ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО

Вестник СГТУ. 2011. № 3 (58) Выпуск 2
УДК 687.586
О.А. Комлева
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА
РОБОТОТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
Рассматривается вопрос повторяемости перемещения рабочего органа в роботизированных автоматических системах с применением электромагнитореологического управляющего элемента (ЭМУЭ).
Точность позиционирования, роботизированная система, автоматическое управление,
электромагнитореологический
управляющий
элемент,
переходный
процесс
O.A. Komleva
ASSESSMENT OF ACCURACY OF POSITIONING OF WORKING BODY
ROBOTIZED SYSTEM
The question of repeatability of moving of working body in the robotized automatic
systems with application of the electromagnetoreologycal managing director of an element
(EMUE) is considered.
Accuracy of the positioning, the robotized system, automatic control, electromagnetoreologycal operating element, transient
Создаваемые системы и устройства управления приводами роботизированных комплексов
предназначены для обеспечения высокой точности позиционирования, при их перемещении по пространственным траекториям в условиях неопределенности и существенной переменности параметров
и воздействий со стороны окружающей среды. Исследуются и оцениваются различные подходы и методы, обеспечивающие инвариантность показателей качества управления к изменениям параметров
объектов управления и воздействиям внешней среды, то есть использование роботизированных комплексов не только в промышленных цехах, но и в химическо-ядерной промышленности, где высокая
точность позиционирования рабочего органа системы автоматического управления робота очень важна [5].
При проведенных экспериментальных исследованиях была разработана система автоматического управления роботизированным комплексом на основе электромагниреологического управляющего элемента [3]. В результате выделили двухконтурную функциональную схему управления рабочим органом автоматизированной системы (рис. 1). Это система является более простой в применении
и, следовательно, она будет более устойчива в эксплуатации, что доказывает полученный переходный
процесс системы (рис. 2), полученный на основе передаточной функции [3].
Рис. 1. Двухконтурная функциональная схема управления рабочего органа автоматизированной системы
МП – микропроцессорное устройство; К – компрессор с ресивером; У – усилитель; РК – редукционный клапан;
ЭПК – электропневматический клапан (распределитель); ПЦ – пневмоцилиндр; ЭМУЭ – электромагнитореологический управляющий элемент; ДП – датчики линейного перемещения; ДВ – датчики вибрации; U1, U2, U3, U4 – напряжения управляющих сигналов МП и от датчиков обратной связи; р1, р2, р3 – давления, создаваемые элементами пневматической линии; φ – угол раскрытия губок схвата
192
Автоматизация и управление
Рис. 2. Переходный процесс двухконтурной функциональной схемы управления
рабочего органа автоматизированной системы
Установившееся состояние переходного процесса hуст = 0,035,максимальное значение переходного процесса hmax = 0,035, время первого согласования t1, с 0,2, время регулирования tр , с 0,4, перерегулирование σ, %= 0.
Из графика переходного процесса видно, что система работает стабильно и приходит в установившееся состояние через 0,035 с.
Для определения коэффициента позиционирования провели экспериментальное исследование
перемещение рабочего органа, а именно электромагнитореологического элемента роботизированного
комплекса (рис. 3). Для определения точности позиционирования использовали датчик перемещения.
Рис. 3. Эксперементальное иследование оценки точности позиционироания рабочего органа
роботизированной системы: рабочий орган – электромагнитореологический управляющий элемент,
2 – датчик перемещения, 3 – измерительный прибор
В результате эксперимента получили точность повторяемости операций рабочего органа =0,001
[1]. Эксперимент проводился с использованием электромагнитореологического управляющего устройства, установленного на робот-манипулятор, заполненный магнитореологической жидкостью, изготовленной в лабораторных условиях на основе высокодисперсного железа, феромагнитных
лов γ Fe2O3, Fe3O4, ферритов никеля, кобальта. Дисперсные частицы вследствие малости их размеров
(около 10 нм) при температуре 25,35 0С. На основании получения более точного изменения свойств
магнитореологической жидкости создали программный продукт «Программа управления электромагнитореологическим управляющим элементом» предназначен для управления вязкостью магнитной
жидкости электромагнитореологическим управляющим элементом путем воздействия на неё магнитным полем за счет изменения напряженности.[4].
Результаты эксперимента можно сравнить с другими существующими позиционирующими элементами табл. 1. Они на порядок уступают электромагнитореологическому элементу, что позволяет
нам судить о его высокой точности и повторяемости операций.
193
Вестник СГТУ. 2011. № 3 (58) Выпуск 2
Таблица позиционирующих элементов
№
Название
Повторяемость (позиционирование), мм
1
Одноосные
0,2
2
Двуосные
0,1
3
Поворотно-наклонные
0,1
4
Электромагнитореологический управляющий элемент
0,001
В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что разработанная двухконтурная функциональная схема управления рабочим органом роботизированной системы работает стабильно и является более надежной в эксплуатации, что доказывает установившееся состояние переходного
процесса hуст = 0,035 с. Повторяемость (коэффициент позиционирования) рабочего органа –
электромагнитореологического управляющего элемента – составиа 0,001 мм, по сравнению со своими
предшественниками является самым оптимальным решением при использовании в роботизированных
комплексах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Комлева О.А. Динамические характеристики электромагнитожидкостного управляющего
элемента / О.А. Комлева // Вестник СГТУ. 2010. №2(45). C. 116-120.
2. Комлева О.А. Автоматизация процесса сборки с применением электромагнитореологического управляющего устройства / О.А. Комлева // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2010. С.117-120.
3. Комлева О.А. Расчет качества системы автоматического управления захватом роботаманипулятора с магнитореологическим виброгасителем / О.А. Комлева // Информационные технологии, системы автоматизированного проектирования и автоматизации: сб. науч. тр. II Всерос. науч.техн. конф. Саратов: СГТУ, 2010. С.63-65.
4. Свидетельство №2011617719. 20. Программа управления магнитореологическим управляющим элементом / Комлева О.А. Игнатьев А.А.
5. Довбня Н. М. Роботизированные технологические комплексы в ГПС / Н. М. Довбня, А.Н
Кондратьев, Е. И. Юревич. М., 2000.
Комлева Оксана Анатольевна –
аспирант кафедры «Автоматизация и управление
технологическими процессами» Саратовского
государственного технического университета
Oksana A. Komleva –
Postgraduate of department
Automation and processes control»
Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 30.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
194