Система управления технологической машиной.
Система управления технологической машиной (рис. 8.2) в целом представляет сложную систему, способную решать отдельные интеллектуальные задачи. Как правило, современное производство еще далеко от того, чтобы широко применять указанные системы. Поэтому в данной лекции мы попытаемся рассмотреть только отдельные интеллектуальные задачи, решаемые системой управления станочного оборудования, построенного на подвижных стержневых механизмах. Указанные системы по своим функциональным характеристикам близки к промышленным роботам и во многом на них похожи.
Система управления, представленная на рисунке 8.3, предназначена для формирования законов управления исполнительными приводами, обработки информации систем контроля, задания траектории перемещения инструмента относительно обрабатываемой детали и обеспечения требуемых режимов обработки. Рассмотрим основные функции, выполняемые данной системой (рис. 10.1), более детально.
Рис. 10.1.
- Описание поверхности, которую требуется получить после обработки на каждом переходе, а также после окончательной обработки. Эта информация хранится в виде массива опорных точек поверхности.
- Формирование траектории движения инструмента. Траектория рассчитывается исходя из снимаемого припуска на каждом переходе как непрерывное перемещение подвижного трехгранника ДAi в системе координат детали.
- Сравнение программной траектории перемещения инструмента ДAi с реальным его положением ДAK в системе координат детали. На основе данного сравнения определяются погрешности линейных и угловых координат ?.
- Определение реальных координат заготовки. Оптическая система контроля поверхности определяет реальные координаты поверхности заготовки AД* в системе координат детали. Сравнивая реальные координаты AД* с идеальными AД формируется массив F1(?, Si) распределения припуска по обрабатываемой поверхности.
- Вторым функциональным предназначением оптической системы контроля является определение шероховатости обрабатываемой поверхности и ее распределение. В зависимости от дискретной градации уровня шероховатости формируются зоны Si на поверхности с заданным уровнем микронеровностей RZ.
- Выбор информационных датчиков контроля положения.
Информационные датчики qинф. выбираются из суммарного количества датчиков qm+qi, определяющих перемещения в сочленениях звеньев механизма параллельной структуры. Критерием, по которому выбираются данные датчики, является минимум погрешности вычисления выходного звена при заданной погрешности датчиков.
Состав системы управления и функциональные характеристики ее элементов. В состав системы управления (рис. 10.1) входят сепаратные приводы, представляющие замкнутые по положению следящие системы по каждой управляемой координате механизма. Кроме этого, система управления в целом также представляет следящую систему, в которой осуществляется сравнение программного положения режущей кромки инструмента ДAi с реальным его положением ДAK в системе координат детали.
Как было отмечено в лекции 9, для описания математических преобразований используется аппарат однородных матричных преобразований. Положение подвижного трехгранника (???)i, определяющего программное положение режущей кромки (рис. 10.2) в каждый момент времени, задается матрицей
где
- подматрица направляющих косинусов осей подвижного трехгранника (???)i, определяющего программное положение режущей кромки относительно осей координатной системы (XYZ)Д;
ДRi =[xiyizi]T - вектор, определяющий программное положение i-й точки поверхности в системе координат (XYZ)Д.
Соответственно, реальное положение режущей кромки определяется матрицей, аналогичной (10.1)
Рис. 10.2.
В соответствии с (10.2), рассогласование между программным KAi и реальным положениями режущей кромки ДAK определяется из матричного произведения
ДAi=ДAKKAi, (10.3)
из которого
KAi=(ДAK)-1ДAi. (10.4)
Рассогласование между положениями трехгранников представляется матрицей KAi, структурно аналогичной матрицам (10.1) и (10.2). На основе KAi формируется вектор ?, элементами которого являются три элемента четвертого столбца, определяющие линейное рассогласование, и три элемента из матрицы направляющих косинусов KAi, не принадлежащие одному столбцу и одной строке.
Вектор ? является исходным для вычисления приращений управляющих обобщенных координат ?q.
Обратное преобразование Якоби J-1 (рис. 8.3), представляющее обратное преобразование от матрицы
связывает погрешности положения инструмента ? и приращения обобщенных управляемых координат ?q
? = J?q.s (10.5)
Система линейных уравнений (10.5) решается относительно ?q любым известным методом.
Выбор добротности и корректирующих устройств, обеспечивающих устойчивость системы и требуемую точность ?
Описание сложной поверхности и планирование управления исполнительными приводами для ее воспроизведения рассматривается в лекции 11.
