24. Требования к приводам и их реализация для систем различного порядка.
1)Нулевая установленная ошибка. Для этого система должно быть астатической, т.е. содержать интегрирующие звенья.
2)Монотонный характер движения при нулевом перерегулировании. Это обеспечивается различными способами в зависимости от порядка полученной системы.
Рассмотрим систему 1-го порядка:
На практике приводы, которые можно было бы представить системой 1-го порядка встречаются редко.
Рассмотрим систему 2-го порядка:
Для обеспечения 2-го условия необходимо получить в системе критическое демпфирование (ξ=1).
Таким образом критическое демпфирование обеспечивается за счет выбора коэффициента усиления пропорционального регулятора. Однако при этом время регулирования получается фиксированным.
Исключить данный недостаток можно при использовании ПД-регулятора.
25. Управление по ошибке с использованием пд- и пид-регуляторов.
Р
ассмотрим
подвижное звено:
Если момент двигателя сформировать как функцию угла поворота и угловой скорости, используя сигналы от датчиков.
Характеристическое уравнение:
Из уравнения
следует, что за счет
можно
обеспечить требуемое быстродействие,
а за счет
-
ξ=1.
Если осуществлять управление ДПТ от источника пост. тока, то ПФ будет иметь следующий вид:
W(p)=
Как было
показано ранее, использование ПД-регулятора
позволяет обеспечить монотонный
переходный процесс за счет подбора
параметров регулятора, однако коэф.
регулятора зависят от момента инерции
J.
Однако при изменении положения звеньев, а также при изменении массы манипулируемых объектов приведенный момент инерции привода может изменяться в очень широких пределах. Построить регулятор инвариантный относительно конфигурации и массы объектов можно путем масштабирования коэф-тов ПД-регулятора.
ПФ не зависит о J.
Характерестическое уравнение
Для реализации ланного регулятора необходимо каким-либо способом вычислять значеение приведенного момента инеруии в процессе движения.
В частности приведенный момент инерции может вычисляться как функция положения звеньев. Однако в этом случает мы получаем нестационарную, как правило нелинейную систему взаимосвязанного регулирования. Т.е. работа приводов должна быть предварительно исследована во всех режимах методами математического моделирования. На практике реализация системы треьует значительных вычисительных национальностей управляющего устройства.
26. Компенсация гравитационных нагрузок. Силовое управление приводом.
У роботов поворотным движением звеньев момент, создаваемый силами тяжести, зависит от угла поворота. Для обеспечения монотонного характера движения система должна компенсировать действие гравитационных нагрузок.
Рассмотрим движение одного звена, которое описывается одним уравнением:
Полученное уравнение является нелинейным.
Угол поворота
,
а также угловую скорость
можно
измерить датчиками и сформировать
момент двигателя как функции этих
переменных, а именно:
Тогда
уравнение движения примет вид:
Данному уравнению соответствует звено с передаточной функцией:
Отсюда следует, что за счет коэффициента
k1
можно получить требуемую постоянную
времени и время регулирования tp.
За счет k2
– критическое демпфирование
Таким образом за счет формирования закона управления с исправлением сигнала ОС можно получить линейную систему в виде звена с критическим демпфированием.
Силовое управление движением.
При движении по траектории на звенья манипулятора действуют различные силы со стороны внешней среды. Возникновение этих сил может быть вызвано столкновением с препятствием. Если рука робота и объект с которым произошло столкновение достаточно жестким, то достаточно небольшое перемещение может вызвать значительное приращение силы. В этом случае не целесообразно осуществлять управление движением с обратной связью по перемещению. Лучше измерять возникающую силу и осуществлять управление по силе так, что бы ограничить значение. Еще лучше осуществлять смешанное управление по перемещению и силе.
Для измерения сил обычно используют шестикомпонентные датчики, которые имеют очень сложную конструкцию. Различают 2 способа управления движением:
Логическое ветвление по событиям. В качестве события рассматривают столкновение с посторонним объектом. До возникновения события управление движением осуществляется по положению. При возникновении события по силе основанное на приращениях.
Непрерывное управление по силе, основанное на приращениях. В данном случае в каждом цикле работы управления программы сначала анализируется значение возникающих сил, затем вычисляются параметры движения так, что бы эти силы находились в допустимых пределах. Это позволяет ограничить инерционные нагрузки в процессе движения т.е. сделать движение более плавным.