РОЛЬ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ В ПРОЦЕССЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ СЕРВОПРИВОДА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Авторы:
1.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
2.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Тип:
Статья
Страницы:
с 96
по 101
Статус:
Опубликован
Получено:
24.12.2025
Одобрено:
25.12.2025
Опубликовано:
25.12.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, АСТАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, СЕРВОПРИВОД
Аннотация (русский):
Данное исследование посвящено проектированию регулятора для сервопривода робота. Для обеспечения движения в робототехническом комплексе часто используют двигатели постоянного тока, входящие в состав сервопривода промышленного комплекса лазерной сварки. В качестве сервопривода может быть любой тип механического привода с сенсорными устройствами положения, скорости, усилия, а также блок управления приводом, например, в виде электронной схемы для автоматического регулирования необходимых параметров технологического процесса. В настоящее время производители устанавливают сервоприводы на каждую управляемую ось робота. Автоматическое регулирование параметров процесса осуществляется известными математическими законами: пропорциональным интегральным, дифференциальным. При этом пропорциональный и дифференциальный законы являются статическими, то есть не обеспечивают требуемой точности, сохраняя статическую ошибку. Интегральная составляющая обеспечивает астатизм системы, тем самым обеспечивая точность, но ухудшая качество переходного процесса - снижаются запасы устойчивости и вид процесса становится колебательным. Ранее авторами было проведено исследование пропорционального регулирования сервопривода робота [1]. В данной статье представлены результаты оценки влияния интегральной составляющей на устойчивость и качество переходного процесса. В качестве регулируемого выходного параметра выбрана угловая скорость вращения вала двигателя сервопривода. Требуемые показатели качества процесса выбраны для процесса лазерной сварки металлов толщиной от 0,1 до 10 мм: время регулирования не более 1 секунды, вид переходного процесса - затухающие колебания [1]. Моделирование и расчеты выполнены в пакете математического моделирования Matlab. Исследование проводилось в два этапа: с учетом и без учета внешнего воздействия. Выбрана двухконтурная структурная схема с конурами регулирования по положению и скорости. Интегральная составляющая добавлялась поэтапно в П-регулятор сначала в контур положения, затем в контур скорости. Переходные процессы с интегральной составляющей в контуре положения получились расходящимися и в дальнейшем не исследовались. Для оценки устойчивости и качества переходного процесса выбран ПИ-регулятор в контуре скорости. Также проведена оценка влияния коэффициентов регуляторов на параметры переходного процесса и устойчивость. Для обеспечения заданного переходного процесса были значительно увеличены коэффициенты интегральной составляющей регулятора, что привело к увеличению колебательности процесса. Для компенсации колебаний при сохранении заданного быстродействия были увеличены коэффициенты пропорциональной составляющей контура скорости и контура положения.
Данное исследование посвящено проектированию регулятора для сервопривода робота. Для обеспечения движения в робототехническом комплексе часто используют двигатели постоянного тока, входящие в состав сервопривода промышленного комплекса лазерной сварки. В качестве сервопривода может быть любой тип механического привода с сенсорными устройствами положения, скорости, усилия, а также блок управления приводом, например, в виде электронной схемы для автоматического регулирования необходимых параметров технологического процесса. В настоящее время производители устанавливают сервоприводы на каждую управляемую ось робота. Автоматическое регулирование параметров процесса осуществляется известными математическими законами: пропорциональным интегральным, дифференциальным. При этом пропорциональный и дифференциальный законы являются статическими, то есть не обеспечивают требуемой точности, сохраняя статическую ошибку. Интегральная составляющая обеспечивает астатизм системы, тем самым обеспечивая точность, но ухудшая качество переходного процесса - снижаются запасы устойчивости и вид процесса становится колебательным. Ранее авторами было проведено исследование пропорционального регулирования сервопривода робота [1]. В данной статье представлены результаты оценки влияния интегральной составляющей на устойчивость и качество переходного процесса. В качестве регулируемого выходного параметра выбрана угловая скорость вращения вала двигателя сервопривода. Требуемые показатели качества процесса выбраны для процесса лазерной сварки металлов толщиной от 0,1 до 10 мм: время регулирования не более 1 секунды, вид переходного процесса - затухающие колебания [1]. Моделирование и расчеты выполнены в пакете математического моделирования Matlab. Исследование проводилось в два этапа: с учетом и без учета внешнего воздействия. Выбрана двухконтурная структурная схема с конурами регулирования по положению и скорости. Интегральная составляющая добавлялась поэтапно в П-регулятор сначала в контур положения, затем в контур скорости. Переходные процессы с интегральной составляющей в контуре положения получились расходящимися и в дальнейшем не исследовались. Для оценки устойчивости и качества переходного процесса выбран ПИ-регулятор в контуре скорости. Также проведена оценка влияния коэффициентов регуляторов на параметры переходного процесса и устойчивость. Для обеспечения заданного переходного процесса были значительно увеличены коэффициенты интегральной составляющей регулятора, что привело к увеличению колебательности процесса. Для компенсации колебаний при сохранении заданного быстродействия были увеличены коэффициенты пропорциональной составляющей контура скорости и контура положения.
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, АСТАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, СЕРВОПРИВОД
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, АСТАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, СЕРВОПРИВОД
