Принципы построения систем управления электроприводами манипуляторов

Системы управления электроприводами манипулятора обеспечивают движение исполнительного органа (схвата) по заданной пространственной траектории путем управления движением отдельных звеньев манипулятора. Каждое звено оснащается электроприводом и датчиками для контроля перемещений. Задание на движение звеньев осуществляется от УЧПУ. На рис. показаны функциональные схемы систем управления движением звеньев трехзвенных манипуляторов двух типов, в которых выделены только переносные координаты. Задающие воздействия q^, Чп-> Ягг поступают на блоки управления БУ1 ...БУЗ электроприводами М1...МЗ.
Передаточные механизмы ПМ1 ...ПМЗ обеспечивают реализацию требуемого вида движения (линейного или углового) звеньев. Это движение определяется обобщенными координатами qu q2, qy Датчики положения звеньев можно устанавливать на электродвигателях и звеньях манипулятора.
В манипуляторе первого типа на неподвижном основании 1 размещается колонна 2, которая совершает угловые движения ф и вертикальные линейные движения z с помощью электродвигателей и передаточных механизмов, находящихся на основании. На колонне установлена рука 3, которая с помощью электродвигателя МЗ совершает горизонтальные линейные движения г схвата 4 с грузом 5. Точкой Р отмечен центр массы схвата с грузом. Работа манипулятора происходит в цилиндрической системе координат.
Реализуя системы управления движением манипуляторов, стремятся к тому, чтобы инерционные свойства приводов и звеньев не вносили искажения в заданные траектории движения схвата. С этой целью применяют комплектные электроприводы, обладающие большой полосой пропускания (сервоприводы). Однако динамические свойства манипулятора как объекта управления не позволяют это сделать однозначно, рассматривая системы управления звеньями манипулятора как автономные системы. Из-за наличия кориолисовых и центробежных сил инерции для ряда схем манипуляторов возникают динамические взаимосвязи звеньев, что необходимо учитывать при проектировании систем управления.
В общем случае динамические свойства манипулятора характеризуются матрицей WH(p, qn), в соответствии с которой выполняется синтез матрицы управляющих устройств Wyy(p, qa). В обобщенной матричной структурной схеме системы управления схватом манипулятора (см. рис. 4.86) F(t), Fc(t) — векторы сил, приложенных к звеньям манипулятора и сопротивлений; qa (t) — вектор измеренных значений обобщенных координат приводов; Wuy(p) — матрица информационных устройств. Кроме главных обратных связей по обобщенным координатам приводов, в системе могут быть обратные связи по промежуточным координатам, выполненные в соответствии с принципами подчиненного управления.