автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация управления лазерными технологическими установками с использованием идентичных исполнительных устройств

На правах рукописи

Губанов Сергей Константинович

О

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИДЕНТИЧНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Специальность. 05 13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003071886

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики

Научный руководитель-

Официальные оппоненты

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Зерний Юрий Владимирович

доктор технических наук, профессор Васьковский Анатолий Михайлович

кандидат технических наук Кнауэр Игорь Борисович

ОАО «ЦНИТИ»

Защита состоится мая 200^-г вНй° на заседании диссертационного Совета Д212119.02 при Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу 107846, г Москва, ул Стромынка, Д.20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного Университета Приборостроения и Информатики

Автореферат разослан В апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного Совета к т н, профессор

4"

//ЬМ

Зеленко Г В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Автоматизация производств, связанных с раскроем листовых и рулонных материалов по сложному криволинейному контуру, требует внедрения 2-х координатных лазерных раскройных технологических машин, оснащенных системами с контурным управлением, высокодинамичными электроприводами

По условиям технологии лазерного раскроя система управления лазерной технологической установкой (СУ ЛТУ) должна обеспечивать такие режимы обработки, при которых гарантировано требуемое качество формообразования - отсутствие пережогов материала излучением лазера и воспроизведение рабочим органом программной траектории с заданной точностью Достижение требуемого качества возможно

• применением для раскроя разнородных материалов лазеров различной мощности,

• совершенствованием контурного управления ЛТУ на основе применения перспективных электроприводов с безинерционными силовыми преобразователями, обеспечивающих требуемые технологические режимы,

• путем модернизации алгоритмов управления СУ ЛТУ

Затраты на комплектование ЛТУ несколькими лазерами сильно увеличивает ее стоимость, по этому более перспективными являются второй и третий подходы, реализация которых потребует существенно меньших затрат Состояние проблемы

В настоящее время ЛТУ начинают широко применяться для лазерной сварки, маркировки и гравировки, лазерной резки и раскроя листового материала, прецизионной микрообработки труднообрабатываемых материалов Все эти технологические машины различны по конструкции, мощности исполнительных механизмов, скоростям и погрешностям обработки

К ЛТУ предъявляются разнообразные технические требования, такие как воспроизведение рабочим органом машины программной траектории с заданной погрешностью, качество реза (отсутствие грата, прижогов), обеспечение заданной шероховатости и производительности обработки Выполнение перечисленных требований в значительной мере зависит от системы управления ЛТУ и в первую очередь от характеристик приводов. При этом совершенствование отдельных электроприводов хотя и является очень важным этапом проектирования ЛТУ, но не определяющим Не менее важным является совершенствование взаимосвязанных электроприводов, то есть их системы, особенно в части одинаковости их характеристик

Эффективность применения ЛТУ во многом определяется их производительностью, те способностью обработки материала лучом лазера Однако,повышение скорости обработки сдерживается увеличением динамической ошибки, поэтому необходимо по данному вопросу найти определенный компромисс

Следует отметить, что работ, посвященных вопросам проектирования ЛТУ очень мало, вместе с тем очень важной и перспективной проблемой является разработка единого подхода к проектированию различных установок

Цель работы - повышение эффективности функционирования ЛТУ за счет оптимизации системы электроприводов

| Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие научные и практические задачи

разработана обобщенная функциональная схема ЛТУ на основе анализа схем построения промышленных образцов,

разработаны технические требования, предъявляемые к ЛТУ и их компонентам;

разработаны корректирующие устройства, оптимизирующие электроприво-I ды ЛТУ по точности и быстродействию,

• разработаны алгоритмы наладки электроприводов ЛТУ, обеспечивающих одинаковость их добротности

Методы исследования

Численные методы интегрирования дифференциальных уравнений, метод преобразований Лапласа, метод логарифмических амплитудно - частотных характеристик. Научная новизна

• предложена математическая модель работы электропривода, позволяющая | проводить анализ в позиционном и контурном режимах,

разработаны технические требования, предъявляемые к ЛТУ и их компонентам,

разработаны теоретические основы создания корректирующего устройства, повышающего точность и быстродействие лазерных технологических установок,

выявлены факторы, влияющие на погрешности ЛТУ, установлены зависимости между факторами и погрешностями Практическая значимость

предложена обобщенная функциональная схема ЛТУ, разработаны корректирующие устройства, повышающие точность и быстродействие ЛТУ,

разработан алгоритм наладки электроприводов ЛТУ, обеспечивающий идентичность их добротностей Реализация результатов работы

лазерная технологическая установка ЛТУ-1, разрабатываемая ОАО "ЦНИ-ТИ",

учебный процесс на кафедре "Инновационные технологии в приборостроении и микроэлектронике" Апробация работы

Результаты исследований были использованы для докладов на международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», г Алушта, 2006 г,

международной научно-технической конференции г Сочи, 2006 г ,

• международной научно - технической конференции НТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» Сафага (Египет) 12-19 марта 2005 г, Сусс (Тунис) 9-16 октября 2005 г

• семинарах кафедры ПР-8 «Инновационные технологии в приборостроении и микроэлектронике», МГУПИ (ноябрь 2006 г, январь 2007 г )

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка используемой литературы и 2-х приложений.

Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 121 рисунок,

9 таблиц, 2 приложения.

Публикации

По теме опубликовано 7 работ. Основные положения, представленные к защите: На защиту выносятся

• технические требования, предъявляемые к ЛТУ и их элементам,

• корректирующие устройства, повышающие точность и быстродействие ЛТУ,

• алгоритм наладки электроприводов ЛТУ, обеспечивающий равенство их добротностей

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы, дана ее общая характеристика, сформулированы задачи исследования, представлена структура диссертации

В первой главе проведено исследование основных видов и областей применения лазерных технологических установок

• лазерной маркировки и гравировки,

• лазерной сборки и размерной обработки,

• лазерной резки и раскроя листового металла,

• прецизионной микрообработки труднообрабатываемых материалов (керамики, корундов и т д)

Выявлены их основные характеристики и особенности применения В частности отечественные модели обладают следующими характеристиками -табл 1_Таблица 1

Наименование параметра Серия МЛ 4 Серия MJI1

Длина волны излучения, нм 1064 532

Длительность импульса Свободная генерация, мс Модуляция добротности, не 0,3-20 0,05-015 10-200

Частота повторения импульсов, Гц до 200 500 - 2000

Диаметр лазерного пятна, мкм 100-300 10-50

Точность позиционирования привода X - У , мкм ±(40- 100) ±(5-15)

Скорость резки м'мин 0,5 1

Основываясь на анализе данных, приведенных в первой главе можно сделать следующие выводы

ЛТУ являются новым высокотехнологичным классом материалообрабаты-вающих машин,

ЛТУ содержат, как правило, систему из двух электроприводов, лазерный блок и вспомогательное технологическое оборудование, ЛТУ может работать как в позиционном, так и в контурном режимах; требуемое качество обработки материала достигается путем оптимизации лазерного блока и системы управления электроприводами, обеспечивающих движение на требуемой траектории,

эффективность использования информационно — исполнительной системы (ИИС) зависит от скорости обработки материала, что входит в противоречие с сохранением величины динамической ошибки Целью настоящей работы является повышение эффективности функционирования ЛТУ за счет оптимизации системы электроприводов

Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи

• разработать функциональную схему ЛТУ на основе анализа схем построения промышленных образцов,

• разработать технические требования к ЛТУ и их компонентам,

• разработать корректирующие устройства, оптимизирующие электроприводы ЛТУ по точности

Во второй главе на основе анализа ряда отечественных и зарубежных ЛТУ была разработана обобщенная функциональная схема ЛТУ, представленная на рис 1

ЛТУ работает следующим образом В соответствии с программой обработки детали, устройство управления вырабатывает сигналы задания положения лазера и коммутации лазера ЩО Интерполятор на основе изш,(1) вырабатывает два сигнала задания положения изпх(0 и изпу(1), которые поступают на соответствующие регуляторы положения, где сравниваются с сигналами с датчиков положения идпх(1:) и идпу(0 В результате этих сравнений формируется сигналы задания скоростей изсх(1:) и изсу(1), которые поступают на входы соответствующих регуляторов скорости, где сравниваются с сигналами с датчиков скорости идсх((:) и идсу(1) В результате этих сравнений формируется сигнал управления иух(0 и и^г), которые усиливаются в соответствующих усилителях мощности и поступают на входы электродвигателей (постоянного и переменного токов) Соответствующие параметры движения электродвигателей - скорости £2Х0), £2У(0, и перемещения <рх(1), ФУ(0, преобразуясь с помощью редукторов и передающих механизмов, определяют параметры движения лазера, включение и выключение которым осуществляется сигналом ил(1)

Выл проведен анализ основных компонентов ЛТУ системы управления, электроприводов, датчиков скорости и положения, механических передач

устройство управления

1изп(()

идпх{1)

интерполятор

1

изг;х(1) изпу(0

идсх?) изсх(1)

идпур)

т

Регулятор Регулятор

положения положения

3

изсуа)_ «л«® 1

Датчик положения

1

Регулятор Регулятор

скорости скорости

иух(1)!

иуу(1)

Датчик скорости

Усилитель Усилитель

мощности мощности

их(1) | иу{()

Электро- Электро-

двигатель двигатель

1

Усилитель

Датчик положения

Датчик скорости

йх(1) фх(1)

«У(0 фУ(1)

Ш(1)

Редуктор

Ш

Редуктор

передаточный механизм

ЛАЗЕР

Рис 1 Обобщенная функциональная схема ЛТУ На основании проведенного анализа были сформулированы основные технические требования, предъявляемые к ЛТУ и их компонентам

размеры рабочей зоны скорость быстрого перемещения лазера рабочая скорость перемещения по контуру погрешность позиционирования отдельных исполнительных звеньев погрешность воспроизведения траектории при контурной скорости 0,02 м/с цена дискреты датчика положения разрядность информационного канала по положению разрядность информационного канала по скорости

менее 2000x2000 мм, до 0,5 м/с, от 0,02 м/с,

до 0,1 мм,

до 0,5 мм, менее 0, 01 мм более 17 более 15,

Рис 2 Схема РЭП ПРШ-102

Такой электропривод состоит из

— регулятора скорости, выполненного на операционном усилителе А1,

- регулятора тока, выполненного на операционном усилителе А2, АЗ,

- усилителя мощности, выполненного на силовых транзисторах УТ5 - УТ8,

- электродвигателя постоянного тока ДПТ,

— датчика тока, выполненного наК14, Тр1,

— датчика скорости - тахогенератора ТГ

Анализ динамики такого электропривода можно проводить с помощью модели, представленной на рис 3 в виде структурной схемы

и«(1)

иДт(о I—

Рис 3 Структурная схема электропривода

Контуры тока и положения настраивают на технический, а контур скорости на симметричный оптимум

Анализ технических характеристик точности электропривода был проведен методом математического моделирования при входных сигналах, регламентируемых в технических условиях и государственными стандартами Анализ показал, что контур скорости точнее типового электропривода обладают следующими техническими характеристиками- диапазоном регулирования скорости не менее 104, - полосой пропускания не менее 100 Гц Основной интерес при построении электроприводов ЛТУ представляют следящие по положению контура, которые настраивают на технический оптимум, структурные схемы которых совпадают с приведенной на рис 4

изгЩ)

—► \"рп (Б)

идп(1)

Ррп

ПМ

Ф(1)

г

РЭП

±

Рдп

У1

Рис 4 Структурная схема СЭП

Приняты следующие обозначения. ХУДв) -передаточная функция регулятора положения, Ррп, Би,- соответственно нелинейности регулятора положения и датчика положения , ср^) - положение вала электродвигателя

Современные системы управления выполняют на базе микропроцессоров с высокой тактовой частотой, поэтому эффектом квантования по времени можно пренебречь, а вот эффект квантования по уровню (связанный с цифровым использованием положения и регулятора) необходимо учитывать

Контур положения с параболическим регулятором положения обеспечивает приемлемое качество при позиционном режиме работы (отсутствие перерегулирования и торможения с номинальным ускорением), однако при контурном режиме работы (при синусоидальном входном сигнале) ошибка сильно зависит от амплитуды входного сигнала, что и представлено на рис 5,6,7

Для уменьшения зависимости динами ческой ошибки от амплитуды входного синусоидального сигнала, был проведен синтез корректирующего устройства, которое представлено на рис 8

изп(|) ЭО)

Цдп(1)

изср)

Кпд(1 +Тпу, Э)

(1+Тку2 Э)

Рис 8 Структурная схема регулятора положения с корректирующим звеном

Такое корректирующее устройство значительно уменьшает динамическую ошибку (~ в 10 раз)

В четвертой главе проведен анализ зависимостей контурной погрешности луча лазера при прямолинейном движении и движении по окружности

На основании анализа работы двухкоординатной ЛТУ при прямолинейном движении лазера, можно получить следующую зависимость

Дк„ =— ®ш2а

пр 2

_1_ ЧКУ

1

(1)

где к,, ку - добротность электроприводов, V- линейная скорость лазера, V - лУТ+У? (Ух,У у - скорость движения по осям), а - угол наклона траектории

В случае движения лазера по окружности, можно вывести следующую зависимость

Д,=*„ { 1-.

1 + -

у

соэг-/

, V ят"—I

51П г—/

К2

К.

(

у_ к к2,

Яп

к2

(2)

Эти зависимости были проанализированы также с помощью математического моделирования конкретных электроприводов ЛТУ-1М (ОАО «ЦНИТИ» - Россия), в частности, выполнено исследование системы 2-х электроприводов ЛТУ, обеспечивающих движение лазера по окружности

Проведем исследование системы 2-х электроприводов ЛТУ, обеспечивающих движение лазера по прямой. В этом случае каждый электропривод обрабатывает движение вида (1) Структурная схема из 2-х электроприводов, составленная для анализа с помощью пакета программ "81АМ", представлена на рис 9

5 (%)

X) и косинусоидальное (по У) движения Структурная схема из 2-х электроприводов приведена на рис 11 Результаты анализа представлены на рис 12

Рис 12. График зависимостей 5(Дку), где 5 - погрешность, Дку - величина рассогласования добротностей электроприводов

Как следует из рис 12 влияние различия добротностей электроприводов на ошибку ЛТУ очень велико, поэтому было важно разработать алгоритм наладки, обеспечивающий равенство кх и ку, который представлен на рис. 13

Из формулы (1) и (2) видно, что уменьшение контурной ошибки возможно за счет достижения равенства кх и ку и за счет их увеличения

Увеличение добротностей электроприводов возможно за счет применения малоинерционных двигателей и высокочастотных преобразователей энергии (усилителей мощности)

Проведем анализ причин возникновения неравенства добротностей электроприводов ЛТУ Добротность привода можно определить по формуле

Ку — крп крэп кд„ — кРп кдП 1/кдс,, (3)

где кр„ ,крЭП ,кдп , кдс - соответственно коэффициенты передачи регулятора положения, электропривода, датчика положения, датчика скорости (для линеаризованной модели)

Необходимо отметить, что регуляторы положения в настоящее время выполняют только цифровыми, т е. отклонений в коэффициентах быть не может Тоже са>!юе следует отнести и к датчику положения Что касается датчика скорости, то в случае применения цифрового датчика скорости (например, фотоимпульсного) его характеристика зависит от способа измерения, но в любом случае разброс не превышает долей процентов, что не существенно Однако, в случае применения аналогового датчика скорости, (например, тахогенератора постоянного тока), разброс характеристик может достигать нескольких процентов, а разброс настроек контуров скорости может достигать ± 10%

Наиболее оптимальным вариантом регулировки добротности электропривода с аналоговым контуром скорости является введение между цифроаналоговым преобразователем регулятора положения и аналоговым регулятором скорости делителя напряжения в диапазоне от 0,85 до 1

('уть настройки добротности заключается в нахождении таких положений делителей напряжений в обоих электроприводах, при которых при подаче на вход регуляторов положения малых сигналов задания положения, обеспечивающих работу регуляторов положения в линейной зоне (например, 0,1'Крп) достигаются одинаковые скорости перемещения исполнительных органов электроприводов Следует отметить, что регулировка с помощью делителя напряжения возможна лишь только "вниз", т е в сторону уменьшения

Рис 13 Алгоритм регулирования добротностей электроприводов

Алгоритм регулирования добротности систем электроприводов ЛТУ приведен на рис 13. Данный алгоритм использован при наладке и испытаниях лазерной технологической установки ЛТУ-1 (ОАО «ЦНИТИ» - Россия)

В заключении приводятся основные результаты и выводы диссертационной работы

В работе рассмотрены вопросы повышения эффективности работ ЛТУ за счет совершенствования системы электроприводов Основные результаты работы заключаются в следующем

1 Разработана обобщенно функциональной схемы ЛТУ, учитывающая взаимосвязь ее основных компонентов

2 Разработку технических требований, предъявляемых к ЛТУ и ее основным компонентам

3 Разработаны математические модели электроприводов ЛТУ и проведение анализа их технических характеристик

4 Разработку корректирующих устройство, оптимизирующих позиционные электроприводы по точности

5 Разработан алгоритм наладки системы электроприводов, обеспечивающий идентичность их добротностей, что в результате значительно уменьшает погрешности ЛТУ

По материалам диссертации опубликовано 7 работ, из них одна статья в центральном научном рецензируемом журнале «Приборы» Основные материалы диссертации докладывались

на международной конференции в г. Сафага (Египет), 12 .19 марта 2005 года, Сусс (Тунис) 9-16 октября 2005 года

на международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», г Алушта, 2006 г, на международной научно-технической конференции г Сочи, 2006 г.;

Основные результаты изложены в следующих публикациях:

Губанов С К , Зерннй Ю.В Измерение скорости в микропроцессорных электроприводах с импульсным датчиком Труды международной научно - технической конференции « Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» М МГУПИ, 2006, т. 2, Сусс (Тунис) 9-16 октября 2005, с 100-103 Гарипов В К , Сидоров А К, Слепцов Т В , Тихонравов А В Губанов С К Принципы построения алгоритмов контроля и диагностики технического состояния робототехнических комплексов. Труды международной НТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» Том 2 - г Сусс, Тунис - М МГУПИ, 2006, с 87-93

Слепцов В В , Сидоров А К , Тихонравов А.В. Губанов С К. Обеспечение качества и надежности информационно - измерительных систем коорди-натно — измерительных машин и роботов Труды международной НТК «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» Том 2 - г Сусс, Тунис - М МГУПИ,2006, с 94-99

Башкатов А.А , Васильев А М, Губанов С.К Исследование и сравнительный анализ алгоритмов избыточности измерительной информации. Алушта, 2006, Труды XV международного научно - технического семинара, с 61. Гарипов В К., Васильев А М, Сидоров А К. Губанов С К Математические модели многосвязных объектов в распределенных информационно-измерительных системах Научные труды IX Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» МГУПИ, 2006, с 30-34 Гарипов В.К , Васильев А М , Сидоров А К Башкатов А А , Губанов С К Методология построения распределенных информационно-измерительных систем многосвязных объектов Научные труды IX Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» МГУПИ, 2006, с 34-38 Зерний Ю В , Башкатов А А , Губанов С К Повышение эффективности лазерных технологических устройств за счет совершенствования систем электроприводов // Приборы М СОО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2007 №4

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г

Подписано к печати 25 04 2007 г Формат 60x84 1/16 Объем 1,0 п л Тираж 100 экз Заказ №83

Московский государственный университет приборостроения и информатики

107996, Москва, ул Стромынка 20

Автоматизация ряда гибких производств, связанных с раскроем листовых и рулонных материалов по сложному криволинейному контуру, требует внедрения двухкоординатных лазерных раскройных технологических установок (ЛТУ), оснащенных системами с контурным управлением, энергетической основой которого для такого оборудования является электропривод - устройство автоматического регулирования [1]. По условиям технологии лазерного раскроя система управления (СУ) должна обеспечивать такие режимы обработки, при которых гарантировано требуемое качество формообразования - отсутствие пережогов материала излучением лазера, и воспроизведение рабочим органом (РО) машины программной траектории с заданной погрешностью. Достижение качества возможно[2]:

• применением для раскроя разнородных материалов лазеров различной мощности;

• совершенствованием контурного управления Л ГУ на основе применения перспективных электроприводов с безинерционными силовыми преобразователями, в значительной мере обеспечивающими требуемые технологические режимы, а также модернизации алгоритмов управления приводами.

Затраты на комплектование технологической системы несколькими лазерами значительно увеличивают её стоимость, поэтому более актуально такое совершенствование контурного управления, реализация которого потребует существенно меньших затрат.

Совершенствование электропривода, как основы управления ЛТУ, является определяющим и первоочередным и требует обоснования достоверным расчетом, невозможным без применения численных методов и математического моделирования [3].

Следует отметить также, что совершенствование отдельных электроприводов ЛТУ хотя и является очень важным этапом проектирования ЛТУ, но не определяющим. Не менее важным является совершенствование взаимосвязанных электроприводов, то есть их системы [4,5], особенно в части одинаковости их характеристик. Следует отметить, что несмотря на обилие публикаций, связанных с проектированием электроприводов [6,7,8,9,10] и даже системам взаимосвязанных приводов [11,12,13], вопросы создания весьма эффективных электроприводов для ЛТУ остались до сих пор открытыми.

Эффективность применения ЛТУ во многом определяется их производительностью, т.е. скоростью обработки материала лазерным лучом. Однако повышению скорости обработки сдерживается увеличением динамической ошибки, поэтому необходимо по данному вопросу найти определенный компромисс.

В данной работе необходимо было проанализировать факторы, определяющие допустимые погрешности и скорости обработки, разработать методы и средства позволяющие повысить эффективность использования Л ГУ. Решение этих задач изложено в 4-х главах, заключении, библиографическом списке и приложениях.

В первой главе проведен обзор схем существующих ЛТУ с анализом их технических характеристик, сформулированы цели и задачи исследования. Во второй главе разработана обобщенная функциональная схема ЛТУ, проведем обзор их основных компонентов: системы управления, датчиков положения, скорости и тока. Разработаны основные технические требования, предъявляемые к ЛТУ и их основным компонентам.

В третьей главе проведен обзор некоторых принципиальных схем электроприводов промышленных ЛТУ с анализом их технических характеристик. Разработаны их математические модели в виде структурных схем. Проведен анализ для электропривода ПРШ - 102 (ОАО «ЦНИТИ» Россия), его основных динамических характеристик контуров положения электропривода с ПРШ - 102 при позиционном и контурном режимах работы:

• величин перерегулирования и времени переходных процессов при «малых», «средних» и «больших» перемещениях;

• частот пропускания;

Разработано корректирующее устройство, увеличивающее частоту пропускания.

В четвертой главе проведен анализ работы системы электроприводов при прямолинейном движении луча лазера и при его движении по окружности. Получены аналитические зависимости ошибок от скоростей движения и добротностей электроприводов, проверенные путем математического моделирования с реальными моделями. Разработан алгоритм наладки системы электроприводов, обеспечивающий одинаковость их добротностей. В заключении изложены основные результаты работы, научные и практические.

В Приложении приведена принципиальная электрическая схема электропривода ПРШ-102 (аналоговый вариант) и представлен акт внедрения результатов работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрены вопросы повышения эффективности работ ЛТУ за счет совершенствования системы электроприводов. К основным результатам работы следует отнести:

• разработку обобщенной функциональной схемы ЛТУ, показывающую взаимосвязь ее основных компонентов;

• разработку технических требований, предъявляемых к ЛТУ и ее основным компонентам;

• разработку математических моделей электроприводов ЛТУ и проведение анализа их технических характеристик;

• разработку корректирующих устройств, оптимизирующих электроприводы по точности;

• разработку алгоритма наладки системы электроприводов, обеспечивающую идентичность их добротностей.

По материалам диссертации опубликовано .работ.

Основные материалы диссертации докладывались: на международной конференции в г. Сафага (Египет), 12. 19 марта 2005 года, Суес (Тунис) 9-16 октября 2005 года. на международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», г. Алушта, 2006 г.; на международной научно-технической конференции г. Сочи, 2006 г.;

Материалы диссертации внедрены в ОАО «Центральный научно -исследовательский институт» (ОАО «ЦНИТИ>>).

1.Справочник по автоматизированному электроприводу / Под редакцией В.А. Елисеева, А.В. Шинянского. -М.: Энергоиздат, 1983, 616с.

2. Сидоров К.Т., Пирогов В.В. Математическое моделирование динамики транзисторного сервопривода с двигателем постоянного тока. В кн. «Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем: сборник статей. - Пенза : ПГТУ, 1996, с. 41-44.

3. Слепцов В.В., Рубахи Насир, Картавцев В.И. Вероятностный метод анализа устойчивости смешанных систем. Труды МНК «Аналитическая теория автоматического управления». Саратов, 2000 с.74-77.

4. Рассудов JI.H., Мадзель В.Н. Электроприводы с распределенными параметрами механических элементов. Л.: Энергоатомиздат.1987. 144с.

5. Слепцов В.В., Рубахи Насир. Имитационное моделирование электроприводов робототехнических комплексов. Сборник научных трудов. Санкт Петербург : СПИКИТ. 2001 - с 69-77.

6. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями О.В. Слежановский, Л.Х. Даиновский и др. М.: Энергоатомиздат 1989 256 с.

7. Чиликин М.Р., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия 1979 616 с.

8. Сафонов Ю.М. Электроприводы промышленных роботов. М.: Энергоатомиздат 1990 179 с.

9. Ю.Следящие приводы / Е.С. Блейз, Ю.А. Данилов и др. М.: Энергия, кн.2, 1976-384с.

10. Кнауэр И.Б. Слепцов В.В. Вероятностный метод анализа устойчивости сложных систем. Сборник научных трудов «Станкостроение: базовые и информационные технологии», М.: 2001 с. 50-57.

11. Сапрыкин JI.T., Миленький М.Н. Лазерные машины серии МЛ новое поколение технологических комплексов для обработки материалов. «Высокие технологии» №4(18), 2002, с. 4-12

12. Каталог изделий ф. «Беренс» (Германия).

13. Кругляк К.В. Одноплатные компьютеры для встраиваемых систем. Современные технологии автоматизации. 2003 №4 - с. 6-17

14. Автоматизация измерений, контроля и управления. Справочной пособие/ В.Т. Лукашкин, В.К. Гарипов и др. М.: Машиностроение-1, 2005 664с.

15. Фритч В. Применение микропроцессов в системах управления М.: Мир, 1984-464с.

16. Алферов А.А., Иванько А.Ф., Буров В.А., Поздняков А.А., Современное состояние и тенденции развития средств управления роботами-манипуляторами. Обзорная информация. Выпуск 5. М.: ЦНИИТЭИ, 1982-44с.

17. Сидоров К.Т., Лысов С.А., Кузовкин В.А. Модернизация инвариантного управления в следящих электроприводах контурных управляющих систем. Институт конструкторско технологической инф. РАН, М.: Деп. ВИНИТИ, N536-B99,1999.

18. В.В.Слепцов. Техническое обслуживание, наладка и ремонт электромеханических промышленных роботов. Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1989 48с.

19. Решетов Д.И. Детали машин. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1975- 655с.

20. Промышленная робототехника./А.В. Бабич, А.Г. Баранов и др. М.: Машиностроение. 1982 415с.

21. Микропроцессорное управление программами движения взаимосвязанных электроприводов. А.И. Беляев. А.Ф. Курмашев, О.А. Соколов. Автоматизированный электропривод / Под. Ред. Н.Ф. Ильинского, М.Р. Гонькова. М.: Энергоатомиздат, 1990 с 324-328.

22. И.С. Аршинов, А.В.Бирюков, О.В. Слежановский и др. Унифицированные цифровые и цифро-аналоговые средства и системы управления автоматизированными электроприводами. В Кн. «Автоматизированный электропривод». М.: Энергия, 1980.- с. 193-198.

23. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров. М.: Радио и связь, 1983.-752с.

24. Гориловский А.А., Костенко С.Г. и др. Опыт применения цифровых процессоров обработки сигналов для управления электроприводом. -JL: ЛДНТП, 1988.- 28с.

25. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 224с.

26. Отчет о научно — исследовательской работе «Разработка, исследование и изготовление реверсивного транзисторного электропривода на базе электродвигателей серии СЛ (до 0,25 кВт) с диапазоном регулирования 1:40. Одесса.: УкрНИИСИП, инв. №81043278,1982.

27. Устройства и элементы систем автоматизированного проектирования и управления. Техническая кибернетика. Книга 1/Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1973 671 с.

28. Хрущев В.В. Электрические микромашины. М.: Энергия, 1969 286 с.

29. Бирюков А.В., Богданов А.В., Кутлер Н.П. и др. Дискретные датчики систем управления электроприводами. В кн. Автоматизированный электропривод. М.: Энергия, 1980 с 198 206.

30. Высокоточные преобразователи угловых перемещений / Э.Н. Асиновский, А.А. Ахметжанов, М.А. Габидулин и др. М.: Энергоатомиздат, 1986.- 128 с.

31. Бриндли К. Измерительные преобразователи. Справочное пособие. Пер. с англ. -М.: Энергоихдат, 1991.

32. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. JI.H. Преснухина. М.: Машиностроение, 1974. - 376 с.

33. Применение оптоэлектронных приборов. Пер. с англ. / С. Рейг, р. Эванс, М. Ходоми, X. Соренсен. М.: Радио и связь, 1981 344 с.

34. Бирюков А.В., Фадеева Н.Э., Хуторецкий Б.М. Измерение скорости в микропроцессорных электроприводах с импульсным датчиком. Автоматизированный электропривод / Под ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. М.: Энергоатомиздат, 1990.- 464 469 с.

35. Проектирование опто электронных приборов / Под ред. Ю.Г. Янушевского. М.: Машиностроение, 1990-432 с.

36. Ахметжанов А.А., Лукиных Н.Н. Индукционный индуктосин. М.; Энергия 1971.-78 с.

37. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Книга 1. Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования. /Под ред.В.В.Солодовникова.- М.: Машиностроение, 1967. 770 с.

38. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981. -488 с.

39. Времяимпульсные системы автоматического управления / Под ред. И.М. Макарова.- М.: Наука, 1997. 224 с.

40. Вавилов А.А. Частотные методы расчета нелинейных систем. -Л.: Энергия, 1970. -324 с.

41. Сафонов Jl. Н. Прецизионные датчики угла с многослойными печатными обмотками. Электричество, 1976. №12 - с 56 - 60.

42. Попов Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1973.-584 с.

43. Габидулин М. А. Исследование влияния зазора между растрами на функцию пропускания растровых сопряжений фотоэлектрических датчиков перемещений. Межвузовский сборник «Автоматическое управление» - м. МИРЭА, 1977, с 86-96.

44. Технология автоматизированного нанесения штрихов и знаков. Л.: Машиностроение, 1977 - 304с.

45. Статистический анализ и оптимизация следящих систем. / Под ред. А.В. Поцелуева.- М.: Машиностроение, 1977. 360 с.

46. Купер Дж., Момгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем. Пер. с англ. / Под ред. А.Г. Горячиева. М.: Мир, 1989. - 376 с.

47. Слепцов В.В., Руабхи Насир, Картавцев В.И. Вероятностный метод анализа устойчивости сложных систем. // Труды международной научной конференции " Аналитическая теория автоматического управления и ее приложения" , -Саратов, 2000. с. 74-77.

48. Зерний Ю.В., Картавцев В.И. Модели технологических процессов и оборудования автоматизированной сборки.//Сборник научных трудов "Точные приборы и измерительные системы."- М.: МГАПИ, 2000.- с. 96-99.

49. Шредер М. Гибкие сборочные системы отвечают требованиям будущего./ Под ред. У.Б. Хетенботтома. Гибкие сборочные системы: Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1988. с. 25-35.

50. Руабхи Насир. Современное состояние и перспективы применения робототехники.- М.: МГАПИ, 1998. 64 с.

51. Гарипов В.К., Слепцов В.В. Информационное обеспечение следящих электроприводов в гибких автоматизированных производствах. //Межвузовский сборник научных трудов. Элементы и устройства робототехнических устройств.- М.: ВЗМИ, 1987. — с . 55-61.

52. Немет Эви, Снайдер Гарт, Скотт Сибасс, Хейн Р. Трент. UNIX : руководство системного администратора: Пер. с англ. К.: BHV, 2000.832 с.

53. Слепцов В.В. Электрические машины в приборных устройствах. Учебное пособие.- М.: МГАПИ, 1997. 46 с.

54. Электромеханическое преобразователи угла с электрической редукцией / Под ред. А. А. Ахметжанова. М: Энергия, 1978. - 223с.

55. Электроприводы регулируемые для станкостроения и робототехники. Общие технические требования. Гост 2783 — 88.

56. Баранов А.Г, Боровин Т.К., Слепцов В.В. Моделирование на ЭВМ следующих электроприводов промышленного робота РПМ 25. Препринт № 15, ИПМ им. М. В. Келдыша, 1985, - 26 с.

57. Слепцов В. В. Электрические машины в приборных устройствах. Учебное пособие. М.: МГАПИ, 1997 46 с.

58. Полываный А.Г., Слепцов В. В. Электрические машины и электроприводы. Учеб. пособие. Санкт Петербург.: СПИКИТ, 1997 - 56 с.

59. Рубахи Насир. Современные состояние и перспективы применения робототехники. М.: МГАПИ, 1998. 64 с.

60. Слежамовский О.В. Реверсивный электропривод постоянного тока. М. : Металлургия, 1967. 423 с.

61. Электроприводы летательных аппаратов: Учебник для авиационных вузов / В. А. Полковников, Б. И. Петров и др. М. : Машиностроение, 1990, 352 с.

62. Следящие приводы. / Е.С. Блейз, Ю.А. Данилов, В.Ф. Казмиренко и др ;/ Под ред. Б.К. Чемеремева. М.: Энергия, кн. 1, 1976. - 480 с.

63. Солодовников В. В., Зверев В.Ю. Расчет линейных стационарных систем автоматического регулирования с микропроцессорными промышленными регуляторами. Учебное пособие. М.: МВТУ им Баумана, 1985. 58 с.

64. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984 541 с.

65. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Т.Г. Управление электроприводами. JI.: Энергоиздат, 1982. 322 с.

66. Бай Р. Д., Фельдман А. В. Анализ процессов точного позиционирования. Электротехническая промышленность, серия «Электропривод» , вып. 7, 1972. с. 5-8.

67. Попов Е.П. Автоматическое регулирование и управление. М.: Физматгиз, 1966. - 388.

68. Овчаров JI.A. Прикладные задачи теории массового обслуживания.- М.: Машиностроение, 1969. 342 с.

69. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование экспериментов в электромеханике. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

70. Александревская JI.H., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. Учебник,- М.: Логос, 2001.-208 с.

71. Бесекерский В. А, Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. 768 с.

72. Левин Б.Р., Шварц В. Вероятностные модели и методы в системах связи и управления. М.: Радио и связь, 1985, Вып. 24.- 312 с.

73. Основы функционально-стоимостного анализа. / Под ред. М.Г. Карпупина, Б.И. Майданчика.- М.: Энергия, 1980. -176 с.

74. Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов / Под ред. В.Ф. Казмиренко.- М.: Энергоатомиздат, 1984. -240 с.

75. Удерман Э. Т. Метод корневого годографа в теории автоматических систем. М.: Наука, 1972.-448 с.

76. Малеев Е.И., Парфенов Е.М., Соловьев А.С. Организационное обеспечение автоматизированного конструирования РЭА.- М.: Радио и связь, 1985.-136 с

77. Т. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 831 с.

78. Тихонравов А.В. «Разработка информационно-измерительных и управляющих систем координатно-измерительных машин и измерительных роботов».

79. ГОСТ 26228-85. Гибкие автоматизированные производства.

80. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы./ В 14 кн. Кн. 13. В.Н. Давыгора. ГПС для сборочных работ. Практическое пособие. / Под ред. Б.И. Черпакова.- М.: Высшая школа, 1989.- 110 с.

81. Соколов О.А. Контурные системы числового программного управления станками и промышленными роботами.- JL: ЛПИ, 1982.- 80 с.

82. Овнакян И.О. Использование комплектного оборудования с открытой архитектурой для создания систем с ЧГГУ. // Научно-исследовательские работы в области станкостроения. М.: Тр. ЭНИМСА. Под ред. Б.И. Черпакова. 2000. - С. 39-48.

83. Чиликин М.Г., Юпочев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979. - 616 с.

84. Коровин Б.Т. Системы автоматического управления промышленными роботами и манипуляторами. Л.: ЛЭТИ, 1981. - 82 с.

85. Слепцов В.В., Картавцев В.И. Основные задачи проектирования информационно-измерительных систем робототехнических комплексов сборки. //Сборник научных трудов. "Точные приборы и измерительные системы." М.: МГАПИ, 2000.- С. 91-93.

86. Цапенко М.П. Информационно-измерительные системы. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 384 с.