Сурет 2.2 - Бақылаушы электропривод

Өндірістердегі позициялы және контурлы басқару жұмыстарында бақылаушы приводтар қолданылады. Ал өндірістердегі циклді басқару жұмыстарында ажыратылатын приводтар (разомкнутые) қолданылады.

Жалпы және барлық приводтар үшін қойылатын талаптар, яғни оның процестерінің сапасы және тұрақтылыұтың қорын анықтайтын энегетикалық және динамикалық сипаттамаларға қайылатын талаптар болып табылады. Бұл талаптар олардың динамикасын зерттеудің төменде берілген әдістерінің негізінде жатыр.

3 Манипулятордың динамикасын зерттеу әдістері

Динамикалық анализдің негізгі мәні - қозғалтқыштың әрбір дәрежесінде әсер ететін динамикалық және статикалық жүктемелердің әсерінен болатын манипуляторлардың қозғалысын анықтау болып табылады.

Манипулятордың қозғалысы үнемі, қандай да бір мақсатта іске асырылады, мысалы схватты берілген нүктеге әкелу немесе оның қызмет ету зонасында берілген траекториясын пайдалану дәне т.б.

Қозғалысты құруға байланысты және манипулятордың динамикалық жағдайын бағалауға байланысты мәселелерді зерттеу өте күрделі, орын даушы органдар тек бір ғана механизмнен тұрмайды, басқару жүйесімен жұмыс істейтін күш приводтары да бар. Сондықтан манипулятордың орындаушы органдарын толық зерттеу есептеу техникаларын қолданған кезде де шешуі қиын мәселе болып табылады. Бұдан келіп, әдетте шынайы динамикалық жүйеден зерттелетін объектінің кейбір оның негізгі ерекшеліктерін ескеретін және кішігірім факторларды ескере бермейтін қарапайым динамикалық моделіне көшеді.

Мұндай модель біріншіден жүйенің динамикалық қасиеттерінің математикалық сипаттамасын әлде қайда жеңілдетуге мүмкіндік береді. Қазіргі кезде манипуляторлардың динамикасын зерттеу кезінде модельдеуді түрлі әдістері қолданылуда, бірқатыр еңбектер соған арналған.

Манипуляторлардың динамикасын зерттеудің аналитикалық әдісі жұмыста берілген. Бірақ аналитикалық әдіс негізінен қарапайымдалған сызықтық моделдерде қолданылады.

Манипуляторлардың динамикалық сипаттамасын зерттеудің экспериментальдық әдістемесі динамикасны бағалауға және бақылаушы электрогидравликалық приводтардың өту процестерінің сапасын анализдеуге мүмкіндік береді.

Әдістеме негізінен сипаттамалық теңдеулердің коэффициенттерін табумен, сондай-ақ оның жұмысын анализдеуге қажетті манипуляторлардың приводтарының сипаттамаларының сандық мәндерін алуға мүмкіндік беретін өту функцияларын аналитикалық құрумен (аппроксимация) шектеледі.

Негізінен манипуляторлардың көп звенолы органдарын моделдеу күрделі аналитикалық тұжырымдамаларын барынша үлкен түрлендірулермен жүргізілетінін айтып ашу керек.

Бұл кезде жалпыға бірдей мойындатылған тәсіл барлық теңдеулер мен параметрлерді матрицалық түрде көрсету болып табылады, яғни звенолардың санына байланыссыз манипуляторларды басқарудың есептерін шешуге және жалпы теорияны жасауға мүмкіндік береді. Бірақ та мұндай аппаратты қолдану компьютердің оперативтік есте сақтау құрылғысында қажетті ақпараттарды сақтау үшін жадтың белгілі бір көлемін талап етеді:

Бұл жұмыста компьютерде уақыт есептеудің азайту мақсатында математикалық моделді жеңілдетудің әдістемесі жасалынды.

Тізбек саны аз манипуляторлар үшін кинематикалық және динамикалық параметрлерді байланыстыратын тікелей алгебралық қатынастарды қолдану барынша тиімдірек болып табылады.

Манипуляторлардың динмикасын зерттеудің сандық – аналитикалық әдістері мына еңбектерде берілген, сондай-ақ мұнда компьютерді қолдану арқылы қозғалыс теңдеуінің анализдеу мен алуға арналған аналитикалық есептеу жүйесі(компьютерлік алгебра) берілген.

Жоғарғы класты механизмдер(МВК) негізіндегі манипуляторларды динамикалық анализі мәселелеріне біршама жұмыстар арналған. Жолдасбеков У.А. мен Байгунчеков Ж.Ж. еңбектерінде манипуляторлардың динамикасының зерттеудің сандық әдісі көрсетілген. Жоғарғы класты механизмдердің қозғалысының дифференциалды теңдеулерін кинематикалық тригонометриялық теңдеулер жүйесімен бірге шешу жүргізілген.

Жолдасбеков У.А. мен Молдабеков М.М. жұмыстарында манипуляторлар қозғалыстарының теңдеулеріне оның қозғалыстарының теңдеулерін жай ғана біріктірумен приводтардың динамикасын ескеруге мүмкіндік беретін Даламбер-Лагранж және Лагранж 2-ші текті теңдеулеріне негізделген жоғарғы класты механизмедер негізіндегі манипулторлардың динамикасыныың анализінің аналитикалық әдістері ұсынылған. Сондай-ақ бұл әдістер компьютерде манипуляторлардың динамикасын анализдеуде жалғыз жол еместігін және «қатаңдық» проблемасына байланысты, қиындықты айналып өту үшін, оны шешу үшін интеграциялаудың сандық әдістерін қолдануға мүмкіндік береді.

Соңғы кездерде манипулятордың динамикасын зерттеуде қарапайым теңдеулер жүйелерінің көрінісі, математикалық структуралық сұлба түрінде және автоматты басқару теориясының әдістерін моделдеуде кеңінен қолдануға мүмкіндік беретін беріліс функцияларын қолданады. Сонымен бірге зерттеуді жүргізу үшін модельдеудің түрлі әдістері сандық есептегіш машиналарды қолдануға негізделген, аналогті есептегіш машиналар, сондай-ақ гибридті есептегіш жүйелер, аналогті есептегіш машиналар тұратын байланысу құралдары бар компьютерлер қолданылады.

Манипуляторлардың динамикасын зерттеуде жоғарыда көрсетілген әдістерден өзге де әр түрлі әсер етулер кезіндегі күрделі жүйелердің ерекшеліктерін жай ғана жеткілікті ескеруге мүмкіндік беретін иммитациялық модельдеу әдістері қолданылады. Модельдеудің есептерін шешу интеграциялаудың сандық әдісімен байланысты, (динамикалық модельдерді аналитикалық зерттеу өте қиынға соғатындықтан)

Аналитикалық әдіспен иммитациялық модельдеу әдістерін салыстыру бойынша әртүрлі әсер ету кезінде күрделі жүйелердегі ерекшеліктерін жай ғана ескеруге мүмкіндік береді.

Динамикалық жүйенің, оған жататын бақылаушы приводтар, сипатын моделдеу үшін, компьютерлер қолданылады.

Көптеген есептерді шығыруға мүмкіндік беретін көптеген алгоритмдік тілдер бар.

Программалаудың тілін таңдау көптеген жағдайларға байланысты. Программалаудың ыңғайлы болуы жиі шешуші роль атқарады, көптеген тексерілген математикалық әдістер, модельдеудің нәтижесинен жеңіл алынуы өте ыңғайлы. Бұндай ерекшелікке MATLAB пакеті ие, және оның құрамында simulink визуальді модельдеу құралы бар.

Simulink өзегінде аналогтың есептеген машинаның көрнеліктілігі мен компьютердегі дәлдікті үйлестіреді Simulink пайдаланышуға MATLAB пакетінің барлық мүмкіндіктеріне, соның ішінде сандық әдістердің үлкен қорына жол ашады.

Simulinkті пайдаланып модельдеу кезінде программалаудың визуальді принциптері іске асырылады, соған сай пайдаланушы экранда библиотеканы стандартты блоктарынан құрылғылардың моделін қүрады және есептеулерді жасайды.

Параметрлік регулятор манипулятордың динамикасын анализдеу әдісінің ең мақсатты түрінің бірі – дербес компьютер көмегімен нысананы зерттеутін және оның ерекшеліктерін ескеретін моделді құруға негізделген математикалық моделдеу әдісі.

Дәл осы әдісті пайдаланып манипуляторлардың динамикасын зерттеуге бағытталған жұмыстарды одан ары жүргізе аламыз.

Жоғарыда келтірілген жұмыстар көрсеткендей, қазіргі кездегі заманауи манипуляторларға және олардың жетекші звеноларының приводтарының жүйелеріне қойылатын талаптар саны өте көп. Соның ішінде негізгі талаптарының бірі – манипулятордың тапсырылған динамикалық сипаттмасын алу. Тұйық кинематикалық тізбектер негізінде жасалынған манипуляторлары қолданудың дәлдікпен позициялауды, жүк-көтергішті, жылдам қимылды көтеру тұрғысынан қарағанда әлде қайда болашағы зор екендігі көрінеді.

4 ТҰЙЫҚ КИНЕМАТИКАЛЫҚ ТІЗБЕК НЕГІЗІНДЕГІ МАНИПУЛЯТОР ДИНАМИКАСЫНЫҢ АНАЛИЗІ

4.1 Манипулятордың бағдарламалы қозғалысын құру

Бұл жұмыста тұйықталған кинематикалық тізбек негізіндегі манипуляторлар мен тұйық емес кинематикалық тізбек негізіндегі манипуляторлар салыстырмалы түрде қарастырылады.

А1 және B1 шарнирлі қозғалтқышты тұйық емес кинематикалық тізбек (Сурет 4.2) және С1 нүктесіндегі ұстам(схват) орындайтын манипуляциялау операциясын А2 және Е2 шарнирлі приводты жазық кинематикалық тізбек (Сурет 4.1) және С2 ұстамы(схват) да белгілі бір аумақта орындауға қабілетті. Сондай да олардың әртүрлі кинематикалық және динамикалық сипаттамалары осы операциялардың орындалуының әртүрлі сапасын көрсетеді.