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
Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Диссертационная работа:

Заруднев Александр Сергеевич. Повышение производительности мехатронных систем лазерной обработки на основе взаимосвязей контурной точности с программными параметрами движения и динамическими свойствами приводов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.05 / Заруднев Александр Сергеевич; [Место защиты: Моск. гос. технол. ун-т "Станкин"].- Москва, 2009.- 147 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2109

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы диссертации

Повышение производительности лазерных технологических комплексов с компьютерным управлением на основе раскрытия их потенциала как мехатронных систем является важной задачей, имеющей существенное значение для экономики страны. Особенность этой задачи состоит в необходимости повышения производительности при соблюдении технологических ограничений и требований к точности движения по траектории как в установившихся режимах, так и в переходных процессах, возникающих при движении рабочего органа в окрестностях точек сопряжения участков траектории.

В результате исследования было определено, что наиболее полное использование возможностей технологического оборудования оказывается возможным благодаря учёту влияния параметров желаемого движения и динамических свойств исполнительных приводов на погрешность воспроизведения траектории, в частности, в окрестностях точек сопряжения участков траектории. Однако, в известных работах по повышению производительности технологического оборудования эти вопросы изучены недостаточно.

Исходя из сказанного, можно утверждать, что тема диссертации, направленная на повышение производительности лазерных комплексов на основе развития закона контурного движения с учётом особенностей траектории и динамических свойств приводов является актуальной.

В данном исследовании применён мехатронный подход, успешно

используемый при создании систем управления движением рабочих органов

роботов и технологических систем. Его основы заложены в трудах в области

мехатроішки, робототехники и компьютерного управления движением таких

учёных как И.М.Макаров, Е.П.Попов, В.С.Кулешоя, В.С.Медведев,

Е.Й.Юревич, А.С.Ющенко, А.Г.Лесков, Б.К.Чемоданов, Ю.В.Подураев,

Ю.В.Илюхин, В.Ф.Казмиренко, ВЛ.Сосонкин, Г.М.Мартинов, С.Л.Зенкевич. В

соответствии с мехатронным подходом лазерный комплекс рассматривается как

единая динамическая система с компьютерным управлением, состоящая из

компонентов различной физической природы. Это позволило выявить зависимость точности движения рабочего органа от характеристик желаемой траектории, динамических свойств приводов и технологических ограничений. На основе этой зависимости предложены метод выбора значений параметров закона желаемого движения и алгоритм управления, при которых повышается производительность и сохраняется требуемая контурная точность.

Целью диссертации является повышение производительности мехатронных систем лазерной обработки при выполнении технологических ограничений и требований к точности движений рабочего органа на основе автоматизированного выбора значений параметров закона движения с учётом их связей с контурной точностью, характеристиками траекторий и динамическими свойствами исполнительных подсистем.

Основные задачи диссертации:

  1. Формирование математической модели мехатронной системы управления движением рабочего органа комплекса лазерной резки, ориентированной на компьютерное исследование производительности и точности движения рабочего органа по заданным траекториям.

  2. Выявление связей контурной точности движения рабочего органа з окрестностях узловых точек желаемых траекторий с геометрическими и программными параметрами желаемого движения и динамическими свойствами исполнительных приводов.

  3. Разработка алгоритма управления, обеспечивающего повышение производительности мехатронных лазерных комплексов при соблюдении требований к контурной точности на основе выявленных связей.

  4. Экспериментальное исследование мехатронной системы с разработанным алгоритмом управления и выработка рекомендаций по проектированию систем управления высокопроизводительных мехатронных лазерных комплексов.

Научная новизна результатов исследования. В работе получены и выносятся на защиту следующие основные результаты, обладающие научной новизной.

  1. Зависимость контурной точности движений рабочих органов мехатронных лазерных комплексов в окрестностях узловых точек желаемых траекторий от доминирующих факторов влияния, к которым относятся угол между сопряжёнными сегментами этих траекторий, контурная скорость движения рабочего органа в узловых точках траектории и динамические свойства исполнительных систем.

  2. Математическая модель мехатрошюй системы управления движением рабочего органа лазерного комплекса, ориентированная на компьютерное исследование точности исполнительных движений и производительности лазерных комплексов.

  3. Метод выбора значений параметров закона изменения скорости движения рабочего органа по заданной траектории, обеспечивающий повышение производительности и заключающийся в назначении максимально возможных значений контурной скорости на сегментах и в узлах траектории с учётом технологических ограничений и выявленной зависимости контурной точности от программных параметров движения и динамических свойств исполнительных систем.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического управления, информатики, дифференциальных уравнений, аналитической геометрии, интерполяции. Разработка программных средств системы управления выполнена с использованием технологии объектно-ориентированного программирования и языков C++ и Assembler. Исследование алгоритмов управления проведено экспериментально и путём математического и имитационного моделирования с использованием разработанного автором программного обеспечения и пакетов Matlab и Stmulink.

Достоверность полученных результатов определяется корректным
применением положений теории автоматического управления и
математического моделирования, согласованностью результатов

теоретического и экспериментального исследований и подтверждается результатами внедрения в производство.

Практической ценностью обладают следующие результаты.

  1. Методика автоматизированного формирования управляющей программы и задающих воздействий на исполнительные следящие приводы лазерного комплекса, обеспечивающая повышение его производительности.

  2. Программное обеспечение для управления лазерными комплексами, решающее задачи интерпретации и постпроцессинга кадров управляющей программы в соответствии с разработанным методом выбора параметров движения, а также формирования в реальном времени согласованных-задающих воздействий на исполнительные приводы.

Внедрение результатов диссертации

Полученные в диссертации новый метод выбора значений параметров закона изменения контурной скорости и лежащая в его основе зависимость контурной точности от программных параметров движения и динамических свойств приводов успешно внедрены в ООО «Лантан-лазер» в состаЕе разработанной системы управления мехатронного комплекса лазерной резки, обладающего повышенной производительностью.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «СТАНКИН», на VIII-ой, ІХ-Й и ХІ-й научных конференциях МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» -ИММ РАН» по математическому моделированию и информатике в 2005, 2006, 2008 г., на 18-й научно-технической конференции "Экстремальная робототехника" (Санкт-Петербург, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе в журнале «Известия Самарского научного центра РАН», входящем в перечень изданий, рецензируемых ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объём работы составляет J 45 печатных страниц, включая рисунки, графики, таблицы и список литературы. Библиография содержит 60 наименований, из них 6 иностранных источника.


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