Система автоматического регулирования поворотом рабочего органа робота - курсовая работа готовая
Приём заказов:
Круглосуточно
Москва
ул. Никольская, д. 10.
Ежедневно 8:00–20:00
Звонок бесплатный

Система автоматического регулирования поворотом рабочего органа робота

Диплом777
Email: info@diplom777.ru
Phone: +7 (800) 707-84-52
Url:
Логотип сайта компании Диплом777
Никольская 10
Москва, RU 109012
Содержание

Курсовая работа

Система автоматического регулирования поворотом рабочего органа робота

Введение

автоматический передаточный робот

Создание энергетических систем высокого и сверхвысокого напряжения требует решения сложных научно – технических проблем, среди которых можно выделить комплекс вопросов, касающихся электрической изоляции.

Этот комплекс вопросов, объединенных единой целью – обеспечить безаварийную работу изоляции всех элементов системы, связан с изучением весьма разнородных физических процессов и относится к электрофизике высоких напряжений.

1. Система автоматического регулирования поворотом рабочего органа робота

САУ предназначена для управления углом поворота рабочего органа робота с требуемой точностью.

САУ поворотом рабочего органа 1 робота (например, сварочного робота) состоит из гидродвигателя 2, гидравлического усилителя 3 и электрической части. Функции гидравлического усилителя 3 выполняет четырехкромочный золотник, с плунжером которого взаимодействует шестерня 4, зацепляющаяся с шестерней 5 гидродвигателя 2. Управляющий двигатель-задатчик 6 подключен к выходу усилителя 7 и на его валу имеется резьба, с помощью которого он связан с шестерней 4. В САУ входят также преобразователь угла 8 и сравнивающее устройство 9.

При работе САУ на вход сравнивающего устройства 9 поступает сигнал в виде напряжения UЗ, вырабатываемый устройством управления по команде от ЭВМ. Устройство сравнения 9 вырабатывает сигнал ошибки ?U = UЗ UО, где UО – напряжение преобразователя угла 8. Сигнал ошибки через усилитель 7 вызывает вращение двигателя 6. В исходном состоянии гидроусилитель (четырехкромочный золотник) находится в нейтральном положении и гидродвигатель 2 не вращается. Поворот выходного вала двигателя 6 вызовет перемещение шестерни 4 в осевом направлении и смещение плунжера золотника 3 из нейтрального положения. Гидродвигатель 2 приходит в движение, поворачивая рабочий орган 1, шестерню 5 и входной вал преобразователя угла 8. Поворот шестерни 5 вызывает вращение шестерни 4 и перемещение ее вместе с подпружиненным плунжером золотника 3 по винту двигателя 6 в сторону восстановления равновесия. Поворот вала преобразователя угла 8 вызывает изменение напряжения UО так, что ошибка с выхода сравнивающего устройства 9 уменьшается. Таким образом, рабочий орган 1 будет поворачиваться до тех пор, пока не займет требуемого положения.

Значения данных приведены в таблице.

Таблица

ТЭУ, с

КЭУ

ТЯ, с

ТМ, с

КД, 1/сВ

Z5

Z4

Кn, В/рад

ТГУ, с

КГУ, мм2

ТГД, с

КГД, 1/мм2

Шаг винта, мм

0,06

150

0

0,22

1,0

80

20

0

0,05

2·107

0,20

6·10-6

0,75

2. Уравнения элементов систем автоматического управления

Механический редуктор

или ,

где wВЫХ, aВЫХ – соответственно угловая скорость и угол поворота выходного звена редуктора;

wВХ, aВХ – соответственно угловая скорость и угол поворота входного звена редуктора;

КР – коэффициент передачи.

Электронный усилитель

,

где ТЭУ – постоянная времени электронного усилителя, с;

UВЫХ – выходное напряжение, В;

UВХ – входное напряжение, В;

КЭУ – коэффициент усиления.

Электродвигатель постоянного тока

,

где ТЯ – электромагнитная постоянная времени якоря, с;

ТМ – электромеханическая постоянная двигателя, с;

w – угловая скорость, с-1;

KД – коэффициент передачи электродвигателя, 1/сВ;

UД – напряжение якоря, В.

Гидроусилитель золотникового типа

,

где ТГУ – постоянная времени гидроусилителя, с;

Q – выходной параметр – расход рабочей жидкости, м3;

КГУ – коэффициент передачи, мм2/с;

h – входное перемещение плунжера золотника, мм.

Гидродвигатель

,

где ТГД – постоянная времени гидродвигателя, с;

w – выходная угловая скорость гидродвигателя, с-1;

KГД – коэффициент передачи гидродвигателя, 1/мм2;

Q – входной расход рабочей жидкости, м3.

Преобразователь линейного перемещения

,

где UВЫХ – выходное напряжение преобразователя, В;

Кn – коэффициент передачи, В/мм;

SВХ – входное перемещение, мм.

Преобразователь углового перемещения

,

где UВЫХ – выходное напряжение преобразователя, В;

Кn – коэффициент передачи, В/рад;

aВХ – входной угол поворота, рад

3. Составление типовых звеньев. Передаточные функции элементов

Электронный усилитель

Электродвигатель постояного тока

Преобразователь линейного перемещения

W3=K3

Гидродвигатель

Гидроусилитель золотникового типа

Редуктор

W6=K6

Преобразователь

W7=K7

Преобразователь углового перемещения

W8=K8

4. Определение устойчивости системы

По исходным данным строим графики переходного процесса по ошибке и на выходе из системы. (Приложение рис. 1.).

Как видно из графиков система неустойчива. Чтобы добиться устойчивости системы определим передаточную функцию системы.

Передаточная функция внутренней ОС:

Системы:

Знаменатель является характеристическим уравнением системы.

Из этого уравнения найдем коэффициент усиления электронного усилителя. После преобразования характеристическое уравнение имеет вид:

T12T4T5S6+(T12(T4+T5)+2dT1T4T5)S5+(T12+2dT1(T4+T5)+

T4T5)S4+(2dT1+(T4+T5)+K3K4K5K6T1)S3+(1+2dT1K3K4

K5K6)S2+K3K4K5K6S+K1K2K3K4K5K7K8=4.210-5S6+2.4210-3S5+4.2810-2S4+1.93S3+3.68S2+13.5S+94953.6K1

По критерию Рауса – Гурвица все коэффициенты должны быть положительно определены и матрицы составленные из этих коэффициентов неотрицательны.

a0S6+a1S5+a2S4+a3S3+a4S2+a5S+a6K1>0

В нашем случае все коэффициенты положительны, а определители равны соответственно.

Д11=2.4210-3

Д11а20а3=2.2510-5

Д3=2,2810-5

а1

а3

а5

а7

а0

а2

а4

а6к1

0

а1

а3

а5

0

а0

а2

а4

Д4=

Из матрицы находим К1=2,3510-4

Подставив найденный коэффициент К1 получим графики переходных процессов по ошибке и на выходе из системы. (Приложение рис. 2)

Как видно из графиков система устойчива.

Изменяя входное воздействие и чувствительность системы необходимо добиться ее устойчивости.

Входное воздействие и чувствительность системы заданы преподавателем и соответственно равны: 5В и 10 рад/с.

После введения этих данных система становится неустойчива.

Необходимо изменить коэффициент преобразователя углового перемещения К8. Он находится аналогично коэффициенту К1 по критерию Раусса – Гурвица.

Результат вычислений показал, что К8<=0,2.

Подставив в систему получим графики переходных процессов по ошибке и на выходе из системы. (Приложение рис. 3)

Как видно из графиков система устойчива.

По графику определим основные показатели качества:

1. Максимальное перерегулирование.

у =(хmaxвын)100%/хвын=(58-50)100%/50=16%.

2. Время регулирования.

tр=1 с.

3. Число колебаний. =1.

4. Собственная частота колебаний.

w=2П/tk=23.14/1=6.28.

5. Логарифмический декремент затухания.

d=ln(qi/qi+1)=ln1=0.

6. Максимальная скорость отработки сигнала.

[dx/dt]max=1.73

5. Синтез САР при получении дополнительных условий

max<=20%;

tр<=0,5 с;

е – любая минимальная величина

Определим частоты для построения желаемой ЛАХ:

е= еw

щeср< щк

По диаграмме Солодовникова определяем частоту среза wср:

=0.9; lgwср=8

щк =Dщ= 1.55 lgщк=25,9

ще=e=0,75 lgще=5,6

По ЛАХ разомкнутой системы найдем точку изгиба. (Приложение рис. 4):

lgw=10; w=1

T==1

По найденным значениям строим желаемую ЛАХ. (Приложение рис. 5)

Частоты пересечения следующие:

w1=0.28

w2=0.67

w3=1

Обратный логарифм будет:

w1=1.9

w2=4.7

w3=10

Строим ЛАХ корректирующего устройства

Найдем передаточную функцию корректирующего устройства как отношение желаемой и неизменяемой ЛАХ системы:

; ;

T1=0.8; T2=0.34

По ЛАХ корректирующего устройства выбираем схему корректирующего устройства.

Произведем расчет элементов корректирующего устройства:

T1=R2C

T2=(R1+R2)C

T2=R1C+T1

0.8=R1C+0.34

R1C=0.46

R2C=0.34

C=

Если принять R2=1 Ом, то R1=1.35 Ом и С=0.34 мФ

Возможно принять и другие параметры R1, R2, C, но при соответствии, что R1=1.35R2

Заключение

Синтез системы проводился, с учетом заданных показателей качества и требуемой точности. Для этого выбрали схему и место включения корректирующих и усилительных устройств, по требованиям показателей качества и точности регулирования нашли желаемую логарифмическую частотную характеристику разомкнутой системы; определили тип и параметры корректирующих и усилительных устройств, нашли конструктивное решение корректирующих и усилительных устройств системы и составили окончательную структурную схему САУ.

Анализ синтезированной САУ включает определение показателей качества, точности и устойчивости новой системы, их сравнение с соответствующими показателями исходной САУ.

Как видно из графиков переходного процесса синтезированная система устойчива и обеспечивает заданные показатели качества.

По логарифмическим частотным характеристикам новой системы также определяем, что система устойчива.

Литература

1 Подлинева, Т.К. Проектирование управляемого робота: учебное пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. – 60 с.

2 Бесекерский, В.А., Попов, Е.П. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – Изд. 4-е, перераб и доп. – СПб: Изд-во «Профессия», 2008. – 752 с.

Леонид Федотов
Леонид Федотов
Окончил НИУ ВШЭ факультет компьютерных наук. Сам являюсь кандидатом наук. По специальности работаю 13 лет, за это время создал 8 научных статей и 2 диссертации. В компании подрабатываю в свободное от работы время уже более 5 лет. Нравится помогать школьникам и студентам в решении контрольных работ и написании курсовых проектов. Люблю свою профессию за то, что это направление с каждым годом становится все более востребованным и актуальным.
Поделиться курсовой работой:
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в skype
Поделиться в vk
Поделиться в odnoklassniki
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Похожие статьи
Раздаточный материал для дипломной работы образец

Когда студент выходит на защиту перед экзаменационной комиссией, ему требуется подготовить все необходимые материалы, которые могут повысить шансы на получение высокого балла. Один из таких

Читать полностью ➜
Задание на дипломную работу образец заполнения

Дипломная — это своеобразная заключительная работа, которая демонстрирует все приобретенные студентом знания во время обучения в определенном вузе. В зависимости от специализации к исследовательским работам

Читать полностью ➜