Курсовая работа: Элементы системы управления сварочным манипулятором интегрированной системы

Основными нелинейностями манипулятора являются – ограничитель напряжения на выходе регулятора скорости, нелинейности преобразования сигнала в электроприводе с ЧТУ и механические люфты и ограничения механизмов перемещения платформы. Однако, если работу АСУ электроприводом рассматривать раздельно в режиме переноса инструмента (нелинейный режим с ограничением) и в режиме слежения за технологическим процессом (линейный режим) и пренебречь малыми, к тому же сглаживаемыми, нелинейностями преобразования сигналов в электроприводе, а также пренебречь малыми механическими нелинейностями (механическая часть тщательно обрабатывается и не включена в обратную связь контура управления), то каждый режим отдельно, в первом приближении можно считать линейным.

Данные предположения использованы при дальнейших расчётах.

Передаточная функция силовой части электропривода имеет вид:

,(2.3)

где – коэффициент усиления привода с ЧТУ; – постоянная времени силовой цепи ИТ-АД, с.

,(2.4)

где – статический коэффициент передачи привода, ; – масштабный коэффициент преобразования скорости поворота ротора АД в напряжение, ; – коэффициент, учитывающий увеличение момента инерции системы за счет нагрузки, приведенной к валу АД; – момент инерции АД, .

(2.5)

(2.6)

.

Следовательно,

(2.7)

Подставив рассчитанные параметры в (2.3), получим:

.

2.4 Структурная схема манипулятора в режиме переноса инструмента

Данный режим работы манипулятора является нелинейным. Этот режим используется для быстрого переноса технологического инструмента (сварочного электрода) из исходной зоны – в рабочую. Структурная схема контура скорости для режима переноса инструмента показана на рис. 2.1.

В этом режиме ограничитель на выходе ПИ (пропорционально-интегрального) регулятора скорости входит в режим ограничения и тем самым размыкает обратную связь по скорости и остается только характерная для частотно-токового управления обратная связь через задатчик тока и контур тока.

Рисунок 2.1 – Структурная схема контура скорости в режиме переноса инструмента

Амплитуда тока статора в этом режиме формируется задатчиком тока пропорционально , а частота изменения тока равна:

,(2.8)

где – частота вращения робота двигателя; – частота скольжения, что обеспечивает в установившемся режиме заданный момент и скорость вращения ротора.

Передаточная функция для этого режима:

(2.9)

где – заданная угловая скорость двигателя, пропорциональная .

Рассмотрим контур положения (КП), структурная схема которого в режиме переноса инструмента показана на рис. 2.2, где приняты следующие обозначения:

– заданная скорость переноса инструмента, ;

– заданное положение переноса;