Квазиоптимальное управление позиционными электроприводами портального манипулятора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Квазиоптимальное управление позиционными электроприводами портального манипулятора

С.В. Макаров

Производительность автоматического технологического оборудования является одним из основных показателей, характеризующих экономическую эффективность работы производства в целом, поэтому для многих технических систем уменьшение времени переходного процесса, т.е. повышение быстродействия, имеет большое практическое значение.

В составе автоматических металлообрабатывающих станков, установленных в механосборочном производстве ОАО «АвтоВАЗ», имеются портальные манипуляторы, предназначенные для автоматической смены обрабатываемых деталей в станке при работе в составе технологической цепочки. Основным недостатком, выявленным при работе данных механизмов, является низкое быстродействие, что ведет к общей потере производительности станка, поэтому целью работы ставится повышение производительности портального манипулятора как составной части технологического оборудования путем создания и применения системы управления перемещением его электроприводов, оптимизированных по критерию максимального быстродействия с автоматической настройкой параметров.

Для получения в автоматическом режиме адекватной математической модели электропривода руки портального манипулятора, используемой при расчете оптимального управляющего воздействия, был разработан алгоритм с использованием процедуры параметрической идентификации. При этом оценивание параметров математической модели заданной структуры проводится путем минимизации среднего квадрата разности выходов объекта управления и его постулируемой модели с использованием спектрального метода, при котором применяется разложение процессов по ортонормированным базисам. Данные для расчетов обеспечиваются выборкой сигналов «вход-выход» объекта, полученных в результате проведения активного эксперимента.

Основным подходом к решению практической задачи получения оптимального программного управления является приближенная численная оптимизация. После редукции исходной задачи оптимального управления к задаче конечномерной оптимизации с использованием метода проекционной аппроксимации с заменой математической модели линеаризованного объекта, представленной в виде уравнений пространства состояния, управляющего воздействия, функционала качества, краевых условий их конечномерными эквивалентами, решается задача поиска минимума для скалярной функции нескольких переменных с ограничениями, начиная с начального приближения. электропривод позиционный регулятор

Для обеспечения работоспособности реальной системы позиционирования осуществляется переход от системы с программным управлением к замкнутой позиционной системе (см. рисунок), что позволяет обеспечить инвариантность системы управления относительно внешних и малых параметрических возмущений.

Структурная схема оптимизированного позиционного регулятора с наблюдателем состояния

Для этого синтезирован оптимальный по быстродействию регулятор положения для коррекции расчетного программного оптимального управляющего воздействия, путем введения отрицательной обратной связи по рассогласованию между мгновенными значениями координат объекта управления при движении по расчетной и фактической траектории со стационарными коэффициентами, вычисление которых производится автоматически. Это позволяет получить режимы работы позиционных электроприводов, максимально близких к оптимальным по критерию максимального быстродействия, т.е. реализовать квазиоптимальное управление электроприводами портального манипулятора.

По результатам работы было проведено исследование полунатурной физической модели позиционного электропривода руки портального манипулятора на испытательном комплексе систем электроприводов с имитацией режимов работы. При этом выявлено, что за счет применения оптимизированного регулятора положения в системе управления электроприводом время перемещения сократилось на 30.7% по сравнению с существующей системой управления положением и на 27.7% по сравнению с системой управления, построенной по принципу подчиненного регулирования с П-регулятором в контуре положения, которая наиболее часто используется в системах позиционного управления.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Макаров С.В. Алгоритм синтеза оптимального по быстродействию управления позиционным электроприводом руки портального манипулятора // Автоматизация технологических процессов и производственный контроль: Сборник докл. Междунар. науч.-техн. конф. Тольятти: ТолГУ, 2006. С. 155-159.

2. Макаров С.В., Денисов В.А. Синтез оптимизированного позиционного регулятора // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Труды II Всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. Ч.2. Тольятти: ТолГУ, 2007. С. 291-294.

Размещено на Allbest.ru