-интегрирующей системе настроенной для систем с упругими связями

Расчет передаточных функций регуляторов

Регулятор скорости:

,

где - коэффициент усиления регулятора;

Регулятор тока:

,

где  - коэффициент усиления регулятора;

 - коэффициент передачи двигателя;

 - постоянная времени регулятора.

Расчет переходных процессов

Структурная схема системы подготовленной к расчету показана на рисунке 10. Полученные переходные процессы системы и их характеристики показаны на рисунке 11.


Рисунок 8. Структурная схема однократно-интегрирующей системы настроенная по рекомендациям для систем с упругими связями

Расчет переходных процессов в двукратно-интегрирующей системе настроенной для систем с упругими связями

Расчет передаточных функций регуляторов

Регулятор скорости:

,

где - коэффициент усиления регулятора;

 

Регулятор тока:

,

где  - коэффициент усиления регулятора;

 - коэффициент передачи двигателя;

 - постоянная времени регулятора.

Расчет переходных процессов

Расчет переходных параметров при параметрах регуляторов рассчитанных выше показал, что система не стабильна как по управляющему, так и по возмущающему воздействию. Для получения стабильной системы было принято решение о подборе коэффициента передачи регулятора скорости. Методом экспериментов было установлено что, при увеличении коэффициента регулятора скорости система не становится устойчивой, при уменьшении коэффициента регулятора скорости, система становится стабильной, увеличивается время переходного процесса и снижается амплитуда колебаний тока двигателя, перерегулирование скорости механизма практически не изменяется. В качестве примера рассмотрена модель системы с коэффициентом передачи регулятора скорости 0,322

Структурная схема системы подготовленной к расчету показана на рисунке 10. Полученные переходные процессы системы и их характеристики показаны на рисунке 11.


Рисунок 10. Структурная схема двукратно-интегрирующей системы

Анализ результатов

При выполнении работы были построены переходные процессы для следующих систем:

  •  Разомкнутая система;
  •  Система настроенная на модульный оптимум;
  •  Система настроенная на симметричный оптимум;
  •  Однократно-интегрирующей системы;
  •  Двукратно-интегрирующей системе.

Для удобства сравнения качества переходных процессов в различных системах, их характеристики сведены в таблицу 1.

Из таблицы видно, что лучшее качество переходных процессов обеспечивает однократно-интегрирующая система (перерегулирование отсутствует, переходные процессы изменения скорости имеют практически апериодический вид), однако в однократно интегрирующей системе при возмущающем воздействии большая статическая ошибка регулирования. Статическая ошибка регулирования отсутствует в системе настроенной на симметричный оптимум и двукратно-интегрирующей, однако двукратно-интегрирующая система имеет лучшее качество переходных процессов по сравнению с системой настроенной на симметричный оптимум.


Таблица 1. Характеристики переходных процессов.

В таблице для обозначения характеристик переходных процессов приняты следующие обозначения:

- пиковое значение величины;

- перерегулирование;

- установившееся значение;

- время переходного процесса.

Система

Разомкнутая

Модульный оптимум

Симметричный оптимум

Однократно-интегрирующая

Двукратно-интегрирующая

Параметры переходных процессов

Переходной процесс скорости двигателя по управлению

Переходной процесс скорости двигателя по возмущению

Переходной процесс тока двигателя по управлению

Переходной процесс тока двигателя по возмущению

Переходной процесс скорости механизма по управлению

Переходной процесс скорости механизма по возмущению

Список используемых источников

  1.  Сбалансированные манипуляторы /И.Л. Владов, В.Н. Данилевский, П.Б. Ионов и др.; Под ред. П.Н. Белянина. – М.: Машиностроение, 1988.-264 с.:ил. – (Автоматические манипуляторы и робототехнические системы).
  2.  Кравченко О.А., Пятибратов Г.Я. Моделирование электромеханических систем регулирования усилий в упругих механических передачах: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Моделирование электромеханических систем»/ Новочерк. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: НГТУ, 1998 – 44с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45206. Локальные и объектные сметные расчеты 169.89 KB
  2004 методика по определению стоимости строительства строит. стоимости 1. Показатели единичной стоимости по конструктивным элементам Объектносметный расчет рекомендуется составлять в текущем уровне цен на объекты в целом путем суммирования ранних из локальных сметных расчетов с группировкой затрат по соответствующим графам сметной стоимости По стоимости: строительных работ монтажных работ стоимости оборудования мебели и инвентаря прочих затрат С целью определения полной стоимости объекта в конце объектной сметы рекомендуется...
45207. Методы определения стоимости строительства 15.32 KB
  Методы определения стоимости строительства При составлении смет и сметных расчетов могут применяться следующие методы определения стоимости: Базисно-индексный Ресурсный Метод на основе укрупненных сметных нормативов в том числе банка данных о стоимости ранее построенных или запроектированных объектованалогов Базисноиндексный метод Определение стоимости строительства предусматривает составление сметных расчетовсмет на различных тсадиях инвестиционного строительного процесса в базисном уровне цен с использованием единичных расценок...
45208. Базисно-индексный метод определения стоимости строительства 16.88 KB
  Определение стоимости строительства предусматривает составление сметных расчетов смет на различных стадиях инвестиционно-строительного процесса в базисном уровне цен с использованием единичных расценок действующей сметно-нормативной базы и системы текущих прогнозных индексов. Используемые при подготовке сметных расчетов индексы изменения сметной стоимости дифференцирования: по статусу используемых нормативов федеральные территориальные отраслевые индивидуальные по видам строительства по способу применения к сметной стоимости...
45209. Инструментальное оснащение и ресурсное обеспечение проектов 29.5 KB
  Определение и харка аудитории проекта Инструментальное оснащение проекта: Задачи: поиск вариантов проектного изменения ситуации просчитать последствия реализации каждого решения и выбрать оптимальное обосновать наиболее эффективные формы коммуникации определить срва и методы достижения целей средства то с помощью чего ситуация преобразуется в соответствии с ее нормативной моделью. проекта которые рассматриваются в качестве источника проблем инициатора проекта и носителя ресурсов. Технологическое воздействие – оснащение...
45210. Бренд как предмет маркетинговой коммуникации: структура, технологии формирования 28.5 KB
  Бренд как предмет маркетинговой коммуникации: структура технологии формирования. Бренд значит клеймо то есть клейменый товар с определенной маркой содержащей имя производителя и являющейся гарантией определенного качества. Бренд как предмет и результат маркетинговой коммуникации представляет собой сложноконструированный феномен. С одной стороны бренд предполагает известность торговой марки и гарантированное качество.
45211. Этапы и технологии проектного обоснования рекламной кампании 28.5 KB
  Этапы и технологии проектного обоснования рекламной кампании Определение целей и задач рекламной кампании. Содержание целевого блока определяется в зависимости от нескольких факторов: проблем рекламодателя; специфики предмета рекламной коммуникации размера и особенностей целевого сегмента силы партнеров и характера конкуренции этапа жизненного цикла предмета рекламы и др. Возможные цели рекламной кампании: продвижение продукта или услуги на рынок; стимулирование потребительской активности целевых групп путем формирования потребности в...
45212. Маркетинговый потенциал и технологии разработки социально культурных программ 26 KB
  Маркетинговый потенциал и технологии разработки социально культурных программ Потенциал: В постиндустриальном мире сфера культуры из иждивенца экономики превращается в главную движущую силу развития общества. За счет культурных ресурсов развивается въездной туризм. Известные корпорации активно участвуют в спонсировании масштабных культурных акций активно используя культурные символы в продвижении своих имен и брендов. Поддержка культурных программ способствует формированию позитивного имиджа компании ее репутация повышает социальную...
45213. Этапы и технологии проектирования, социально культурной акции 36 KB
  Характеристика аудитории проекта т. Характеризуя аудиторию программы необходимо выявить наиболее сущностные личностные и социально-культурные проблемы; определить их источники установить причинно-следственную зависимость; обосновать возможности разрешения или предупреждения в рамках разрабатываемого проекта. Именно они определяют наряду с социальнокультурной проблематикой цели и задачи проекта виды и содержание деятельности. Ориентация на решение социальных проблем это способ повышения общественной значимости проекта а...
45214. Социальные проекты общественных объединений: маркетинговый потенциал, технологии, этапы разработки, условия реализации 24 KB
  Характеристика аудитории проекта. Обоснование целей и определение задачи проекта. Инструментальное оснащение проекта. Бюджет проекта.