- •Методические указания
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задние
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчету
- •8. Контрольные вопросы
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра робототехнических систем
Методические указания
к лабораторным работам № 8–10 по дисциплине «Исполнительные системы роботов» для студентов специальности 220402 «Роботы и робототехнические системы» очной и очно-заочной форм обучения
Воронеж 2010
Составители: канд. техн. наук С.С. Ревнёв,
канд. техн. наук В.А. Трубецкой
УДК 681.527.2:621.865.8
Методические указания к лабораторным работам № 8-10 по дисциплине «Исполнительные системы роботов» для студентов специальности 220402 «Роботы и робототехнические системы» очной и очно-заочной форм обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. С.С. Ревнёв, В.А. Трубецкой. Воронеж, 2010. - 27 с.
В методических указаниях определен порядок исследований влияния структурных особенностей, законов регулирования и параметров устройств на статические и динамические свойства систем воспроизведения движений роботов. По каждой из лабораторных работ даются теоретические пояснения, предварительное, рабочее задание, методические рекомендации, требования к отчёту, контрольные вопросы.
Методические указания подготовлены на магнитном носителе в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле ЛР_8_10_ИСР_2010.doc.
Предназначены для студентов 4 курса очной формы обучения, 5 курса очно-заочной формы обучения.
Ил. 5. Библиогр.: 10 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.К. Муконин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.И. Шиянов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКОНТУРНОЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ С НАСТРОЙКОЙ НА МОДУЛЬНЫЙ ОПТИМУМ
1. Цель работы
Получение навыков расчета и практической реализации оптимальных настроек; экспериментальные исследования статических и динамических свойств одноконтурной однократно интегрирующей системы при техническом (модульном) оптимуме.
2. Теоретические пояснения
Средством повышения быстродействия и точности управления выходной и промежуточными координатами (переменными) любого объекта является их регулирование с ООС. Однако включение ООС не является условием достаточным. Может существенно уменьшится устойчивость и демпфированность. Для высокого качества регулирования требуются определенные частотные свойства контура, образуемого ОС. Их коррекцию называют настройкой.
Настройку контуров каждой из переменных удобно выполнять с помощью включенных последовательно в цепь прямой связи активных корректирующих устройств - регуляторов. На вход регулятора подается рассогласование по переменной данного контура. Регулятор преобразует по определенному закону это рассогласование в сигнал управления объектом. Настройку можно рассматривать как выбор такой ПФ регулятора , которая позволит получить необходимую ПФ контура в замкнутом состоянии и соответствующую ей ПФ разомкнутого контура .
Несложная реализация регулятора получается, если объект контура - простейшее динамическое звено. В неизменяемой части - в объекте - часто удается выделить такое звено, имеющее большую постоянную времени . Если остальные постоянные объекта малы (их сумма не превышает половины ), то постоянная считается основной, подлежащей компенсации при настройке.
Для практического расчета настройки, т.е. для выбора передаточной функции регулятора и определения его параметров можно воспользоваться таким правилом. Контур считают состоящим из двух частей - регулятора с ПФ и неизменяемой части с ПФ
. (1)
В учитывают свойства всех динамических звеньев с малыми постоянными времени. Статические свойства цепи ООС учитывают отдельно величиной . Далее выбирают критерий настройки, определяющий . После этого вид и параметры ПФ регулятора определяют, учитывая, что
. (2)
Наиболее распространенным критерием является модульный оптимум (МО).
При настройке контуров высокодинамичных ИС необходима их оптимизация прежде всего по быстродействию (при практическом отсутствии перерегулирования), а также по точности воспроизведения предписанного значения регулируемой координаты и минимальном ее отклонении из-за возмущений. Условия такой оптимальной настройки определяются модульным или амплитудно-частотным критерием, называемым также техническим оптимумом. Настройка на МО превращает замкнутый контур в колебательное звено второго порядка с передаточной функцией
, (3)
для которой коэффициент демпфирования = 0,707. Для получения необходимо, чтобы в разомкнутом состоянии
. (4)
Нетрудно видеть, что свойства настроенного на МО контура не зависят от наибольшей постоянной времени.
В качестве примера рассмотрим расчет настройки на МО одноконтурной системы ШИП-Д с управлением по скорости, показанной на рис.1.
Рис.1. Одноконтурная система ШИП-Д
В общем случае двигатель является апериодическим звеном второго порядка ( ) и его можно представить как последовательное соединение звеньев с малой и с большой постоянными времени, т.е.
, (5)
где - меньшая, - большая постоянные, .
Преобразователь, а также звено в цепи ОС, являются звеньями с малыми постоянными времени
, (6)
, (7)
если . Инерционности этих звеньев компенсации не подлежат. В результате
. (8)
Тогда ПФ регулятора
, (9)
где , .
В данном случае для настройки контура на МО необходим ПИ-регулятор с указанными выше и .