Учебное пособие Харьков 014 удк

222 
Структурная схема системы управления движением, реализу-
емая типовым контроллером, представлена на рис. 7.5. В состав 
системы входят пять основных регуляторов: регулятор положения 
(РП), регулятор скорости (РС), регулятор момента или силы (РМ), 
регулятор прямой связи по скорости изменения управляющего 
воздействия (РПСС) и регулятор корректирующей связи по возмуща-
ющему воздействию f (РСВВ). Входными воздействиями для сис-
темы в зависимости от поставленной цели управления могут быть 
управляющие сигналы по положению q
з
, скорости, либо по разви-
ваемому усилию. В системе реализуется принцип замкнутого управ-
ления, что предусматривает наличие соответствующих обратных 
связей по фазовым координатам системы. 
Рис. 7.5. Функциональная схема системы управления
на исполнительном уровне 
Для обеспечения заданных требований необходимо выполнить 
структурный и параметрический синтез регуляторов исполнительных 
приводов.
Традиционный подход предусматривает, что структура и коэф-
фициенты усиления всех регуляторов и корректирующих устройств 
определяются при проектировании системы и далее остаются 
фиксированными в процессе ее эксплуатации. В современных 
системах управления вид и параметры регуляторов автоматически 
модифицируются в зависимости от цели конкретного движения и 
условий, в которых оно фактически осуществляется. Это позволяет 
адаптировать (приспособить) движение мехатронной системы к 
начальной неопределенности и изменяющимся условиям работы. 
Адаптация по существу есть оптимизация в условиях недостаточной 
априорной информации. 

223
Адаптивная настройка регуляторов необходима, если введенные 
отрицательные обратные связи в исполнительных приводах не спо-
собны компенсировать влияние возмущающих воздействий и изме-
нения параметров (и, возможно, структуры) объекта управления, 
которые вызывают недопустимое снижение показателей качества 
управляемого движения. Адаптивные системы управления по срав-
нению с традиционными имеют существенно более сложную струк-
туру и техническую реализацию. Поэтому их проектирование требу-
ет решения целого ряда теоретических проблем управления и 
решение о применении адаптивного регулятора должно быть техни-
чески и технологически обосновано. 
Задача построения адаптивного управления мехатронной систе-
мой включает в себя три основных раздела: создание сенсорных 
устройств, обработка информации сенсоров и синтез адаптивных 
законов управления.
Сенсорные устройства выполняют роль технических органов 
чувств и необходимы для решения двух основных задач: 
– повышение точности работы мехатронной системы; 
– обеспечение автономности функционирования в изменяющих-
ся условиях работы. 
Для решения указанных задач мехатронная система оснащается 
датчиками двух типов: 
– датчики измерения положения, скорости и ускорения самой 
мехатронной системы; 
– датчики измерения состояния окружающей среды.
С позиций адаптивного управления наибольший интерес предс-
тавляют датчики второго типа. Они делятся на три больших группы: 
– сенсоры геометрических свойств, выполняющие функции 
ограничения движения (тактильные датчики) и определения рассто-
яния до окружающих предметов и их размеров (системы техни-
ческого зрения, локационные системы); 
– сенсоры физических свойств, выполняющие функции изме-
рения усилий и моментов, плотности и давления, температуры, цвета 
и запаха; 
– сенсоры химических свойств. 
 
7.3.2 Системы управления тактического уровня 
Рассмотрим построение системы управления тактического уров-
ня для технологического робота, выполняющего операции механо-

224 
обработки. Параметрический подход при постановке задачи для 
технологического робота предполагает одновременное управление 
перемещением рабочего органа по заданной траектории (кривая L) и 
развиваемой в процессе движения силой (вектор Р), которая воз-
действует на объект работ (рис. 7.6). Таким образом, в системе 
должны сочетаться методы контурного и силового управления 
движением робота. 
Рис. 7.6. Схема роботизированной механообработки 
Робот при этом действует аналогично человеческой руке. Раз-
вивая определенные усилия в суставах руки, человек может пере-
мещать в пространстве предметы, выполнять механическую работу. 
В то же время с помощью нервно-мышечной системы он воспри-
нимает и обратные силовые воздействия со стороны объекта, что 
позволяет выполнять человеку многие сложные операции, (напри-
мер, сборочные) даже вслепую. 
Применение принципа двустороннего действия для технологи-
ческих роботов требует учета их специфики как объекта автома-
тического управления, а также особенностей роботизированных 
технологических операций. 
Контурную скорость робота для операции механообработки 
целесообразно регулировать в зависимости от величины внешнего 
силового воздействия. Это позволяет обеспечивать высокую произ-
водительность при изменении силы в широком диапазоне из-за 
переменных размеров и формы заусенцев, а также предупреждать 
силовые перегрузки исполнительной системы робота. Например, при 

225
зачистке облоя на шасси видеомагнитофона с помощью промыш-
ленного робота РМ-01 вследствие колебаний размеров заусенцев 
амплитуда силы резания колебалась в диапазоне (10–300%) от 
номинального значения. 
На рис. 7.7 приведена блок-схема системы контурного силового 
управления, которая обеспечивает адаптацию движения робота к 
возмущающему силовому воздействию. Силомоментный датчик, 
установленный в запястье манипулятора, дает информацию о силах, 
действующих непосредственно на рабочий орган. Силовая обратная 
связь замыкает систему управления на тактическом уровне, что в 
сочетании с обратными связями в исполнительных приводах обеспе-
чивает необходимую точность движения. Вычислитель контурной 
скорости служит для задания технологически рационального ско-
ростного режима движения робота по заданной траектории. 
Рис. 7.7. Блок-схема контурного силового управления 
Задачи интерполяции траектории движения и решения обратной 
задачи о положении выполняются управляющей ЭВМ в реальном 
масштабе времени. Результатом работы этих программ является фор-
мирование вектора обобщенных координат q
рг
(t), который опреде-
ляет желаемые перемещения степеней подвижностей манипулятора. 
Программная траектория (L) рабочего органа определяется 
геометрическими характеристиками обрабатываемой поверхности и 
задается как параметрическая функция, аргументом которой является 

226 
не время t, как в традиционных системах автоматического управ-
ления, а путь (геометрическая переменная). 
Таким образом, особенность параметрического подхода состоит 
в независимом задании траектории рабочего органа в пространстве и 
в адаптивном управлении его контурной скоростью во времени. 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: