автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Основы синтеза высокоточных систем автоматического управления станочным и сборочным оборудованием

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од

На правах рукописи

ГАЛИЦКОВ Станислав Яковлевич

УДК 621.952.5 ( 0.88.8)

ОСНОВЫ СИНТЕЗА ВЫСОКОТОЧНЫХ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНОЧНЫМ И СБОРОЧНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Специальность 05.13.07 — Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара — 1994

Работа выполнена в Самарском государственном техническом университете.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Ведущее предприятие: Акционерное общество по выпуску

большегрузных автомобилей «КамАЗ».

на заседании специализированного совета Д 063.16.01 при Самарском государственном техническом университете по адресу: 443010, г. Самара, ул. Галактионовская, 141, ауд. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_ 12 » Ои 1*4 Л 1994 г.

профессор Рапопорт Э.Я.; доктор технических наук, профессор Соколовский Г. Г.; доктор технических наук, профессор Гришанов Г. М.

Защита состоится « _1994 г. в / " час.

Ученый секретарь специализированного совета к. т. н„ доцент

0Б1ЦАЯ ХАРАКГЯЕ'ЮТКА РАБОТУ

Актуальность темы. Современное прецизионное маиинострое -[ие предъявляет все возрастающие требования к технологическом йдежности (точности, долговечности но точности и производитель-юсти) станочного и сборочного оборудования (ССО) - прецизионным ¡тайкам, координатно-измерительяым мааинам, пропиленным роботам, :борочно-монта;:а1ыи моделям и т.п. Важнейшим направлением в ре -юшш этой проблемы-якляется совершенствование существующих и юздание новых высокоточных смотал автоматического управления ,ВТСАУ) этим технологическим оборудованием. Основное £ункцио -ильное назначение ВТСАУ состоит в :

управлении движением рабочих органов ССО в позитоиных и иедавшх режимах с шсоюама дшш::чее;\ами локазателяш качества;

управлении положением элементов несущем системы ССО, обес -¡ечиваэщим ее инвариантность к основным возмущениям;

управления силовыми параметрами технологического процесса четаллообработки СЛО) или с борта (СБ);

Енедренин систем прямого цифрового управления ССО. Известными в отечественном и зарубежном машиностроении методами и средствами по повышенна точности ССО эти функции в ¡о/шом мере удовлетворить не удается. Это обусловлено, прежде-зсего, отсутствием адекватных математических моделей объектов 'правления ВТСАУ; научно обоснованных алгоритмов управления процессами в ССО; методов синтеза и лл.галерного проектирования ЗТСАУ, учитывающих специфику ССО.

В этой связи весьма актуальные является создание БТСАУ пря -юго цифрового управления ССО, использование которых позволяет ;ущественпо расыприть диапазон рабочих скоростей рабочих орга -10В станков и сборочного оборудования при одновременно;,! сниже -ш динамических нагрузок в :аше.<я?ичвсках цепях их приводов; )беспечмть шиярчаштооть элементов несущей системы к основным юзму щепшг,«; погасить качество и аролззодательаость технологи-юского процесса, в частности - сборка резьбовых соединений. ЗОЖИ'УПЯОСТЬ ЭЧИХ ИСПХОДОП ОТУ/АГГ.вТ ПОНЧО В03:Ю'"Ч0СТИ в повыше-шн к швеи 'точности ССО, а уауллчиии! его и рои ч водите дьяоехя, |рнме:1епия па этом оборудовании бочое нрогресошшх техиологи-иск'Л процессов. Очевидно,что ;-,о:щуреатиосносоЗность ССО, ос -юедеиного такими ВТСАУ, существонно повысятся.

В данной диссертации разрабатывается и исследуется один из наиболее эффективных путей решения указанной проблемы, вклю -чая разработки математических моделей объектов "управления ВТСАУ, развитие новых подходов к синтезу рассматриваемого класса сис -тем управления и их практической реализации.

В области теории и практики автоматического управления высокоточными системами-, станковедения и автоматизации сборки ав -тор опирался на имеющиеся в этих направлениях работы.

Поставленная задача решалась в рамках комплексной научно-технической программы Минвуза РСФСР " Оптимум "; грантов Госуда^ ственного комитета Российской федерации по высшему образованно по фундаментальным исследованиям технологических, проблем авиастроения и «осмичеокой техники ( й гос.регистрации 01940005468) и по исследованиям в области машиностроения ( № гос. регистрации 01940005503); б соответствии с комплексными планами работ Самарского станкостроительного производственного объединения, АО " КАЖЗ ", Поволжского отделения Российской Инженерной Академии, НШРавтопрома.

Цель работы - повышение технологической надежности станоч -ного и сборочного оборудования путем разработки теории eio систем управления с высокими динамическими показателями качества и создании на ее основе инженерных методик проектирования и технической реализации указанных систем.

Исследования проведены применительно к металлорежущим ста} кам особо высокой точности класса С, промышленным роботам и технологическому процессу сборки резьбовых соединений. Однако полу1 иные результаты могут быть использованы при создании и ycoBepmei ствованин и многих друрих классов ССО.

Указанная цель определила следующие основные задачи дис -сертационной работы:

- разработать концепцию построения высокоточных СИ, aanpaj ленных на повышение динамического качества ССО;

- осуществить классификация объектов управления ВТСАУ, и разработать математическое описание этих объектов управления;

- разработать методику структурного синтеза и параметрической оптимизации лозиционно-следящих систем прямого цифрового управления;

- разработать метод декомпозиции многомерных систем управ-

ления элементами несущей системы ССО с учетом особенностей динамики объектов управления;

- разработать алгоритмы управления и методику структур -ного синтеза систем автоматического управления технологически -ми параметрами сборки на примере затяжки резьбового соединения;

- провести экспериментальные исследования ВТСАУ и раз -работать вопросы их практической реализации.

Методы исследований определялись постановкой решаемых задач. Использовались методы дифференциального и интегрального исчисления, операторный метод и метод частотных характеристик, метод гармонической линеаризации, экспериментальные методы ис -следований объектов и систем управления.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том,что разработаны:

1. Основы теории синтеза высокоточных систем автоматического управления станочным и сборочным оборудованием.

2. Оригинальные метода идентификации многомерных упр/го-дисснпативных'объектов управления с распределенными и сосре -доточенными параметрами.

3. Динамические структуры и математические модели объектов управления станочного и сборочного оборудования.

4. Метода структурного синтеза и параметрической оптими- • задай регуляторов многоконтурных систем с одной измеряемой ■ координатой применительно к лозиционно-следящим системам ССО.

5. Метод декомпозиции многомерных систем с попарно сим -метричной структурой.

6. Алгоритмы управления и методы структурного синтеза систем автоматического управления силовыми параметрами технологи -ческого процесса сборки на примере затяжки резьбового соединения.

Практическая ценность. На основании разработанной теории, проведения натурных испытаний и выполнения машинных эксперимен -тов созданы и реализованы в инженерной практике методики:

- построения обобщенной структуры взаимодействия ВТСАУ различных классов ( на примере прецизионного станка или сбо-рочно-монтаяного робота);

- синтеза структурных схем, а также получения аналитических выражений передаточных функций объектов управления ВТСАУ;

- проектирования I1CC в форме структурно-минимального электропривода (СМЭП) прямого цифрового управления с быстродействием,

на порядок превышающим известные САУ аналогичного класса;

- параметрического синтеза многомерных СУЭНС станка с по -парно симметричной структурой;

- использования методов синтеза СМЭП при проектировании двухдвигательной САУ движения поперечеяы станка портального типа;

- разработки программно-математического обеспечения и его технической реализации для трех классов ВГСАУ;

кроме того, разработаны алгоритмы:

- автоматического управления затянкой резьбового соеди -нения;

- исследования на ЭШ динамики объектов управления и вы -псянения многовариантного параметрического синтеза ВТСАУ CG0;

а также предложены новые оригинальные устройства для циф -ровых HGG, СУЭНС станка и систем автоматической сборки резьбо -вых соединений.

Реализация результатов работы. Основные теоретические по -ложения и практические рекомендации работы внедрены в промыт -ленность, использованы в научно-исследовательских и проектных организациях, в учебных институтах:

- при разработке и создании микропроцессорной системы управления координатно-шшфовальным станком 32К84 и системы автоматической компенсации силовых деформаций станины станков 2455 и 2458 ( Самарское станкостроительное производственное объ динэяие (ССПО) г.Самара);

- при разработке и создании микропроцессорной системы уп -равлеяия двухшпиндельным гайковертом K-AME54/I6 - 5HW 21-50 (станкостроительный завод АО КАМАЗ );

- в виде пакета прикладных программ ДИМЯИНС по расчету динамики объектов и высокоточных САУ ССО (ССПО, СамГГУ);

- в виде единичных образцов стендов для опытного опреде -ления статических и динамических характеристик объектов и сис -тем управления прецизионных станков (ССПО) и сборочных модулей (станкостроительный завод-АО КА!«1АЗ);

- в виде учебных лабораторных стендов (филиал кафедры АУШ ТП СамГТУ на ССПО);

- в виде учебных пособий "Динамика электромеханически!? ис-пмнительных систем прецизионных станков и роботов", " Системы

управления прецизионными станками и роботами", "Методы анализа качества электромеханических систем управления промышленными установками", которые используются при подготовке инженеров специальности 2105 в СамГТУ.

■ Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуздались на Всесоюзном научно -техническом совещании "Автоматическое управление электроприводам! и электромеханическими системами (Тольятти, 1974), Всесоюзной научно-технической конференции " Динамика станков " (Куйбышев,1980); научно-техническом семинаре института технической кибернетики Вроцлавского технического университета (Вроцлав, Польша,1985); 17 Всесоюзном'совещании по робототехническим системам (Киев,1987); Всесоюзной 'научно-технической конференции "Динашка станочных систем гибких автоматизированных систем " (Тольятти, 1988),Всесоюзном научно-техническом совещании " Проблема управления промышленными электромеханическими системами" (Ульяновск, 1989) .•Дальневосточной региональной научно-практической конференции "Совер-ценствование" электрооборудования и средств автоматизации тех -1 алогических процессов промышленных предприятий " (Комсомольск --на-Амуре , 1989); XI Всесоюзной научно-технической конференции ю проблемам автоматизированного электропривода (Суздаль,1991); научно-технических семинарах, проводимых Ленинградские Домом научно-технической пропаганды " Разработка и создание автоматази -кованных систем упраачения электромеханическими устройствам ро- • >отов и манипуляторов " (Ленинград, 1966), "Электропривод с цифровым и цишроаналоговым управлением " (Ленинград, 1991, 1992) ; Республиканской научно-технической конференции " Совершенстзошние :ушествующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и >борудования в машиностроешш" (Могилев, 1991); региональном •е:::отраслевом семинаре "Автоматизация информационных, тенноло-'ическах и управленческих процессов " (Самара, 1991); I созеца-ыи "Новые направления в теории систем с обратной связью " (Уфа, :9ЭЗ), научно-технической конференции с международным участием 'Проблеш электротехники" (Новосибирск, 1993), научно-техническом •ешнаре "Современна!! регулируемый электропривод малой и средней юдаости па основе интеллектуальной сшобол электроники и микро-роцессориых средстз управления (Лосква, 1994), на международной аучно-технической конференция" Новые за^ордецвошше технологии I образовании " (Виадакавказ,1994), на научно-технических кон-

ференцаях и семинарах СамГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 60 пе -чатных работ, в том числе 3 учебных пособия, получено 22 авторских свидетельства на изобретения.

На защиту выносятся:'

1. Концепция и методология создания высокоточных САУ, обеспечивающих повышение технологической надежности (точности, производительности, долговечности по точности) станочного и сборочного оборудования. Обоснование эффективности применения устройств управления для создания конедрентноспособного технологического .оборудования.

2. Обобщенные и упрощенные математические модели объектов управления с учетом упругодиссипативных свойств, многосвязнос-ти, нестационарности и нелинейности кинематических цепей приводов, элементов несущей системы и технологических процессов станочного и сборочного оборудования.

3. Новые подходы к синтезу и технической реализации высокоточных САУ станочного и сборочного оборудования.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и' заключения, изложенных на 260 страницах машинописного текста, списка использованных источников из 198 наименований на 22 страницах и содержит 74 рисунка и 22 таблицы. Общий объем работы 414 страниц сквозной нумерации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель и основные задачи работа, характеризуется научная новизна и практическая значимость подученных результатов, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе определены основные задачи автоматического управления прецизионным станочным и сборочным оборудованием. Показапо.что проблема повышения технологической надежности ССО мо;,гет быть эффективно решена путем оснащения этого оборудования конечным множеством ВТСАУ. Предложено эти системы классифицкро-.вать по следующим основным признакам: функциональное назначение, тип силового двигателя, структурное построение, число управляемых координат, ввд технической реализации регуляторов.

По функциональному назначении предложено выделять три сласса систем: позиидонно-следащие системы (ПСС) рабочих орга-юв станков и промышленных роботов; системы управления, элементами шсущей системы (СУЭНС) станка; системы управления силовыми |араметрами (СУСП) технологического процесса сборки или мета-шо->б работки. Этот ююссиуикациошшй признак положен в основу ком -юзиционного построения диссертационной работы.

Проведенный анализ ССО показал,что в зависимости от решае-шх технологических задач и конструкции оборудования оно может юнацаться этими "системам! в различных сочетаниях. Характерными фимерами ССО, где одновременно используются БТСАУ всех трех клас-юв янвдэтся прецизионный координатно-расточноы станок или вы -юкоточный йборочно-монтажный робот. Зля этого примера разработана >6обценная структура управления технологическим процессом ( метал-:ообработки или сборки) с помощью одновременного взаимодействия ¡истем всех трех классов.

Определим в базовой системе координат станка текущие поло-;ения детали-и инструмента векторами Ss и Ту , соответственно, правление инструментом носит двойственный характер: он ориенти -уется в пространстве (вектор Ту) , и, во-вторых, ему прпдаэт-я условия для формирования некоторых силовых технологических араметров МО и СБ - вектор ST

Показано.что задача автоматического изготовления на ССО зделия (путем металлообработка или сборка) с показателями ка -ества, формируемыми задающим вектором 0з , в условиях, ког-а технологический процесс (ТП) и станок подвержены действия ектора возмущений F , сводится к такому ^автоматическому огласованному управления векторами S& , Tj- и Sr , при ко-ором вектор Q выходных координат ТП будет оставаться внутри бласти £»оп допустимых отклонений от Я.з : Q. - Qj ^ ¿ion .

Отмечено, что решение этой задачи в прецизионном ССО в начительной мере осложняется тремя факторами: существенным даянием на Ss и Ту деформаций несущей системы ССО, срав -ктельно низким динамическим качеством позивдонно-следящих истем и (применительно к автоматизации сборки) отсутствием йфективных способов и систем управления, в частности - сбор-í резьбовых соединений, позволяющих автоматически собирать зделие со стабильными силовыми показателями качества, яв -

ляющишся элементами вектора 0. .

Выделяя в станке конечные последовательности и

{]Зт} элементов несущей системы, посредством'которых происходит -движение детали и инструмента, рассматривая эти движения в проективном пространстве и вводя известные допущения, показано, что

а = К (§,. + а , Тг^дТ^лГА , бт) Рт„ , (2)

где , & Зд (и лтр , йТ^ ) - векторы, харак -

теризуощие отклонение положения детали ( и инструмента) вслед -ствие помех от деформаций несущей система станка, и погрет -ностей ПСС, соответственно; , - математические мо-

дели ТП по отношены» к управляющим и возмущающим воздействиям.

Показано,что для оптимального решения задачи (I) с многомерным объектом (2) в условиях обеспечения простоты технической реализации устройств прямого цифрового управления ВТСАУ ССО це -лесообразно на-1-ом этапе синтеза осуществить декомпозиция многомерной системы управления ССО. Основой декомпозиции являются выполнение условий

а?* , о^ (3)

ДЙд , л^ - 0, (4)

при которых разрываются связи ПСС через несущую систему станка. Сформулированы задачи синтеза высокоточных систем прямого цифрового управления трех рассматриваемых классов, решение которых обеспечивает как достижение условий декомпозиции, так и эффективное выполнение задачи (I). Показано, что предложенный вариант декомпозиции позволяет с общих позиций осуществить синтез ВТСАУ для любого станочного и сборочного оборудования.

Вторая глава посвящена разработке математического описа -ния трех классов объектов управления ВТСАУ ССО: I) электромеха -нические исполнительные устройства рабочих органов прецизионных станков и промышленных роботов, 2) элементы несущей системы станка, 3) технологический процесс сборки на примере затяжки резь -бового соединения.

Анализ конструктивного исполнения и технологической налрав -ленности этих объектов показал,что всех их объединяет наличие

упругодиссипативных звеньев" и многосвязность. Это позволило рассматривать указанные объекты о единых методологических позиций.

Математическое описание объектов первого класса выполнено на примерах станков координатно-расточной группы 24К40, 2А459 , 2455 и промышленных роботов ПР 601/60, ТУР 10. В общем случае объект управления является многомерным, он рассматривается в виде последовательного соединения матричных динамических моде -лей V,0 I , отражающих информационные связи медду

входным вектором - вектор напряжений % , подаваемых на двигатели ( в случае Двигателей постоянного тока), и выходными: векторами токов 1я и угловых скоростей ¿5 двигателей; вектором координат объекта, измеряемых датчиками положения, и вектором Ц, , характеризующим положение подвижных органов в рабочем пространстве станка или робота:

Тя-ад0«,, «-"ЙГ/Ь, (5)

В прецизионных станках ф = . Модель присуща, в основном, тем манипуляторам, где в силу конструктивных особенностей используется косвенное измерение положения оконечных звеньев.

Разработаны математические модели сепаратных каналов многомерного объекта и модели межканальных связей. Модели сепаратных каналов представлены в виде расчетных схем, уравнений дви -кения и динамических структур.

Показано, что в прецизионных станках при выполнении условия (3) влиянием .межканальных связей в объекте (5) мокно пренебречь. Получены аналитические выражения межканальных связей в манипуляторе, показано,что они выражаются в изменении вали -щш моментов инерции и статической нагрузки сепаратных ка — налов. Наиболее существена вариация 0и ( о учетом изменения лассы рабочего органа). для. переносных степеней подвилшости, и достигает порядка 30 для 1-ой и составляет 3-4 - для 2-ой и 3-ей степеней подвижности.

Установлено, что рассматриваемый класс объектов описывается дифференциальными уравнениями высокого порядка, ему присуще наличие нелинейных звеньев и нестационарноеть параметров. Поэтому уш его исследования применен метод частотных характеристик. С этой целью разработан пакет прикладных программ (ШГО) ДОМИНО, который позволяет рассчитывать частотные характеристики много -

контурных ( еозмог.шос- число контуров не менее 100) линейных, а такяе нелинейных (.для которых примени;.! мс-тод гармонической ли -ноаризацкп и число нелинейных звеньев ограничивается одним) динамических систем.

Рассчитано семейство частотных характеристик IV,0 (¿со ),..., У° ( }(*> ) линеаризованных моделей всех шести исполнительных устройств ПР 601/30 при наибольшем и наименьшем значениях инерционной нагрузки. Проведена опенка нестационарности объекта.-Показано,что неохваченная обратной связь» по положения часть

( ¡и) ) объекта преютааяяет собой динамическое звено с ярко вырадешшми колебательными свойствами. Установлено,что в области существенных частот исполнительные системы робота монно представить упрощенными моделями, соответствующий двух - или трехмассовым механическим системам.

Расчет частотных характеристик привода стола станка 24К40 выполнялся при вариации наиболее нестационарных параметров: Семейство ( ¿о) ),... , УГз0 ( ¿оО ) дополнено характеристикой всего объекта

= X (}*) / ия Цш./6)

здесь х - с^, . Установлено,что при частотах до 2,3 дек (область существенных частот ПСС, синтезированной в 3-е2 главе) разброс характеристик не превышает 5%, поэтому объект иошо считать квазистационарным, а это динамическая модель (6) описывается п ере дат оча он (Ту нкцие к

т г / \ _ Х(Р> - _Ко_ . СУ)

иЯ(р) " р(Т,р+1)(Г2р+1)

Сравнение расчетных и экспериментальных частотных харак -теристик механической части привода стола станка 24К40 показы -вает, что разработанная математическая модель адекватно описы-Еает динамические свойства объекта.

Разработана структура трехмассовой упругодиссипативной системы для обобщенной модели исполнительных устройств станка и робота. Получены вы ранения У/?(р) = 1я(р)/Уя (р), Щ (р) ~ - ^(р)/ 1я (р) » которые по форме представления подобны из -вестным моделям двухмассовой системы. Кроме того, получена пе -редаточная функция всего объекта

м6<р__С (Т.рч- 1)(ър + 1) 8)

ияСР1 СФР Лгср)

где ЛКр) - т/6р5 + т/,р* + т^р« + Г/|рЧ + ър . }>

Тгс = ¿(Т!.Т*.Г».Тм-,<?*)•

Здесь: Т, , Тг - упругодиссипативные, Т3 , Тм - электромагнитная и электромеханические постоянные времени; Ы, , , р и С*-относительные коэффициенты инерционностей ( »¿^ ^ =х) и упругих свойств ( С* = С»/С/) объекта, Сф- конструктивный коэффициент двигателя.

Анализ семейства частотных характеристик объекта показал, что АЧХ звеньев ..ЭДд(]ал) имеют ярко выраженные и по-

вторяющиеся в каждом звене всплески. Это свойство многомассовых объектов, как известно, значительно усложняет синтез и, зачастую, не позволяет создать высококачественную ПСС в виде системы подчиненного регулирования. Вместе с тем, установлено, что частот -ные характеристики исего объекта ЩС^ш) при прочих равных уо -ловиях представляют собой достаточно гладки кривые.

Разработаны динамические модели ( в виде частотных характеристик) исполнительных устройств при учете одной из основных -нелинейностей - трения в направляющих.

Представлен класс известных ( в том числе и разработанных с участием автора диссертации) математических моделей объектов управления элементов несущей системы станка: станлна, оснащенная комплексом гидродомкратов ; ползун на гидроразгрукенных направляющих; поперечина, управляемая двумя исполнительными двигателями. В диссертации рассмотрена станина, оснащенная комплексом гидродомкратов, как наиболее характерный объект этого масса.

Показано,что ее силовые деформации как совокупность изгиба и кручения с учетом конечной жесткости опор станка, описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Получены передаточные функции этих процессов как динамически объектов с распределенными параметрами, например изгибине деформации среднего сечения станины от сила N описываются выражением

где гпв - масса и коэффициент рассеяния энергии механических колебаний на единиц? длины станины, В - модуль упругости, 3 - момент инерции сечения, £ - пролет между опорами станины. Анализ показал,что в области частот, характерных для станков, эти математические модели мокно аппроксимировать звеньями со сосредоточенными параметрами.

Установлено,что компенсация силовых деформаций станины с требуемой точностью может быть выполнена только путем применения нескольких управляемых домкратов, расположенных вдоль линии на -правляющих в среднем и торцовом сечениях станины.

Выявлено, что установка гидравлического домкрата существенно влияет на характер динамики силовых деформаций. Построены структуры и получены передаточные функции станины с учетом гидродом -крата по отношению, как к управляющему, так и возмущающему воздействиям.

Показано,что движение исполнительных элементов связано между собой через тело станины, в результате чего она с ком -плексом гидродомкратов является многомерным объектов управления. Рассмотрена структура, в которой число п управляющих воздействий Ре (датеяне рабочей жидкости в домкрате) (¿6 I,...,п) равно числу выходных координат (силовым деформациям в точках компенсации). Получены выражения передаточных матриц многомерного объекта по отношению к вектору управлений

УСр) =

ТлГиСр) УГ«Ср) V« (Р)

¥г\ (р) ¥22 (р) ^з(р) ШР)

V« (р) ^ (р) >Ги(р)

(р) р) Ш (р)

рср),

(Ю)

где у(р)- вектор выходных координат, и к вектору возмущений /V . Получены собственные передаточные функции объекта, которые можно аппроксимировать звеньями третьего порядка по отношения к'воз -

муиению и апериодическими - к управлению :

тг г \ - ' __' /ттч

,^«ИСР) - - (Тнор + 1)(Т*р2-» + 0 '

Фши (Р) - У и<р)/Р; С(>) . = К,« / (Т„ р + 1) .

Значения постоянных времени для станка 2455, определенные в результате экспериментальных исследований, близко совпадают с расчетными и составляют Тоа=0,64с, Тно=0,18с, Т* =2,5.10_2с, £ =0,1. Показано,что передаточные зункции связей отличаются от (II) только коэффициентами передачи.

Отмечено,что симметричность конструкции станины и расположения домкратов приводят к попарно симметричной структуре объекта, например, для станка 2455 имеем : УцСр) = "Н^лСй),

Чг(р) = ¥г<(р) = , ЩгСр) = Ун <Р) =

= = Щ^С р) " Щ,(р) = = Щ,<(>) = V* Гр).

. Установлено,что вывод о попарно симметричной структуре объекта управления справедлив и по отношения к другим объектам из рассматриваемого класса.

Математическое описание для третьего класса объектов уп -равнения осуществлено в два этапа. На первом выполнена идентификация сборочного процесса соединения деталей резьбовыми элементами. Здесь за входную координату выбран угол поворота резьбовой детали, а за выходную - контактное давление с^, в стыке соединяемых деталей, усилие (1 или момент М затяяки. Показано, что объект является упругодиссипативннм; ему присуще явно выраженные нелинейность и нестационарность параметров. Установлено, что причиной нелинейности является, в основном, степенная зависимость контактного давления в стыках соединяемых деталей и витков резьбы от 0. . Нестационарность обусловлена значительной вариацией коэффициентов трения в резьбе и по торцу гайки.

Установлено,что при сборке резьбовых деталей средних габа -ритов инерционностью упругодиссипативных явлений в стыке можно пренебречь, при этом связь между углом поворота резьбозой детали и усилием (или моментом) затяжки становится безинерционной:

На втором этапе разработана математическая модель резьбо-завертывающего модуля в режиме затяжки как совокупности исполнительного двигателя и кинематической цепи передачи вращающего момента, нагруженных возрастающим по выражению (12) моментом затяжки. Разработана структура электромеханического резьбозавер -тыващего модуля, на основании которой найдены его силовая и моментная модели:

1Лч Ай(р)_, у»",. аМ(р)_ к|й (13)

гДе 4з(р) = тэтмтрс р + тмтрс

. 9И г С! Л х I г л* - ¿0 1 Сф ,»м Сф

здесь Тре =(Сф)г/(?я Км* , - угол трения в резьбе, 4_- коэайициент трения по торцу гайки. Их анализ показывает,что

* * 4м м

параметры объекта Кзс и Тр<! нелинейны и нестационарны.

Выполнено математическое описание затяжки пневматическим резобозавертываощим модулем с ротационным двигателем. Показано, что в этом объекте управления нелинейность и нестацаонарность процесса формирования стыка дополняется существенно нелинейными характеристиками двигателя. Разработана динамическая структура объекта. Показано,что с известными допущениями объект мо::шо представить линеаризованными моделями:

(14)

«ср) = тр^ = А:<р)» ^змСР)= *

где р, - давление воздуха на входе двигателя,

А«(Р)» (т,р + 1)(т,р + 1) , - Ээ/кр* .

здесь

Т,,4 - 3/(Вк 1д0 ± - ЗКреъК**.') ,

кре»- коэффициент передачи редуктора, 3 - момент инерции, Вк' 2а- конструктивные коэффициенты двигателя, со0 - значение

угловой скорости двигателя в окрестности точки ляиеарнзарди.

В третьей главе изложни теоретические основы структурного синтеза и параметрической оптимизации почя1тгшо-ся<здяашс «истом (ПСС) ССО. Показано,что сформулированным в 1-ой главе задачам синтеза в полной мере соответствует многокоитурная система с одном измеряемой координатой (ЖЮЖ), в качестве которого ис -пользуется угловое или линейное перемещение рабочего органа объекта управления. Установлено,что такой подход придает ПСС ноше свойства и преимущества: система становятся астатлчло;; ко всем по..^хам в контуре обратной свази; существенно пошлется ее быстродействие (на порядок по сравнению с аналогичными ПСС, вы -полненными в виде систем подчиненного регулирования); из структуры и конструкции системы исключаются датчики скорости л тока; создаются возможности высоко эффективной реализашга пряного ця»3 -рового управления этими системами и, соответственно, цифрового управления сташсом, роботом или сборочной установкой .

Определены общие характеристики ЖЮИК. Показано,что в ос -нову синтеза ее каскадно включаемых регуляторов положен принцип последовательной компенсации одной из наибольших постоянных времени объекта (для первого ковлура) я (для последующих) нзлболь-лей постоянной времени вновь образуемых замкнутых контуров, потребуем, чтобы синтезируемые регуляторы обеспечивали при этом: астатичность системы ко всем помехам, охваченным обратной связью; монотонность переходного процесса выходной координаты системы в условиях обеспечения предельно достихшмого быстродействия и шшимума числа регуляторов. Введено понятие идеально;! .'.'¡С01Ж , динамические свойства которой описываются апериодическим звеном с малой постоянной времени, величина которой не зависит от пара -метров объекта управления.

Для (т+1) - массового упругодисслпативиого объекта управ -

пения

Ы / _ Х(р) = Ко ВоСР)

ЦяСр) р ДоСР) (15)

(где В„(р) и До(р) -полиномы т -го и п-го порядка, т < п ,

в„(р) = £о, д0(р) = О" V4-* 1)

¡ч

выполнен параметрический синтез трех типов ЖОИК с ПД - и ПИ-ре -гулятораш ^(р) = ^(тчмР + 1)) /?4(р) = . Для них нал -

деш вырахения передаточных (функций

Ы Ггл 1 6ек< Р) • (1Б)

АмкСр)

где л - тип МСОИК А£„(р) , 8ек<р) - полиномы С - го , контура; Км - коэффициент звена обратной связи, £ - число контуров МСОИК. Показано,что 8?к<р)=60Ср!П(т(и±р+^ , а полином /¡ДсСр) при использовании ПД -регуляторов принимает вид

2 (17)

К«1<«ПК(

/!! / « «н у ~ Г у

м*(р)=г Т7ТГ *

к.« ЛХ

4=1

^(МЖ

а при использовании ПИ-регуляторов:

£«- - в,.(й{п(ти,р) + с»

Ко Кве К, 1 I Ю

+ [П(т^Р) • П СтПАЦр -1)] - П р- 0} .

Установлено,что использование структуры МСОИК, вызывает уменьшение всех постоянных времени характеристического полинома Д„(р) объекта в к.1<:,еПк«/ти раз в системе I типа, а также в Ко Кое и в 1<1к«к,/11ГИ< раз в системах Ж-П и Ж~Ш

типа, 1?рогле того, происходит перевод этих уменьшенных постоянных в коэффициенты полинома Амк(р) при степенях р на два больше (типы МК-1 и Ж-П) и на £ больше (тип Ж-Ш), чем они стоят в полиноме Д„Ср). Таким образом, происходит существенное ослабление влияния параметров (особенно нестационарных) объекта на динамику МСОИК.

Проведенные экспериментальные исследования системы подтвердили ее низиуэ чувствительность к вариации параметров объекта и регуляторов.

Показано,что структура МСОИК может быть использована для управления не только астатическими, но и статическими объектами.

Анализ МСОИК применительно к объектам управления,рассмот-

зенным во 2-ой главе, показал,что в подавляющем большинстве кон-;трукторско-технологических ситуаций число контуров МСОИК можно ¡низить и довести, до двух минимально необходимых. Дчя такого шасса ПСС введено понятие структурно-минимального электроприво-са (СЯ).

Установлено,что значительным достоинством СПЭП является федельно простая возможная структурная и конструктивная реали-¡ация прямого цифрового управления ПСС. Этому способствуют раз->аботанные ( с участием автора диссертации) и защищены а.с. на :зобретение цифровые модуляторы для управления двигателями по-тоянного и переменного тока. Применительно к объекту управления 7) разработано математическое описание цифрового СЛШа, найдено аражение его импульсной передаточной пункции

W-, f= J- - JSC-__Z(az*+Bz+C) ш

CMW км Гц 2« + a,zJ a2z* + asz + a<

де kp - добротность внутреннего контура СМЗПа, Тч -постоянная ремени интегрального регулятора, а коэффициенты а , СХи а.г , QSt , 8 и С функционально зависят от параметров объекта, регу-яторов и вычислительного устройства. Исследование устойчивое -и системы (20) позволило найти условия параметрического синте-а цифровых регуляторов. Показано,что динамические характеристики ■ЛЭПа улучшаются при сокращении периода замыкания цифровой'сис -эмы, когда в системе выполняются условия теоремы Котельниксва -Иеннона. Поэтому далее цифровой СЛЗП рассматривается с извест-¿ми допущениями как квазинепрерывная система.

Найдены области достигших показателей качества управления ЛЗП в пространстве его параметров: Т„ , кр и постоянной вре -5ни Т| объекта (7). Установлено,что этот результат имеет бальзе практическое значение, особенно для прецизионных станков, эи выборе оптимальных параметров регуляторов, обеспечивающих з зависимости от решаемой задачи) апериодический, монотонный ш колебательный процесс.

Рассмотрена методика синтеза регуляторов МСШК для наиболее (рактерных одно-, двух- и трехмассовых упругодиссипатишах объек->в управления. Разработан алгоритм синтеза ПСС по заданным подателям качества, который ориентирован на структурный синтез ютемы в виде СМЭП или с использованием минимального числа до-ишитеяьных контуров.

/

Синтезирован параллельный канал WK1Cp) передачи управ -ляющего воздействия, что придает электроприводу инвариантность к скорости и ускорении изменения задающего сигнала и, в конечном итоге, увеличивает контурную точность прецизионного CCJ. Предложен э££штаюннй вариант технической реализации инвариантного Ш1ЭП. Он заключается в расщеплении звена Wki (р) на два: WKZ(p) и WK5<p) .которые в совокупности с регулятором обеспечивают

выполнение соотношения Wid = Wicj ( R2 + Wi«) • В результате при использовании предельно простой технической реализации звеньев Wk£<P) и Wtcs(p)- и интегрального регулятора R^cp) можно скомпенсировать два, наиболее близко расположенных к мнимой оси, полюса передаточной функции второго контура СМЗПа. Разработана методика синтеза параметров звеньев WKZ<p) и W*s(p) • Она по -зволяет создать инвариантный СМЭП, динамика которого описывается алеркодпчленш звеном

WcM.„H(p)= Л-. 1 . (21)

Кос 'яр + 1

где постоянная времени Tg = (I + )-Tt , здесь Т| -малая

постоянная времени объекта управления; §7ioC - параметры звеньев wica и wks .

Установлено,что при оптимальных настройках величина Tg =1,18 Tt . Аналитически доказано и экспериментально подтверждено,что при прочих равных условиях полоса пропускания цифрового С;»1ЭПа (21) составляет 25 Гц при периоде тактового замыкания цифровой систе -мы Т =0,004с, достигая 32 Гц при Т =0,002с, что на порядок выше полосы пропускания аналогичного позиционно-следящего привода,реализованного как система подчиненного регулирования.

С целью обеспечения стабильного одностороннего позициони -рования рабочего органа поставлена и решена задача синтеза та -кой коррекции управления С.'ДЭПа на заключительном этапе позицно -нированяя t3B , которая обеспечивала бы при быстродействии,отвечающем настройки по условию (21), равенство нулю ошибки пози -цяонярованая £(£зв) =0. Здесь понимается,что заключительный этап наступает после того, как программно изменяющийся задающий сигнал Xj становится равным своему конечному значению. Найдено ограничение на скорость подхода рабочего органа к заданной координате. Синтезирован закон управления, на основании которого разработано оригинальное цифровое устройство импульсной коррекции

йодных сигналов цифровых регуляторов.

Структурная организация С1Л2П позволяет достичь точности эзиционирования 0,1 мкм при использовании датчика положения )ответству:ощей разрешающей способности. Результаты эксперимен-шьных исследований С/Щ подтвердили основные теоретические зложения.

Разработаны вопросы технической реализации цифрового СЫЭНа. эвизна и приоритет основных технических решений защищены 14-а зторскиш свидетельствами на изобретения. Разработана цифровая ютема управления на базе УЧПУ 2С42-65 координатно-шлифозальным ?анком 32К84, вк/точащая в себя четырехкоординатяый цифровой !Ш. Создан опытно-промышленный образец СМШ на базе станка 1К40. Акт его испытаний приводится в приложении к диссертаиди.

В четвертой главе излояены вопросы параметрического син -¡за многомерных систем управления элементами несущей системы !УЭПС) станка. Выполнен анализ известных СУЭНС прецизионных 'анков: система автоматической компенсации силовых деформаций ¡АКСД) станины, система автоматической стабилизации сближения > шравяяэщих (САССН) стола и системы автоматического управления »пкеняем поперечины (САУДП) станка портального типа. >казано,что элементы несущей системы, не обладающие абсолютной ¡сткостко, требуют, как правило, попарно симметричного прилохе-:я управляющих воздействия и, соответственно, шогомерной САУ !САУ) с попарно сишетричной структурой. Показано,что 1.1САУ опи- 'I шаются следующими у ращениями:

Объект управления

у(р) » [н(р) + м(р)]РСр) + W0н(p)/VCp)J (22)

регулятор

РСрЗ

и вектор ошибок

л У (р)

,е У3(р) , У <Р> , л У Ср) , Р (р) , Д7(р) -векторы зада:о-х воздействии, регулируемых величин, их отклонения, управдя:)-х воздействий и возтдущеняй; Н<р) , М Ср) - передаточные мат-.цы, описывающие прямые каналы объекта и связей, Н(р)+ мср) = Т^Ср), ;есь УГ* (р) - квадратная передаточная матрица объекта по отно-

= ЯСрЗаУСр)

(23)

= У3(р) - У<р),

тенив к вектору управляющих- и ( W0M(p) ) возмущающих воздействий; R(p) - диагональная .передаточная матрица регуляторов. Размер матриц определяется числом п управляемых координат.

Сформулирована задача декомпозиции ЫСА7 с ПСС, заключающаяся в нахождении условий, при которых исследование 1ЛСАУ можно свести к исследованиям одноконтурных систем. С этой целью путем решения матричных уравнений системы найдена диагональная пере -даточная матрица Шр) влияния многомерности на сепаратные каналы. Ее элементы - передаточные функции звеньев Wni , включае -мых в ¿- ый сепаратный канал и учитывающих влияние (n —I) каналов МСАУ на i-ый. Отмечено,что в матрице П<р)такяе имеет место симметрия, что позволяет свести исследование четырехмерных CAKCJ и САССН к исследований двух, а двумерной САУДП - одного сепаратного канала (с учетом звена Wn¿ ).

Найдены (с учетом особенностей объектов управления) ана -лятические выражения Wnc для систем рассматриваемого класса. Показано,что эти выражения имеют достаточно простой вид и удобны для практического исследования статики и .динамики МСАУ с ПСС,

На основании результатов декомпозиции разработана методика параметрического синтеза регуляторов и аналитического конструирования объектов управления МСАУ с ПСС, позволяющая эффективно использовать характеристики многомерного объекта для повышения-качества управления элементами несущей системы станка.

Теоретически показано и экспериментально подтвержден о, что разработанный в 3-ей главе цифровой СМЭП целесообразно использовать в СУЭНС, в частности - при синтезе дзухдвигательного электропривода поперечины станка портальногр типа. Такой подход позволяет на порядок (по сравнению с известными цифроаналоговым: системами) снизить динамическую ошибку двухдвягательного приво да и расширить (не менее, чем в 2 раза) диапазон рабочих ско -ростей поперечины.

Разработана цифровая система программного управления ком -пенсацией силоеых деформаций станины прецизионных станков типа обрабатывавший центр, где основная деформация станины обусловле на весом и положением шпиндельной бабки. Показано,что такое решение существенно упрощает конструкцию САКСД и повышает надежность ее работы.

Испытания технически реализованных СУЭЛС на станках, выпус

|

каемих Самарским станкостроительном объединением: координатно-иэмерительной машины 2455И (САССН стола) и коорданатно-расточных станков 2455 и 2458 (САКСД станины), показали их высокую эффективность в решении комплексной задачи создания станков класса С.

Пятая глава посвящена синтезу систем управления силовыми параметрами технологического процесса сборки на примере затяжки резьбозого соединения.

Динамика силовых параметров технологических процессов в ССО непосредственно определяет качественные показатели изготавливаемых деталей или собираемых изделий. Это обусловило развитие соответствующих систем упрааления. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты в создании САУ процессов металлорезания. Некоторое отставание в создании подобных систем в области автоматизации сборочных операций объясняется, презде всего, отсутствием необходимых математических моделей и трудностями в из -дарении' силовых параметров сборки, в частности - усилия затяжка.

В работе представлен один из возможных вариантов синтеза хифровах систем управления силовыми параметрами одного из основах этапов сборга резьбового соединения - затяшда. Он основан ia использовании структуры многоконтурних систем с одной изменяемо;: координатой и разработке и применении цифровых наблю -ртеле!] силовых параметров.

Отсутствие эффективных, удобных для практического применения методов непосредственного измерения усилия затяики привело с пси о :могшмз з акто.етических ;ст|х£ст:ш.-< разного рода костных методов оценки этого параметра: по моменту, углу пово -юта, градиентные метода. Показано,что погрешности этих мето -гов пе позволяют осуществлять автоматическую сборку с высокими качественными показателями.

Предложен (и защищен а.с. на изобретение) новый способ сбор-■_ч резьбозого соединения. При его разработке было использована .елклойпал зависимость деформации стыка усг = ксс^" .Осуществляя прчход от контактного давления cj,e к усилию Q. и моменту М атл:.<ки, получим

М » ( Sc^/kc4) у~* (24)

де площадь стыка St , экниваленч-ное плечо гд силы Q ,«аст-ость стыка Кс и показатель степени п - нестационарны и ,

зачастую, неизвестные параметры. Показано,что дважды дифференцируя (24) по У« и вводя в рассмотрение отношения м/ и

JU / W(M ' «Mir

аяЬ / .после несложных преобразовании можно освобо-

диться от этих параметров и подучить выражение

позволяющее вычислить деформацию контактного стыка деталей,соединяемых резьбовыми элементами,непосредственно при выполнении технологического процесса затяжки.

Этот результат стал основой дня построения цифровых наблюдателей усилия затяжки ДД-типа; цифровой наблюдатель, включает в себя даттаки момента и перемещения (или угла) и вычислительное устройство, реализующее зависимость (25) (в которой для зяачи -тельной части резьбовых соединений от линейного перемещения Усг могшо перейти к углу затяжи У ).

Бреда оке нны и подход синтеза алгоритмов наблюдателей затяз кки получил дальнейшее развитие в работах В.А.Николаева и А.В.Старикова, где разработаны цифровые наблюдатели типа /И и И. Проведенный в диссертации анализ точностных и динамических характеристик наблюдателей в условиях действия ограничений на разрешающую способность датчиков момента н угла поворота и возможность управ -ления гайковертом в реальном масштабе времени показал,что при практической реализации предпочтение следует отдать наблюдателю ЙД-типа.

П;)02::д(;н та-тз йззеспнх сгрукт.,;чга О/СП

затянга резьбового соединения.Показано.что зеем км присущ один общий недостаток - наличие перебега гайковерта после релейного снятия управляющего сигнала. Показано,что наиболее оптимальным решением структурного синтеза СУШ затянка .тзчяется применение разработанной з 3-ем главе многоконтурной системы с одной измеряемой координатой, в донцом случае- наблюдаемой координатой Q. . Выполнен параметрический синтез регуляторов этой системы для объектов управления, описываемых выражением (14).

Значительное внимание уделено вопросам повышения точности затягжи в ппевматичесхих розьбозавертавающих модулях. Простота и надежность этого сборочного оборудования обусловила его широко распространение в промышленности. Однако при релейном отключении -двигателя от пневмосетя происходит потеря управления технодогичо

кил процессом затлжк;;, что приводит к существенному снижения качества сборки,

С целью повышения точности собираемых изделий путем уменьшс-ния отклонения силового параметра затяжки (например, момента) от заданного значения сформулирована и ре:иона задача синтеза упреждающего корректарующогэ воздействия. Исследование динамики 'окончания затягаси в пневматическом рэзъбозавс-ртывадщем модуле позволили получить г.ю'лентную и скоростную модели процесса:

Игр -

ам » 111 ^ . . do +

ki>*s г СЫ КреЬ ° dt

з J. TZf<Pei did oCM , ,

4 "i^" o(F ыГ ^ыГ- (26)

Их анализ показал,что .для технической реализации цифровых наблюдателей момента м0, при достшенш которого необходимо релойно отключать пневмодвигатель наиболее удобной является модель (26). В работе предложено четыре типа наблюдателей: К -, ВД -, Ю1Д - и К1ДД - типа, из которых наиболее рациональным при практической реализации является т:ш КДД.

Разработана и технически реализована на базе УЧПУ 2C42-G5 цифровая система управления двухшлиндельным гайковертом типа К-АЖ 54/IG-5HW2I-50. Проведены опытно-промышленные испытания (акт испытаний в Приложении диссертация) системы на станко -строительном заводе АО "KAVIA3".

Результаты испытаний показали, что использование системы уменьшат моментную погрешность затяжки в 3,8 раза, а разработанная зле тема диагностики cdopiat с цифровой индикацией состояния затяжки существенно повышают эксплуатационные характеристики гайковертов.

. 3 А К Л Ю Ч Е Н И Е

В диссертации поставлена и реаена актуальная науччо-тех-лическая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение

- разработаны основы синтеза высокоточных систем автоматического управления, обеспечивающих повышение технологической надежности (точности, производительности и долговечности по точности) станочного и сборочного оборудования. Результаты работы апробировала практикой проектирования и успешно внедряются.

Б работе получены следующие основные научные результата:

1.Разработана математические модели объектов управления трех классов высокоточных САУ станочно-сборочного оборудования (ССО). Выявлено,что всем им присущи упругодассипативные харак -теристики, нестационарность параметров, нелинейность, а в ряде случаев и многосвязность. Построены обобщенные структуры объектов и их частные модификации, отвечающие конструктивно-технологическим особенностям ССО. Получены аналитические зависимости для определения параметров моделей управления, выполнена оценка адекв тности разработанных моделей. Это позволило успешно реализовать синтез ВТСАУ, наиболее существенно влияющих на технологическую надежность ССО.

2. Предложена методика структурного синтеза позицкошш-оле-дящих систем (ПСС). Она в отличие от известных заключается в построении их в виде многоконтурных систем с одаой измеряемой координатой (ЖШК). Показано,что такой подход позволяет су -щественно увеличить быстродействие систем управления и придать им свойство астатичности ко всем помехам, охваченным обратной связью.

3. Разработаны теоретические основы синтеза регуляторов МСОИК, учитывающие особенности объектов управления и спе -цифические требования к характеру переходных процессов ССО. Введено и обосновано понятие структурно-минимального электропривода (ИЗО), являющегося частным случаем МООИК и имеющего два контура обратной связи. Разработана методика синтеза нелинейной цифровой коррекции СМЭПа, обеспечивающая с учетом дискретности датчика положения монотонность позиционирования рабочего органа в условиях максимально большого быстродействия. Построен алгоритм, на основании которого реализовано программное обеспечение пря -мого цифрового управления СМЭПа. Есе эти аспекты позволяли создать ПСС ССО с быстродействием на порядок выше, чем в известных системах подобного класса; обеспечить стабильность характеристик ПСС при известной вариации параметров объекта управления ¡реализовать прямое цифровое управление, отличающееся максимальным

эзреяоо-ением ЗуаюшЯ управления на микропроцессорное средства и ииром потребной вычислительно!') мощности.

4. Показано,что элемента насущен систем!!, не обладающие хбсалютной жесткостью, требуют, как правило, попарно симметрия -юг о приложения управляющих воздействии и, соотБетствэнно, - многочерный САУ (.МСАУ) с попарно симметричной структурой. Это обусловило развитие методов декомпозиции МСАУ подобного плана.

5. Выполнена декомпозиция многомерных систем управления с • юпарно симметричной структурой. На примерах систем управления ишкентамп несущей системы (СУЭПС) прецизионных станков предложена методика параметрического синтеза МСАУ с попарно симметрия -юя структурой, обеспечивающая использование преимуществ много-:вязности объекта при синтезе регуляторов СУ2ЙС. Это позволило ювислть эффективность синтеза ВТСА7 подобного класса и улучшить юказатели качества их управления.

6.Разработан новый подход к синтезу цифровой САУ двшке -¡ием поперечины станка портального типа, основанный на использо-¡ании СМЭП. Доказано,что такое решение позволяет обеспечить шсокоточное синхронное движение поперечины с помощью двух испол-нтельных двигателей со скоростью, значительно превышающей ско-юсти в известных моделях станков.

7. Предложен способ упраиления и осуществлен структурный • яинтез сн с теш прямого цифрового управления сборкой резьбового ¡оеданения с заданными показателями качества затяжки. Показано, :то точность этих систем существенно повышается с применением редлояенных наблюдателей затяжки. Последние представляют собой ювокупность датчиков угла и момента, встроенных в резьбозавер-ывающин модуль, и вычислительного алгоритма. Установлено,что аибалее оптимальной структурой системы управления затяжкой яв-яется вариант многоконтурной системы с одной измеряемой коорди-атой. На основании технологических требований к системе управ-ения силовыми параметрам! (СУСП) сборки создана методика параметрического синтеза ее основных звеньев. Это позволило упрос -ить процедуру синтеза упомянутых СУСП и повысить класс точности борочного оборудования.

8. Разработан пакет прикладных программ ДИМДИИС, позволяю-ий исследовать динамику объектов управления и осуществить мно-овариантный параметрический синтез ВТСАУ ССО.

9. Выполнена техническая реализация ряда разработанных ВГСАУ ССО. Кх опытно-промышленные испытания подоверздаат основ-шю теоретические результаты работы.

Основано положения диссертации ол/бликош/ш в следующих работах :

1. Галицков С.Я. Динамика электромеханические исполнительных систем прецизионных станков и роботов. -Куйбышев: КПтИДЭЗЭ. - 108с.

2. Галицков С.Я.-Системы управления ирзкизиошшни стаикаыи и роботами. - Самара: СамГТУ, 1993. - 118с.

3.Галицков С.Я. Автоматическое управление несущими системами станков // Тез.доад.З-ей Всесоюзной науч.-техн.конф."Динамика станочных систем гибких автоматизированных систем".-Тольятти. 1338.- С.339-360.

4.Галицков С.Л. К задаче автоматического управления технологическим процессом cdopiœ прецизионных узлов // Автоматнзнрова ные моделирующие системы в технологически задачах. -Куйбышев : КПт:', 1984. - С.84-89.

5.Галицков С.Л.Математическое моделирование электропривода промышленного робота с вестью степенями свободы // Системы автоматического управления электроприводами. -Чебоксары: ^ваш.гос. ун-т., 1938. - С.17-22.

6.Видаланов Ю.И., Галицков С.Я. Об одном способе построения частотных характеристик замкнутых нелинейных САУ // Алгоритмы и автоматизация технологических процессов и промышленных установи- КуПбмиев: КуАИ, 1978. - С.3-8.

7.Галицков С.Я. Расчет частотных характеристик замкнутых ш линейных электромеханических систем с помощью ЭВХ // Автоматизг рованнш" электропривод промышленных установок. - Новосибирск: ПЭТИ, 1986. -С.II2-II9,

З.Галицков С.Я.-Декомпозиция одного класса многомерных сис тем управления // Алгоритмизация и автоматизация технологически) процессов и технических систем. - Куйбышев: КПтИ, 1990.-С.I40-1!

9.Галицков С.Я. Многоконтурные электромеханические систем с одной измеряемой координатой // Мехатронные системы и их элементы. - Новосибирск: ПЭТИ, 1992. - С.36-41.

10.Галицков С.Я., Кравцов П.Г., Лысов В.Е. Методы анализа качества электромеханических систем управления промышленными ус-

гановками. - Куйбышев: КПтй, 1983. - 99с.

11.Видманов Ю.И., Равва Ж.С., Лысов В.Е., Лзлицков С.Я. Гсследованяе динамики одного класса объектов с учетом много-¡вязности // Алгоритмизация и автоматизация процессов и устано-)ок. - Куйбышев: КуАИ, 1970. - С.66-75.

12.Равва Ж.С., Видманов Ю.И., Галицков С.Я. и др. Экспе -жментальная установи для исследования эффективности автомати-1еской компенсации силовых деформаций станин // Адаптация,дина-гака, прочность и информационное обеспечение - 73. - Куйбышев: уйб.книж.изд-во," 1974.- С. 124-128.

13.Видманов Ю.К., Галицков С.Я., Лысов В.Е. и др. Динамика :истемы автоматической компенсации силовых деформаций (САКСД) [есущих систем станков // Алгоритмизация и автоматизация тсхно-:огических процессов и установок. - Куйбышев; КуАИ, 1974, -С.66 -•69.

14.Видманов Ю.И., Галицков С.Я., Лысов В.Е. и др. Длнами-:а несущих систем станков (станин) при компенсации их силовых ;еформавдй // Алгоритмизация и автоматизация технологических роцессов и промышленных установок. Куйбышев: КуАИ, 1974.-С.59-66.

15.Э1дманов Ю.И., Галицков С.Я., Лысов В.Е. и др. Достилзшые . оказатели качества управления процессом компенсации упругих де-ормаций // Алгоритмизация и автоматизация технологических про-ессов и промышленных установок - Куйбышев: КуАИ, 1975.-С.66-74.

16.Лысов В.Е. .Галицков С.Я., Кравцов П.Г. и др. иЬюгосияз-ая САР контактного обличения направлявших // Энергетика,- Куйбы-ев: КуАИ, 1975. -С.27-30.

17.Видманов Ю.К., Галицков С.Я., Кулясов А.П. и др. Динами-з силовых деформаций одного масса объектов несущи систем станов // Информационное обеспечение, адаптация, динамика и проч -ость. - Куйбышев: Куйб.кш-ш.изд-во,1976.-С.209-219.

13.Видманов Ю.И., Галицков С.Я., Кулясов А.П. и др. Алго-цтмизацмя гидравлического исполнительного устройства системы стоматической компенсации силовых деформаций несущих систем г.чнков // Информ.обеспечение,адаптация,динамика и прочность. Ку йбшпев: Куй б. ншш1. и зд-во ,1376. -С. 254-262.

19.Видманов Ю.И., Галицков С.Я.,Лысов В.Е. Исследование г.тгики и динашки одного класса систем многосвязного регуларо-ааия // Информ.обеспечение, адаптация, динамика и прочность 1стем. -Куйбышев: Куйб.кни;хн.изд-во. ,1976.-0.139-146.

20.Видаанов Ю.И., Равва Е.С., Галицков С.Я. и др. Алгоритмизация процесса двияения поперечены двухстоечного станка, управляемой гидравлическими исполнительными элементами, при возодще-нии по нагрузке // Алгоритмизация и автоматизация технологи -ческих процессов и промышленных установок. - Куйбышев,КуАИ, 1976. - С.23-27.

21.Видманов Ю.И., Галицков С.Я., Дергачев Г.В. и др. Исследование процесса движения поперечены станка портального типа как объекта управления // Алгоритм! за щи и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. -Куйбышев: КуАИ, 1977. - С. 57-62.

22.Видаанов D.H., Галицков С.Я., Кравцов П.Г. Исследо -вание влияния трения на динамические свойства САУ положения поперечены станка портального типа // Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. -Куйбышев: КуАИ, 1978. - C.76-8I.

23.Галицков С.Я. Об одном способе построения частотных характеристик,-соответствующих обобщенной передаточной функции // Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. - Куйбышев: КуАИ, 1979. -С.3-7.

24.Равва U.C., Дергачев Г.В., Галицков С.Я. и др. Экспери-' ментальное исследование деформаций стыка составной станины // • Библиографический указатель ЕШ/Ш1 "Депонированные рукописи",

№ II.1980.

25.Галицков С.Я.,Лесов В.Е., Четаев В.Г. Идентификация динамики синхронного движения двухдвигательного привода станка // Тез. докл. Все союзной научно-технической конференции " Динамика станков". -Куйбышев, 1980. - С . 58-59.

26.Галицков С.Я., Кравцов П.Г., Щдайчева Т.А. Об эффективности компенсации влияния сил трения нелинейным корректирующим устройством // Адаптация, моделирование и диагностика систем.

- Куйбышев: КуАИ, 1980. - С.'37-41. ■

27. Равва 31. С., Галицков С.Я., Горшков Б.М. Динамическая модель затянутого стыка составной станины прецизионного станка -// Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. - Куйбышев: КПтП, 1982. -С.62-67.

28.Галицков С.Я., Ласов В.Е. Синхронная двумерная система // Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. -Куйбышев: КПтИ, I98I.-C.20-23.

29.Ранва S.C., Гатацков С.Я., Горшков БЛ. Составная ста -ина прецизионного станка как .объект управления // Повышение стойчиеости и динамического качества металлорежущих станков.-уйбышев: КПтИ, 1963. - С.97-109.

30.Галицков С.Я., Николаев В.А. Математическое модели-ование технологического процесса сборки // Автоматическое удавление технологическими процессами и промышленными установ -ами. -Куйбышев: КПтИ, 1984. -С.136-148.

31.Галицков С.Я., .Стариков A.B. Об управлении сборкой резь-ового соединения по величине контактного сближения деталей // ромышленные роботы для гибких автоматизированных производств.

Куйбышев: КПтИ, 1985. - C.II5-II9.

Зй.Галицков С.Л., Стариков A.B. Влияние квантования сигна-ов датчиков угла поворота и моментов на работу цифровой системы правления гайковертом // Алгоритмы и системы управления тех-ологическими процессами в машиностроении. - Куйбышев: КПтИ, 986. - С.I0I-I05.

33.Галицков С.Я., Михелькевич В.Н. Электромеханические ис-оянительные устройства промышленного робота как многомерный бъект управления // Разработка и создание автоматизированных иотем управления электромеханическими исполнительными устрой -твами роботов и манипуляторов. - Ленинград: ДДНТП, 1986.-С.48 -• 52.

34.Галицков С.Я., Мюселькевич В.Н. Идентификация даогомер-ой электромеханической системы промышленного робота // Тез.дом. 7 Всесоюзного совещания по робототехническим системам. Киев,1987.

35.Галицков С.Я., Стариков А.В.Процесс сборки резьбового оединения как объект автоматического управления // Идентификация

автоматизация технологических процессов в машиностроении. -уйбышев: КПтИ, 1988. - С.51-60.

36.Галицков С.Я., Михелькевич В.Н., Лысов С.Н. Позиционный лектропривод прецизионных станков с прямым цифровым управлением -( Тез.докл.к Всесоюзному научно-техническому совещанию " Пробле-ы управления промышленными электромеханическими системами". Ленинград, 1989. - C.I08-II0.

37.Галицков С.Я., Ледерер В.В. "Датематическая модель вея-ального электродвигателя в режиме малых углов поворота // Буко-ась депонирована в Информэлектро ß 278. -ЭТ 89, 29.12.89. .

38.Стариков A.B., Галицков С.Я. Динамика процесса затяжки в электромеханическом резьбозавертываэщем модуле // Алгоритмиза цяя и автоматизация технологических процессов и технических сис тем. - Куйбышев: КПтИ, 1990. - С. 120-129.

ЗЭ.Галицков С.Я., ГЛихелькевич В.Н.,Стариков A.B. Цифровой структурно-минимальный электропривод прецизионных станков и роботов // Электропривод с цифровым и цифроаналоговым управлением -Ленинград: ЛДЕГШ, 1991. - С.6-7.

40.Галицков С.Я.,Михелькевич В.Н.,Старков A.B. Цифровой структурно-минимальный электропривод для прецизионных станков : сборочно-монтажных роботов // Тезисы докладов XI Всесоюзной нау но-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода. -Москва, 1991. - С.94.

41.Галицков С.Я. ,Лысов С.Н., Пухликов В.Д. Установка для динамических испытаний приводов переменного тока с прямым циф -ровым управлением // Тез.докл.IX науч.техн.конф. "Электропривод переменного тока с полупроводниковыми преобразователями". -Екатеринбург;'1992. - С.40.

42.Галицков С.Я., Стариков A.B.,Шаров З.А. Математическое описание процесса затяжки резьбового соединения пневматическим резьбозавертывающим модулем как объекта управления // Алго -ритмическое и техническое обеспечение в системах управления технал.процессами. - Самара: СамПИ, 1991. - C.I33-I4I.

43.Галицков С.Я.,Лисов С.Н., Стариков A.B. Монотонность позиционирования рабочих органов прецизионного станка // Меха -тронные системы и их элементы. - Новосибирск: ЯЭШ,19Э1.-С.86-9

44.Галицков С.Я. ,.\1ихелькевич В.Н. Применение многоканальной обратной связи по выходной координате в позиционно-следящей системе // Тез.докл. I совещания " Ноше направления в теории си тем управления". - Москва: НПУ, 1993,- C.I4I-I42.

45.Галицков С.Я., Михелькевич В.Н., Стариков A.B. Области качества управления позиционного электропривода в пространстве его параметров // Тез.докл.науч.конф.с международным участием "Проблемы электротехники" - Новосибирск,1993. - С.82-86.

4G.А.с.480522 СССР, ЖИ B23QI/00. Автоматическая система гидроразгрузки и стабилизации величины контактной деформации направляющих / Ю.И.Видчанов, В.Е.Лысов, С.Я.Галицков и др. (СССР) // Ш,1975, Я 30.

47.А. с.738786 СССР, Ж! B23Q7/04. Устройство для автома -тического позиционирования поперечины / С.Л.Галицков, Н.В,Кошелев, П.Г.Кравцов и др. (СССР) //ШД979, JE 21.

48.А.с.747695 СССР, B23Q23/00. Устройство для автоматического позиционирования поперечины / С.Я.Галицков,Г.В.Дерга-чев, П.В.Кошелев и др. (СССР) // ЕИ.1980, % 26.

49.А.С.755501 СССР, ЖТ В23 В25/06. Станок портального типа с устройством автоматической компенсации упругих перемещений /С.Я.Галицков, П.Г.Кравцов, Е.С.Равва и др. (СССР) // 51,1980,

>*. 30.

50.A.c.83I53I СССР, ¡ЖИ B23QI5/00. Устройство дая автоматического позиционирования рабочего органа / С.Я.Галицков, Н. В. Коя ел ев < П.Г.Кравцов и др. (СССР) // Б1.ГЭ81. Л 19.

51.А.с.931385 СССР.МКИ B23Q23/00. Устройство дая автоматического позиционирования рабочего органа /С.Я.Галицков, Г.В.Дергачев, П.Г.Кравцов и др. (СССР) ,// Ей,1982,й 20.

52.A.C.I0I4679 СССР, ЖИ 23QI/02. Устройство автоматической компенсации силовых деформаций станины прецизионного станка /В.М.Горшков, З.А.%динов, Н.С.Равва, С.Я.Галицков (СССР) // БИ.1Э83, № 16.

53.А.с. 1352636 СССР, ЖИ Н03К7/08.Цифровой широтно-им -пульсний модулятор / С.Я.Галицков, В.А.Николаев, A.B.Стариков и др. (СССР) //Ш.1987, И 42.

54.А.с, 1355437 СССР, ЖИ В23 PI9/06. Способ сборки резьбовых элементов /С.Я.Галицков, В.А.Николаев, Л.В.Стариков (СССР)// Ей,1987, № 44. -

55.А.с.1447229 СССР, ЖИ Н 02 Р 5/16. Позиционный электропривод /С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков и др. (СССР) // Ш.1988, 1$ 47. '

56.А.С.I4783I6 СССР, Жй Н 03 К 7/08. Цифровой широтно-импульсный модулятор / С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, A.B. Стариков (СССР) // ЕИ,1989, Я 17.

57.А.с.1515988 СССР, ЖИ Н 02 Р 5/03. Позиционный электропривод /С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков (СССР) // Ш.1989, № 38.

58.A.C.I5I5989 СССР, ЖИ Н 02 Р 5/06. Позиционный электропривод /С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.З.Стариков (СССР) // ЕИ,

Г989, № 38.

59.А.с.1644371 СССР, МОД Н 03 М 1/82. Цифровой широтно-импульсный модулятор / С.Я.Галицков, Макаров,А.В,Стариков и др. (СССР) // Ей,1991, № 15.

60.A.C.I64788I СССР Жй Н 03 К7/08, Н 03 MI/82. Цифровой пшротно-импульсный модулятор / С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.З.Ста -риков и др. (СССР) // SI.I99I, Ä 17.

61.А.с, I64950I СССР, ГЛКИ 05 BII/26. Цифровой пропор-ционально-интегрально-дафференвдальный регулятор / С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков и др. (СССР) // Hi,I99I, $ 18,-

62.А.с. 1667250 СССР, ЖлН 03 М 1/30. Преобразователь угла поворота вала в код /С.Я.Галицков, В.В.Смирнов, А.В.Стариков и др. (СССР) // 51,1991, Я 28.

63.A.C.I708I26 СССР, ЖИ Н 02 Р 5/06. Позиционный электропривод /С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.Г.Макаров и др. (СССР) // El,1992 , $ 3.

64.A.C.I74824I СССР , МКИ К 03 К 7 / 0S. Цифровой пшротно-импульсный'модулятор / С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков (СССР) // ЕИ; 1992, й 26.

65.A.C.1776554 СССР, Ж! В25 B2I/00, В23 PI9/06. Способ управления пневматическим гайковертом и устройство для его осуществления / С.Я.Галицков, В.И.Сердюк, А.В.Стариков, В.А.Шаров (СССР) // El,1992, К 43.

66.А.с.1798907 СССР, ГШ Н 03 К7/03. Цифровой модулятор/ С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков (СССР)// БИ,1993. 8.

67. А.с. 1800604 СССР, ЖИ Н 03 К 7/08. Цифровой модулятор /С.Я.Галицков, А.В.Стариков (СССР) // К<1, 1993, № 9. .