Регулирование позиционного перемещения манипулятора

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Регулирование позиционного перемещения манипулятора

Регулирование позиционного перемещения манипулятора

Курсовая работа

На тему: «Регулирование позиционного перемещения манипулятора»

2005

Содержание

• Введение
• 1. Описание технологического процесса
• 2. Требования к системам управления манипуляторами
• 3. Действующие координатные возмущения
• 4. Выбор регулируемого параметра и способа его задания
• 5. Выбор измерительных устройств
• 6. Построение функциональной схемы системы регулирования
• 7. Расчленение системы на типовые звенья
• 8. Построение структурной схемы системы регулирования
• 9. Расчёт численных значений постоянный времени и коэффициентов преобразования
• 11. Определение передаточной функции системы
• 12. Оценка устойчивости
• Список литературы

Электродвигатели Siemens серии 1MG7, производятся мощностью от 18,5 кВт до 200 кВт и полностью адаптированы для российского потребителя.

Таблица 1. Характеристики электродвигателя [8]

Основные параметры редуктора представлены в таблице 2 [6]:

Таблица 2. Характеристика редукторов привода шагающего пода печи [6]

Для обнаружения выхода заготовки из клети необходимо знать изменение усилия на клети, для чего используется датчик усилия тензорезисторный универсальный типа 5001 ДСТУ - ГОСТ 28836. [9].

Датчики устойчивы к воздействию температуры и влажности по группе С3, атмосферного давления по группе Р1 ГОСТ 12997, со степенью защиты IP67 по ГОСТ 14254, к воздействию синусоидальных вибраций высокой частоты по группе N2 ГОСТ 12997. Электрическое питание 12 В или 24 В по ГОСТ 18953.

Табл. 2 Технические характеристики датчика усилия.

Для обеспечения рабочего режима клети необходим блок задержки сигнала датчика усилия, в противном случае заготовка не успеет выйти из станины клети, что приведет к поломке стана. Для чего нам необходимо знать время запаздывания tзап:

,

где vпр=1 м/с - скорость прокатки.

Выбирается блок задержки Мастак БЗ_11, с временем запаздывания 0,1_3с.

Для управления электродвигателем используется частотный преобразователь LS600 фирмы Siemens.

Основные параметры:

§ тип инвертора: ШИМ на IGBT-модулях;

§ тактовая частота ШИМ: 15 кГц;

§ класс защиты: IP20;

§ высокий стартовый момент: 150%;

§ 4 задаваемые фиксированные частоты;

§ 8 входных клемм управления;

§ 7 вариантов задания выходной частоты;

§ аналоговый выход (0-10В);

§ встроенный тормозной блок;

§ диапазон выходных частот 0,5…240 Гц

§ сигнал задания частоты: 0…5В, 0…10В(10 кОм), 4…20 мА (250 Ом), 0…20 мА (250 (Ом);

§ выходное напряжение: 380…460В.

Для измерения угловой скорости вала двигателя используется энкодер Siemens 1XP8001-2 (версия ТTL) [9].

Энкодеры Siemens предназначены для измерения линейных и угловых перемещений. Принцип действия энкодеров основан на оптическом методе измерения угла поворота линейных перемещений, что обеспечивает высокую точность. При наличии импульсного энкодера жестко закрепленного на валу электродвигателя, стандартный асинхронный электродвигатель выполняет функции высокоточного регулируемого электропривода.

Техническая характеристика датчика:

· Напряжение питания _ +5В ± 30В

· Входной ток без нагрузки _ 150 м

· Маскимальный нагрузочный ток _ Макс. 20 мА

· Точность (импульсов/оборот) - 1024

· Пульсация смещения между двумя выходами _ 90 Гр ± 20%

· Выходная амплитуда U _ Uвыс > 2.5В Uниз< 0.5В

· Частотный диапазон _ 0.45 мс до 300 кГц

· Масксимальная скорость _ 12000 об/мин

· Температура хранения _ -20Гр С до 100Гр С

· Защитное исполнение _ IP66

· Максимальная радиальная консольная нагрузка _ 60N

· Максимальная радиальная аксиальная нагрузка _ 40N

· Выход системы _ 12- пин

· Вес _ 0,3 кг

где b - коэффициент, зависящий от типа двигателя и условия пуска.

Для двигателя постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором b = 1.4 ё 1.6. Для данного двигателя b = 1.6.

Тогда:

кН,

Определение приведённого момента электропривода.

Маховой момент системы электропривода, приведённый к валу двигателя из уравнения:

,

где: a - коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора (находится по каталогу).Обычно он лежит в пределах от 1.1 до 1.15. В данном случае принимаем a = 1.1.

GD2дв - маховый момент двигателя ;

GD2дв = 2,2 .

GD2м - маховый момент соединительной муфты ;

GD2м = 1 .

G - сила сопротивления поступательно движущегося элемента (Н);

где Q - вес перемещаемого груза (кг.);

g - ускорение свободного падения (постоянная величина), g = 9.8 м/с2 ;

H.

nдв- номинальная скорость вращения двигателя (об/мин) ;

nдв=1488 об/мин.

кг м2.

Момент на валу редуктора:

,

где i=38.98 - передаточное отношение редуктора,

тогда: кН.

Расчитаем моменты инерции масс элементов механизма.

Моменты инерции манипулятора рассчитывается как сумма моментов инерции линейки и шестерни:

,

,

где L=0,05 м - длина шестерни,

с=7800 кг/м3_ плотность стали,

Dш=0,756м - диаметр шестерни.

Тогда:

кг/м2,

,

Тогда:

кг·м3.

Момент инерции редуктора:

разбивается передаточное число редуктора по ступеням Ц2У-200

, m=235 кг, D=800мм.

, m=720 кг, D= 1165 мм.

Данные берутся из справочника [6].

, (8)

кг.

Приведенный момент инерции редукторов к валу двигателя:

,

где =1,12 - коэффициент учитывающий инерцию вращающихся муфт.

319 кг

Постоянная времени двигателя:

Постоянная времени редуктора:

,

где =40 сек-1 - угловая скорость редуктора.

сек

Постоянная времени манипулятора:

Передаточный коэффициент привода манипулятора:

,

где x = ц - функция угла поворота вала двигателя,

y = Rш·цш - передвижение манипулятора,

Rш=0,225м._ радиус шестерни,

цш= ц/i - угол поворота вала редуктора

При повороте вала двигателя на 1° вал редуктора повернется на:

цш= ц/i=1/38,98=0,026°,

Тогда:

м/°

10. Передаточные коэффициенты элементов механизма

Перемещение задается c помощью задающего устройства (ЗУ).

Передаточный коэффициент преобразовательного устройства:

.

Передаточный коэффициент двигателя:

.

Передаточный коэффициент редуктора:

.

Передаточный коэффициент манипулятора с заготовкой:

,

Передаточный коэффициент энкодера:

.