Элементы системы управления сварочным манипулятором интегрированной системы (стр. 2 из 4)

При высоких требованиях к электроприводу и широком диапазоне изменения параметров следует пользоваться полной системой (1.1). Дополнив уравнения (1.2 – 1.6) уравнением движения электропривода, получим систему уравнений, которой соответствует представленная на рис. 1.3 структурная схема системы ПЧ-АД (ИТ-АД).

Параметры

и в этой структуре должны соответствовать требуемому режиму работы электромеханического преобразователя: или .

Рисунок 1.3 – Структурная схема линеаризированной системы ИТ-АД.

1.2 Характеристика промышленного робота «Универсал-5.02»

Промышленный робот «Универсал-5.02» относится к классу универсальных и может быть использован для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ при выполнении различных технологических операций, в том числе при выполнении сварочных работ.

Промышленный робот «Универсал-5.02» представляет собой автоматическую машину, состоящую из исполнительного устройства в виде манипулятора У-5.02 с шестью степенями подвижности (рис. 1.4), перепрограммируемого устройства программного управления АСП-1 с силовым преобразователем ПТ6-У.5.02 для выполнения в производственном процессе управляющих и двигательных функций.

Рисунок 1.4 – Кинематическая схема манипулятора «Универсал-5.02»

Управление такой машиной требует реализации характерных алгоритмов разгона-замедления степеней подвижности, адаптации к нагрузке путем автоматической или полуавтоматической коррекции параметров следящего контура для обеспечения заданного качества процесса позиционирования.

Так как скорости перемещения захватного устройства манипулятором весьма значительны и достигают 1м/с, а требования к погрешности позиционирования при выполнении сварочных работ, не должны превышать 0,02%, решение этой задачи представляет определенные трудности.

Для решения этой задачи следует привести основные типоразмеры электропривода по величине номинального момента

и, соответствующие им, типы асинхронных двигателей, моменты инерции ротора, номинальные и максимальные частоты вращения привода (табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Типоразмеры электропривода

Наименование параметров	Норма		Допустимое отклонение, %
Тип двигателя	4АХБ2П90L4ПБ	4АХБ2П100L4ПБ
Номинальный момент, МН, Н*м	7	17	±15
Момент инерции ротора, кг*м2*10-2	0,56	1,12	–
Номинальная частота вращения, nн, об/мин	600
Максимальная частота вращения, nmax, об/мин	1000

Максимальный момент привода

при переходных процессах не больше чем: 2 . На максимальной частоте вращения электропривод развивает момент не менее 0,6 .

Управляющее напряжение меняется от минус 10 до 10В. Амплитуда пульсаций не более

.

Минимальный коэффициент усиления замкнутой по положению системы управления 30с-1 при частоте квантования в контуре положения не менее 100 Гц.

В современных отечественных конструкциях промышленных роботов, выпускаемых серийно, предусмотрено автоматическое формирование характеристики разгона-торможения каждой степени подвижности манипулятора по параметрам, заданным оператором в процессе обучения, регулировки робота.

В качестве параметров, как правило, используются характерные точки траектории разгона-замедления: точки начала разгона-замедления, точка в окрестности окончания процесса позиционирования или промежуточные точки в случае необходимости задания специальной траектории. По заданным точкам устройство управления формирует траекторию разгона-торможения, которая в общем случае может аппроксимироваться отрезками прямых или частями параболы. Параболическая форма траектории обеспечивает движение координаты с постоянным ускорением и минимальное время разгона замедления. Однако в окрестностях точки позиционирования траектория имеет форму отрезка прямой, что обеспечивает плавный подход к точке и исключает перерегулирование, что улучшает качество сварного шва.

Указанная регулировка осуществляется оператором при наладке промышленного робота и производится при определенных условиях: номинальной статической нагрузке манипулятора, нормальной окружающей температуре, стандартном положении подвижных органов манипулятора, указанном в технических условиях, а также отсутствия изгиба сварочного электрода. При этом предполагается, что наладка обеспечивает работоспособность робота с учётом изменения указанных факторов в допустимых пределах.

Однако, как показала практика использования роботов в сварочных работах, возникает необходимость регулировки параметров следящего контура управления степенями подвижности манипулятора в режиме переноса инструмента (электрода), что связано с его плавлением, т.е. уменьшением физических размеров и специфическими условиями применения (качества сварной поверхности и т.д.).

Настоящая квалификационная работа посвящена специализированным вопросам настройки и регулировки двигательных функций промышленного робота «Универсал-5.02» при выполнении сварочных работ.

2 Расчёт системы управления манипулятором

2.1 Принцип действия системы управления

Система управления (СУ) асинхронным электроприводом реализована в соответствии с частотно-токовым способом управления, что позволяет получать глубокое регулирование угловой скорости при высоких динамических показателях. При частотно-токовом управлении в обмотки электрической машины вводятся токи, мгновенные значения которых определяются требуемым значением электромагнитного момента и угловым положением ротора машины. Для этого на вход привода подаются два независимых входных сигнала, задающих токи в обмотках и обеспечивающих не только регулирование момента, но и возможность устанавливать требуемый поток намагничивания и реактивный ток преобразователя.

На вход преобразователя поступают сигнал

задания тока (потока) возбуждения и сигнал регулирования момента, получаемый в результате сравнения напряжения задания скорости с напряжением , пропорциональным действительному значению скорости.

Задание амплитуды и фазы тока статора

выполняется в соответствии с выражениями

;(2.1)

,(2.2)

где

– коэффициенты пропорциональности.

Пропорциональная сигналу

частота скольжения суммируется с частотой вращения ротора и в виде импульсных сигналов с частотой используется для формирования сигналов задания фазовых токов и частотой с учетом фазового сдвига . Здесь – опорный сигнал частотой 2 кГц, – число пар полюсов. Сигнал, пропорциональный частоте вращения поля в статоре электродвигателя М, формируется с помощью датчика угла, выполненного в виде фазовращателя. Изменение фазы фазовращателя преобразуется в код частоты вращения, поступающий на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Аналоговый сигнал с выхода ЦАП реализует обратную связь по скорости. Трехфазный регулятор тока и транзисторный инвертор формируют в статоре двигателя М токи, пропорциональные сигналам , и ток в фазе С, равный сумме токов фаз А и В. выполненный на терморезисторах датчик температуры служит для формирования сигнала “Превышение допустимой температуры АД” и сигнала, ограничивающего момент двигателя путем воздействия на задатчик частоты скольжения.