Удосконалення системи керування роботом з гідравлічним приводом

Abstract

Актуальність теми. Роботизовані системи з гідравлічним приводом займають критично важливе місце в сучасній промисловості, будівництві, гірничій справі та спеціалізованій техніці. Це обумовлено їхньою здатністю розвивати високу потужність та забезпечувати значні зусилля і вантажопідйомність у порівнянні з електричними чи пневматичними аналогами. Гідравлічні приводи незамінні в умовах, що вимагають надзвичайної міцності та стійкості до впливів навколишнього середовища, наприклад, для важких маніпуляторів, екскаваторів-роботів чи підводних апаратів. Однак, незважаючи на їхні переваги, системи керування гідравлічними роботами мають суттєві виклики. Головними з них є нелінійність характеристик гідравлічних елементів, висока чутливість до зміни температури навколишнього середовища та тиску робочої рідини, наявність мертвих зон, а також необхідність забезпечення високої точності позиціонування та швидкості відпрацювання траєкторії. Існуючі системи керування часто не можуть повною мірою компенсувати ці недоліки, що обмежує продуктивність, енергоефективність та точність виконання робіт. Метою магістерської роботи є розробка та обґрунтування методів удосконалення системи керування роботом з гідравлічним приводом, спрямованих на підвищення точності позиціонування, швидкодії та покращення якості перехідних процесів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: - Провести аналіз існуючих структур та алгоритмів керування гідравлічними робототехнічними комплексами, виявити їхні переваги та недоліки. - Розробити математичну модель гідравлічного приводу робота, що адекватно описує його нелінійні та динамічні характеристики. - Синтезувати вдосконалений алгоритм керування для підвищення стійкості та точності роботи системи. - Провести комп'ютерне моделювання розробленої системи керування та порівняти її характеристики з традиційними методами. - Розробити рекомендації щодо практичної реалізації удосконаленої системи керування. Об’єктом магістерської кваліфікаційної роботи є процес керування робототехнічною системою, оснащеною гідравлічним приводом. Предметом магістерської кваліфікаційної роботи є теоретичні основи та практичні методи побудови алгоритмів керування для забезпечення високих показників точності та динаміки гідравлічного робота. Методи дослідження: теоретичні дослідження базуються на проведенні математичного моделювання з використанням методів аналітичної механіки, теорії механізмів і машин, диференціального та інтегрального числення.. Теоретична цінність встановлено закономірності зміни об’ємної подачі робочої рідини до приводних механізмів гідравлічного приводу, за якої мінімізуються динамічні навантаження, що виникають в процесі переміщення вихідної ланки гідравлічного приводного двигуна разом з вантажем. Обґрунтовано конструктивні параметри та удосконалено систему керування привідними механізмами робота-маніпулятора з гідравлічним приводом, які забезпечують мінімізацію виникнення динамічних навантажень в період перехідних режимів руху. Практична цінність Створена математична модель може бути використана для проектування та налагодження систем керування гідравлічними роботами. Розроблений алгоритм керування може бути впроваджений у промислові контролери для підвищення точності та продуктивності реальних гідравлічних роботів, що призведе до зниження браку та часу виконання операцій.