Задачи управления движением механизма (прикладные задачи)

 Для построения контурных, либо позиционных движений механизма требуется решить ряд задач: интерпретация текста кадра управляющей программы, построение программной траектории движения, разгон и торможение рабочего органа механизма, преобразование координат механизма (прямая и обратная кинематические задачи), контроль границ рабочей зоны механизма, стабилизация положения и ориентации рабочего органа механизма относительно расчётной траектории движения.

 

 Назначение задач следующее.

Интерпретатор предназначен для анализа и преобразования текста кадра управляющей программы (УП) в форму, удобную для построения программной траектории. При этом выполняется синтаксический, семантический и прагматический анализ текста. Обработка следующего кадра УП возможна только после отработки предыдущего и установки признака «конец отработки кадра».

Программная траектория строится в 2 этапа. Первый этап предусматривает планирование траектории и реализуется в интерпретаторе. Второй этап – исполнение действий, намеченных при планировании, – реализуется в исполнительной системе.

Программная траектория ИМ включает, в общем случае, три независимые части: траекторию движения расчетной точки рабочего органа ИМ (инструмента), траекторию изменения вектора ориентации инструмента и траекторию колебательного движения инструмента относительно основного. Последнее движение необходимо для ряда технологий (сварка, нанесение покрытий). При независимом планировании эти три части объединяются при одновременном их построении исполнительной системой. Скорость движения по траекториям в кадре УП программируется часто как постоянная величина.

   Разгон и торможение имеет вспомогательное значение при построении управляемого движения исполнительного механизма (ИМ), так как ее цель – смягчить последствия неточного расчета других задач. Действительно, из названия задачи следует, что ее цель – расчет движения по заданному ускорению. Однако ускорение уже задано в задаче построения программной траектории (вторая производная по времени). Следовательно, задача разгона-торможения искажает программную траекторию, но еще больше ее искажает задача стабилизации, которая будет рассмотрена далее. Таким образом, использование задачи разгона и торможения представляет собой некоторый компромисс, смягчающий влияние переходного процесса на искажение траектории ИМ

Задача преобразования координат учитывает всю кинематику ИМ, от точки крепления исполнительных двигателей до точки контакта инструмента ИМ с изделием и служит для формирования управляющих воздействий на приводы ИМ, если технологическое задание (траектория ИМ) сформулировано в иной, по отношению к управляющим воздействиям, системе координат. Различают прямую и обратную кинематические задачи. Обратная кинематическая задача (ОКЗ) преобразует данные рассчитываемой траектории из технологической системы координат в систему координат двигателей (обобщённую). Прямая кинематическая задача (ПКЗ) преобразует данные положения рабочего органа ИМ из обобщённой системы координат в технологическую.

  Контроль ограничений для ИМ произвольного вида приходится делать дважды: первый раз – для контроля границ технологических координат, второй – для контроля границ обобщенных координат. Эта задача препятствует выходу ИМ при его движении за установленные технологом границы в случае неисправностей или ошибок программирования УП.

Задача стабилизации ИМ – это задача управления с обратной связью. Требуется обеспечить движение вдоль заданной траектории с минимально возможным отклонением с учётом действующих на рабочий орган ИМ внешних возмущений и межосевых взаимовлияний в механизме. При построении многомерного регулятора по принципам подчинённого управления следует рассчитать влияние центробежных, кориолисовых моментов, а также собственных моментов инерции осей, определив их существенность, необходимость учёта.

В задачу стабилизации входят системы управления током, скоростью и положением рабочего органа ИМ.