Динамические характеристики манипулятора МП-9С
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
навливается на нужный блок. Затем, нажав и удерживая левую клавишу мышки на нужном блоке, переместить его в окно модели. После того, как блок появился в окне построения модели, можно установить для него соответствующие параметры. Для реализации функциональных зависимостей (4.1) и ряда вспомогательных функций потребуется ряд стандартных системных блоков. Для повышения наглядности модели сложные функциональные зависимости целесообразно объединять в отдельные подсистемы (Subsystems). В результате можно добиться того, что имитационная модель системы управления будет иметь вид сходный циклограммой работы робота. Для создания механической системы робота воспользуемся пакетом расширения Simulink - SimMechanics. В виду того, что в данной работе рассматривается только модель системы управления, подробное описание остальных систем робота не приводится. Рассмотрим же более подробно порядок создания имитационной модели дискретно-позиционной системы управления робота. Разработка имитационной модели дискретно-позиционной системы управления робота в системе Simulink. Структура модели. Для повышения наглядности модели целесообразно выделить следующие составляющие компоненты системы управления:
параметры робота (включая систему управления) - скорость перемещения рабочих органов по каждой координате; точность позиционирования; период опроса датчиков;
анализирующие и сравнивающие устройства - элементы проверки рассогласования сигналов и пр.;
элементы формирования управляющих команд;
подсистема "приводов" - исполнительных элементов робота, реализующих перемещение рабочих органов по соответствующей координате;
общее время моделирования;
рабочие сигналы и зависимости - временные зависимости xi(t), ui(t) и uis(t). Таким образом реализация модели представленной на рис. 4.1 и описываемую уравнениями 4.1, укрупнено можно представить в виде имитационной модели, показанной на рис. 4.4.
Рис. 4.4 - Укрупненная имитационная модель системы управления перемещением из точки start в точку finish по одной координате
Исходными параметрами данной модели являются:
дискретное время t, реализуемой парой блоков Clock и Zero-Order Hold;
скорость перемещения рабочего органа по одной из координат (в данном случае скорость поворота руки робота по координате ? - K_fi);
начальное положение рабочего органа start;
время начала движения T start;
терминальная точка перемещения рабочего органа finish;
сигнал управления (включения) - Start Signal.
На выходе подсистемы управления имеются три сигнала:
функциональная зависимость координаты рабочего органа во времени xi(t) - Position;
время достижения рабочим органом терминальной точки - t_finish;
сигнал управления (включения) последующими перемещениями uis(t) (в т.ч. и по другим координатам) - Control1.
Рис. 4.5 - Временные зависимости ?(t) (вверху) и u(t) (внизу) - результаты моделирования
Результат моделирования работы системы управления поворотом руки робота из исходной позиции (?start = 0) на угол 60 (?finish = 60) представлен на рис. 4.5. Здесь вверху показана зависимость угла поворота руки робота ?(t), а внизу сигнал управления (включения) u(t) следующих перемещений рабочих органов робота. Нетрудно заметить, что поворот руки робота осуществляется не непрерывно, а дискретно, причем вдоль линии K_fi t, до ближайшей дискретной точки из диапазона [?finish ?]. По достижении рабочим органом терминальной точки, сигнал управления следующими контурами меняется с 0 на +1. Рассмотрим более подробно структуру подсистемы управления Subsystem. Входные сигналы (кроме сигнала управления) объединяются мультиплексором и подаются на вход функциональной подсистемы анализа рассогласования текущей и терминальной координат. Сигнал управления же поступает на устройство сравнения, анализирующее включение или выключение процедуры опроса датчика и пр. Если сигнал равен +1, то работа передается следующей подсистеме. Если же сигнал равен нулю, то никаких изменений в системе не происходит.
Рис. 4.6 - Декомпозиция подсистемы управления
В подсистеме более низкого уровня входной общий канал разъединяется с помощью демультеплексора и значение текущей и терминальной координат подаются на вход сумматора, осуществляющего вычисление рассогласования двух величин. Если величина рассогласования превышает разрешающую способность системы (задаваемую как Error), то дальнейшее действие передается подсистеме нижнего уровня иерархии, если же - нет, то это означает что рабочий орган находится в терминальной точке, дальнейшее его перемещение не требуется, и поэтому вырабатывается внутренний сигнал управление на прекращение движение, а сигнал управления внешними контурами меняется 0 на +1. В подсистеме нижнего уровня иерархии вырабатывается значение единичного перемещения рабочего органа (|?x|=K?T) в сторону уменьшения рассогласования сигналов, это значение передается в подсистему, стоящую выше по иерархии, где это значение добавляется к текущей координате рабочего органа (реализовано в виде положительно обратной связи). Дополнительно в подсистеме нижнего уровня иерархии записывается текущее время работы подсистемы, в последствии оно будет свидетельствовать о времени окончании такта движения рабочего органа в терминальную точку.
Рис. 4.7 - Кинематическая схема манипулятора МП-9С.01: 1,2,3 - степени подвижности; 4 - схват.
Таким образом, полный цикл р