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:

Харченко Александр Николаевич. Повышение точности и быстродействия промышленных мехатронных электропневматических следящих приводов на основе аппаратной и программной интеграции мехатронных компонентов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.05 / Харченко Александр Николаевич; [Место защиты: Моск. гос. технол. ун-т "Станкин"].- Москва, 2010.- 194 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1709

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Современные мировые тенденции развития робототехнических и технологических систем ведут к ужесточению требований к быстродействию, точности и экономичности электропневматических следящих приводов (ЭПСП), функционирующих в жёстких условиях промышленной эксплуатации. Несмотря на широкое использование и глубокую проработку вопросов проектирования пневматических приводов, методы построения промышленных ЭПСП, обладающих высокой точностью и быстродействием и удовлетворяющих требованиям к экономичности, были сформированы пока не в полной мере. Недостаток многих известных решений в области построения следящих пневмоприводов состоит в их неэкономичности, обусловленной применением проточных пневмоэлементов, приводящих к неэффективному расходованию сжатого воздуха, что недопустимо в промышленности. ЭПСП на базе дискретных электропневматических распределителей с положительным перекрытием более экономичны, но обладают сравнительно низкой точностью (погрешность до 5 мм) и невысокой скоростью движения (до 20...30мм/с). Таким образом, повышение точности и быстродействия электропневматических следящих приводов промышленного назначения для оснащения роботов и технологических установок является актуальной научной задачей.

Увеличение точности и быстродействия промышленных ЭПСП связано с использованием принципов и методов мехатроники. При этом основная роль отводится совершенствованию алгоритмов компьютерного управления движением и более высокому уровню системной интеграции в результате применения в составе приводов мехатронных компонентов и мехатронных агрегатов на их основе. Диссертация основана на методах мехатроники, компьютерного управления и электропневматических приводов, изложенных в трудах И.М. Макарова, В.А. Бесекерского, B.C. Кулешова, Ю.В. Подураева, Ю.В. Илюхина, Б.К. Чемоданова, В.Ф. Казмиренко, Е.В. Герц, В.Г. Градецкого, Г.В. Крейнина, В.А. Королёва, Д.Л. Шерера, Р. Изермана и других учёных.

Цель исследования - повышение точности и быстродействия промышленных электропневматических следящих приводов с компьютерным управлением, построенных на основе мехатронного подхода и применения мехатронных компонентов, обладающих повышенной экономичностью и ориентированных на применение в жёстких условиях эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

  1. Разработана структура промышленных электропневматических следящих приводов как мехатронных систем на базе мехатронных силовых агрегатов с пропорциональными электропневматическими регуляторами давления, обеспечивающая повышение точности и быстродействия.

  2. Сформирована математическая модель и проведено исследование свойств пропорциональных электропневматических регуляторов давления как мехатронных компонентов электропневматических следящих приводов.

  3. Разработаны математическая модель и проведено исследование динамических свойств мехатронного силового агрегата на основе пропорциональных регуляторов давления.

  4. Разработаны математическая модель электропневматического следящего привода с мехатронным силовым агрегатом и алгоритмы компьютерного управления, проведено исследование динамических свойств ЭПСП с помощью ЭВМ.

  5. Проведено экспериментальное исследование динамических свойств электропневматического следящего привода с мехатронным силовым агрегатом и разработанными алгоритмами компьютерного управления.

Научная новизна работы заключается:

- в структуре мехатронного промышленного электропневматического следящего привода повышенной точности и быстродействия, которая объединяет управляющую ЭВМ, реализующую разработанные алгоритмы компьютерного управления, и мехатронныи силовой агрегат на основе пропорциональных

регуляторов давления с электронным управлением как мехатронных компонентов.

в комплексе математических моделей мехатронного электропневматического следящего привода, мехатронного силового агрегата и мехатронного регулятора давления, учитывающих нелинейность их характеристик, особенности компьютерного управления, течения сжатого воздуха через дросселирующие устройства и влияние сил трения.

в комплексе упрощённых линейных математических моделей мехатронного электропневматического регулятора давления и мехатронного силового агрегата как мехатронных компонентов электропневматических следящих приводов, основанных на результатах экспериментальных исследований и рекомендуемых для синтеза алгоритмов компьютерного управления и анализа свойств ЭПСП.

в комплексе алгоритмов компьютерного управления мехатронным электропневматическим приводом, реализующих линейные и нелинейные законы регулирования, распределение управляющих воздействий на мехатронные регуляторы давления и фильтрацию сигналов информационно-измерительных устройств.

Практической ценностью обладают следующие результаты.

  1. Рекомендации по созданию гаммы мехатронных электропневматических приводов нового класса, на базе которых создан образец ЭПСП, обладающий повышенной точностью, быстродействием, экономичностью и способный работать в жёстких промышленных условиях.

  2. Алгоритмы и программное обеспечение компьютерного управления мехатронными ЭПСП в реальном времени.

  3. Компьютерные модели и программы моделирования мехатронных ЭПСП и их компонентов, рекомендуемые для анализа динамических свойств ЭПСП и проведения проектных расчётов.

Методы исследования. При выполнении диссертационного исследования использованы методы теории автоматического управления, газовой динамики, теории электропневматических систем, линейной алгебры, интерполяции, математической обработки экспериментальных данных. Исследование ЭПСП и его компонентов выполнено экспериментально и методом математического моделирования с применением разработанных автором программ.

Достоверность полученных результатов определяется корректным использованием математического аппарата и положений мехатроники, теории автоматического управления, пневматических приводов и подтверждается согласованностью результатов, полученных аналитически, путём математического моделирования и в ходе натурных экспериментов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «СТАНКИН», на ХІ-й научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-Научного Центра математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» - ИММ РАН» (Москва, 23-25 апреля 2008 г.), на Одиннадцатой Всероссийской научно-практической конференции «Экстремальная робототехника» (Санкт-Петербург, 8-9 апреля 2008 г.), на XXXIV Международной молодёжной научной конференции «ГАГАРИЙСКИЕ ЧТЕНИЯ» (Москва, 1-5 апреля 2008 г.), на первой научно-методической конференции МГТУ «СТАНКИН» «Машиностроение, традиции и инновации» (МТИ 08) (Москва, 18 ноября 2008 г.), на международной конференции-симпозиуме «Тенденции развития робототехники и мехатроники» в рамках выставки «Робототехника-2008», (Москва, 5 ноября 2008 г.).

Внедрение результатов исследования осуществлено в практику проектирования электропневматических следящих приводов в компании ООО «Камоцци Пневматика», а также в учебный процесс в МГТУ «СТАНКИН» по дисциплине «Компьютерное управление мехатронными системами».

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в шести опубликованных печатных работах, в том числе в журнале «Вестник

Воронежского государственного технического университета», входящем в перечень изданий, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация общим объёмом 193 страницы состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 119 наименований и 3 приложений. Основной текст изложен на 176 страницах, включает 114 рисунков, 10 таблиц и 214 математических формул.


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