3.3 Трехмерные модели разработанной конструкции

В соответствии с выбранными приводами, рассчитанными пружиной сжатия и кулачком, в программном пакете Компас построены трехмерные модели привода линейного перемещения ноги и привода вращения кулачка, показанные на рисунках 01 и 02 соответственно.

трехмерку привода кулачка привести отдельно, цифрами показать компоненты

Рис. 4. 3D - модель ноги двуногого прыгающего робота

В данном разделе было проведено проектирование конструкции ноги двуногого прыгающего робота, проведен расчет ее приводов.

4 Система автоматического управления

САУ каким приводом. Требования к САУ: время переходного процесса и т.д.

4.1 Структурная схема сау

нарисовать структурную схему САУ, описать ее работу, компоненты, входящие в нее

4.2 Определение передаточных функций

Так как при фиксированном возбуждении двигатель имеет две степени свободы, то необходимо иметь для него два исходных дифференциальных уравнения. Первое уравнение может быть получено, если записать второй закон Кирхгофа для цепи якоря; второе же представляет собой закон равновесия моментов на валу двигателя.

Таким образом, работу привода можно описать следующими уравнениями:

(1)

В этих уравнениях и – индуктивность и сопротивление цепи якоря; и , где и – коэффициенты пропорциональности, а – поток возбуждения; – приведенный к оси двигателя суммарный момент инерции, - угловая скорость, М – момент нагрузки, приведенный к валу двигателя/

(2)

с^-1 для какого привода эти значения?

Константы С_е и C_m найдём по следующим формулам:

(3)

(4)

Запишем систему уравнений (1) для пространства Лапласа:

(5)

Выразим из второго уравнения системы (5) ток и подставим в первое:

(6)

Раскрывая скобки, получим:

(7)

Преобразуем выражение (7) к виду:

(8)

Отсюда находим передаточную функцию двигателя:

(9)

Передаточная функция усилителя:

W_ус (p) = 24

Передаточная функция обратной связи:

W_ос (p) = 1.

Передаточная функция редуктора

W_{редуктора} (p) = 0.008.

4.3 Исследование непрерывной сау

Проведём моделирование системы автоматического управления средствами программного пакета MATLAB. Воспользуемся расширением данного программного продукта – средой моделирования Simulink. Используя встроенные средства среды Simulink, получим график переходного процесса системы, при воздействии на неё единичного ступенчатого сигнала (рис. 8).

Рис. 8 Модель системы автоматического управления в среде Simulink

Рис. 9 График переходного процесса системы при воздействии на неё единичного ступенчатого сигнала

Из графика можем определить следующие параметры система автоматического управления:

• величина статической ошибки – 0,002 %;

• время переходного процесса – 14 с;

• колебательность отсутствует;

• коэффициент перерегулирования – 0%.

Исходя из этих данных, можно сделать вывод о том, что система автоматического управления не соответствует техническому заданию (по пункту время переходного процесса) и нуждается в корректировке. В качестве корректирующего звена выберем ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) регулятор.