Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Ивановский Станислав Павлович. Повышение точности программного управления технологическим оборудованием на основе построения и идентификации кинематических моделей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Москва, 2004 110 с. РГБ ОД, 61:04-5/2883

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АНАЛИЗ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ
ТОЧНОСТИ МЕТОДАМИ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
9

1.1. Кинематика исполнительных механизмов технологических

машин. 9

  1. Многокоординатные поворотные шпиндельные головки 10

  2. Многокоординатные поворотные столы 12

  3. Смешанные решения для обрабатывающих центров 14

1.1 А. Более сложные варианты исполнительных механизмов 16

1.2. Программное управление исполнительными механизмами 17

1.2.L Методы моделирования кинематики механизмов 17

1,2.2. Алгоритмы управления многозвенными механизмами 19

1 .3. Идентификация параметров кинематических моделей

исполнительных механизмов 21

  1. Метод измерения координат механизма 21

  2. Методы вычисления параметров модели по проведенным измерениям..... . 24

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МНОГОЗВЕННЫХ
МЕХАНИЗМОВ С ПОМОЩЬЮ РАСШИРЕННОЙ
КИНЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
26

  1. Принципы построения модели механизма 26

  2. Преобразования координат в модели механизма 32

  3. Модель сенсорной системы механизма 36

3, ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МЕХАНИЗМАМИ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСШИРЕННЫХ КИНЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ
39

  1. Организация программного управления механизмом 39

  2. Функциональная декомпозиция механизма 41

  1. Ориентирующий механизм 42

  2. Транспортный механизм. 42

  3. Комбинация механизмов. , 43

3.3. Обратное преобразование координат для механизмов различной
структуры. 48

  1. Методы решения 48

  2. Обратное преобразование координат для ориентирующего механизма 50

  3. Обратное преобразование координат для транспортных механизмов 51

4. МЕТОД САМОКАЛИБРОВКИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
МЕХАНИЗМОВ
59

  1. Основные принципы идентификации параметров 59

  2. Измерение координат механизма в процессе идентификации параметров 61

  3. Метод самокалибровки 64

  4. Условие идентифицируемости параметров модели 66

  1. Звенья с перпендикулярными осями сочленений, 68

  2. Звенья с параллельными осями сочленений 70

4.5.. Линеаризация кинематической модели механизма 71

4.5.1. Линеаризация уравнений модели относительно

геометрических параметров 72

4.5.2. Линеаризация уравнений модели относительно

кинематических параметров 74

  1. Идентификация параметров механизма 76

  2. Экспериментальная проверка метода самокалибровки 77

  1. Результаты сравнения с программой RoboCal (Германия). 77

  2. Результаты самокалибровки сварочного кантователя в составе автоматизированной сварочной ячейки. 79

5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ

ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕТОДОВ. 82

  1. Библиотека кинематического моделирования (БКМ) 82

  2. Функции, реализованные в БКМ 83

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 90

ССЫЛКИ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 98

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Значения параметров кинематической модели мани-

пулятораГОЛ60/60 (KUKA, Германия), полученные в результате идентификации.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Пример описания кинематической модели механизма

на языке RoDeLa

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Заголовочный файл kmlcpp.h библиотеки кинематического моделирования (БКМ)

Введение к работе:

Современное гибкое автоматизированное производство характеризуется широким применением технологических машин, использующих многозвенные механизмы для осуществления взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой детали. К этому классу машин относятся, в частности, многоцелевые металлорежущие, лазерные, электроэрозионные и гидроабразивные станки с ЧПУ, технологические роботы для электродуговой, лазерной или плазменной сварки и резки, финишной обработки.

Одной из основных задач, возникающих при организации автоматического управления подобным оборудованием, является обеспечение заданной точности перемещения инструмента и обрабатываемой детали по программной траектории. Существенное влияние на точность оказывают неизбежные погрешности изготовления деталей механизмов и их сборки, а также погрешности, возникающие в процессе эксплуатации оборудования в результате износа и пластической деформации элементов его конструкции.

Перспективным путем обеспечения точности технологических машин является компенсация геометрических и кинематических погрешностей механизмов за счет их учета в алгоритмах программного управления. Этот подход связан с наименьшими затратами, так как реализуется полностью программными средствами, не требуя конструктивных изменений или модернизации оборудования, а также является наиболее гибким, поскольку улучшение характеристик оборудования, уже находящегося в эксплуатации, сводится к совершенствованию математического аппарата и к доработке программного обеспечения системы управления. Периодическая корректировка параметров кинематических, моделей, используемых в алгоритмах управления, позволяет учитывать износ и пластические деформации механизма, накапливаемые в процессе эксплуатации, что может существенно продлить срок службы конкретной технологической машины.

Однако широкое практическое использование подобных методов сдерживается отсутствием универсальных алгоритмов, параметрически настраиваемых на управление механизмами с различными кинематическими структурами. Существующие системы управления технологическими машинами, как правило, работают по упрощенным кинематическим моделям механизмов. Кроме того, они не предусматривают возможность автоматической настройки кинематической модели по результатам измерения положений исполнительных элементов машины.

Цель работы — обеспечение качества автоматического управления: технологическим оборудованием с компьютерными системами управления за счет повышения точности программных движений исполнительных механизмов.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

проанализированы кинематические цепи исполнительных механизмов технологических машин и существующие методы идентификации их параметров;

рассмотрены существующие методы описания механизмов и построена универсальная параметрическая модель механизма, учитывающая неточности его изготовления и сборки;

получены аналитические алгоритмы для обратного преобразования координат для технологических машин широкого класса с применением построенной модели;

разработаны унифицированные алгоритмы управления технологическими машинами с использованием построенной модели;

разработаны алгоритмы идентификации параметров моделей по результатам измерения положений конечного звена механизма.

Методы исследования. При анализе механизмов и построении кинематических моделей использованы методы и положения теоретической механики, аналитической геометрии, теории механизмов и машин. Алгоритмы

управления и идентификации основаны на положениях линейной алгебры и теории алгоритмов.

Научная новизна работы.

метод описания исполнительных механизмов технологических машин на основе расширенных кинематических моделей, учитывающих геометрические и кинематические погрешности звеньев и сочленений; :

алгоритмы автоматического построения обратного преобразования координат для различных типов механизмов в аналитическом виде;

метод «самокалибровки» для идентификации параметров кинематических моделей механизмов.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные методы и алгоритмы обеспечивают:

повышение точности программного управления технологическим оборудованием;

быструю адаптацию программного обеспечения открытых универсальных компьютерных систем управления к различным типам технологических машин;

снижение затрат на идентификацию параметров моделей механизмов за счет применения метода «самокалибровки», не требующего использования дорогостоящего измерительного оборудования.

Реализация результатов работы. Разработанный метод «самокалибровки» был применен для повышения точности двухкоординатного сварочного кантователя, использующегося в составе автоматизированной сварочной ячейки, разработанной в Центре физико-технологических исследований МГТУ «СТАІЖИН» по договору с ООО «Вулканкомплект» (г. Одинцово Московской области).

Для управления технологическими машинами различного назначения по расширенным кинематическим моделям с использованием данных «самокалибровки» разработаны программные модули, которые интегрированы в

систему ЧПУ на базе комплекта РМАС фирмы Delta Таи (США), созданную на ОАО «Савеловский машиностроительный завод» (2003г.), ив систему UCS v4.0, разработанную в ЦФТИ МГТУ «СТАНКИН» по договору с АО «АВТОВАЗ» (2004г.).

Апробация работы. Результаты работы были доложены на 4 российских и международных научно-технических конференциях, а также на заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «СТАНКИН». В 2003 году результаты работы были удостоены серебряной медали Третьего Московского международного салона инноваций и инвестиций.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 4 печатные работы.

На защиту выносятся;

метод описания исполнительных механизмов технологических машин на основе расширенных кинематических моделей, учитывающих геометрические и кинематические погрешности звеньев и сочленений;

алгоритмы автоматического построения обратного преобразования: координат для различных типов механизмов в аналитическом виде;

метод «самокалибровки» для идентификации параметров кинематических моделей механизмов.

Работа выполнялась на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» под руководством заведующего кафедрой, профессора, д. т. н. Григорьева Сергея Николаевича. Автор выражает благодарность научному руководителю работы, преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» а также сотрудникам Центра физико-технологических исследований МГТУ «Станкин» за помощь, оказанную при выполнении работы.

Подобные работы
Митяев Павел Александрович
Идентификация нелинейных схемных моделей электроэнергетических процессов в дуговых печах на основе ортогональных многочленов
Зайцев Константин Сергеевич
Разработка моделей и методов повышения эффективности разработки и функционирования автоматизированных информационно-управляющих систем в социально-экономической сфере
Воронин Алексей Александрович
Модели и алгоритмы повышения производительности распределенных систем обработки информации АСУП
Слободин Антон Владимирович
Модели и методы повышения эффективности коммуникаций в базах данных АСУП деревообрабатывающей промышленности
Михайлов Андрей Витальевич
Модели и алгоритмы повышения живучести распределенных информационно-вычислительных систем АСУП
Соколова Екатерина Борисовна
Разработка моделей, методов и специального математичесокго обеспечения для повышения качества сложных комплексов программ в АСУ
Волкова Ольга Рудольфовна
Повышение эффективности испытаний автоматизированных систем на основе конструирования моделей случайных процессов с заданными статистическими характеристиками
Деменков Максим Евгеньевич
Повышение эффективности конструкторско-технологического проектирования на основе интегрированной модели жизненного цикла изделий
Ермолаев Вячеслав Иванович
Повышение эффективности управления на автоматизированных профилегибочных машинах за счет уточнения математической модели процесса формообразования и оперативной коррекции управляющих программ

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net