- •Методические указания
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчёту
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчёту
- •8.Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчёту
- •8. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы
- •2. Теоретические пояснения
- •3. Предварительное задание
- •4. Рабочее задание
- •5. Индивидуальное задание
- •6. Методические рекомендации
- •7. Требования к отчёту
- •8. Контрольные вопросы
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра робототехнических систем
Методические указания
к лабораторным работам № 4–7 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 № 4-7 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. - 37 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 и рабочее задания, методические рекомендации, требования к отчёту, контрольные вопросы.
Методические указания подготовлены на магнитном носителе в текстовом редакторе Microsoft Word 2003 и содержатся в файле ЛР_4_7_ИСР_2010.doc.
Предназначены для студентов 4 курса очной формы обучения, 5 курса очно-заочной формы обучения.
Табл. 2. Ил. 4. Библиогр.: 13 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 № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО СКОРОСТИ
1. Цель работы
Изучение процессов в исполнительной системе с управлением по скорости, экспериментальное определение количественного влияния параметров устройств на свойства системы в переходных и установившихся режимах. Исследование влияния пульсаций в сигнале датчика обратной связи на работу системы.
2. Теоретические пояснения
Основное требование к исполнительной системе (ИС) - минимум ошибки воспроизведения предписанного значения регулируемой величины в широком диапазоне значений последней при наличии возмущений, в установившихся и в переходных режимах. В связи с этим ИС с управлением по скорости должны иметь главную обратную связь по частоте вращения двигателя, то есть регулирование по отклонению. Сигнал отклонения формируется за счёт сравнения заданного и фактического значений регулируемой величины, усиливается и подаётся как управляющее воздействие на двигатель, уменьшая отклонение.
Коэффициент передачи и статические ошибки в системе с регулированием по отклонению относительно управляющего и возмущающего воздействий уменьшается в раз по сравнению с системой без обратной связи, где - коэффициент усиления цепи звеньев, образующих контур регулирования.
В переходных режимах наличие отклонения приводит к - кратной форсировке управляющего воздействия на двигатель. Благодаря этому в системе с регулированием по отклонению существенно увеличивается быстродействие.
Статические и динамические свойства ИС описываются в общем случае четырьмя её передаточными функциями (ПФ) - по управляющему и возмущающему воздействиям относительно регулируемой величины или ошибки. Нетрудно заметить, что ПФ по возмущению относительно регулируемой величины является одновременно ПФ по возмущению относительно ошибки регулирования.
Чувствительность относительно регулируемой величины и ошибки системы по какому-либо воздействию определяются значением соответствующей передаточной функции при s = 0.
Инерционность систем определяется в основном коэффициентом при первой степени комплексной переменной многочлена знаменателя ПФ. При этом для удобства сопоставления свойств различных систем удобно использовать нормированную форму записи ПФ, когда свободный член знаменателя равен единице. При введении обратной связи по скорости все коэффициенты многочлена знаменателя, в том числе и при s1, уменьшаются в раз. Таков математический смысл увеличения быстродействия систем с регулированием по отклонению.
Демпфированность системы - её способность не допускать или гасить собственные колебания - зависит, в основном, от соотношения коэффициентов при s1 и при s2. Можно считать, что эквивалентное значение коэффициента демпфирования . Если > 1, то переходной процесс апериодический. По мере уменьшения в диапазоне от 1 до 0 растёт перерегулирование и колебательность. Условие = 0 является достаточным для потери устойчивости. При замыкании обратной связи коэффициент демпфирования становится в раз меньше, чем в системе без обратной связи.
Об устойчивости, как известно, можно судить по характеристическому уравнению, получаемому из знаменателя ПФ замкнутой системы. Если для разомкнутого контура регулирования (для передаточной функции разомкнутой системы Wp) оно имеет вид
, то для системы с замкнутым контуром регулирования оно будет .
В соответствии с критерием Гурвица для системы третьего порядка условие устойчивости:
если , то ;
для системы четвёртого порядка:
если , то .
Таким образом, при фиксированных коэффициентах системы (при фиксированных её постоянных времени) можно оценить влияние на устойчивость.