Разработка системы управления степенью подвижности робота-манипулятора вдоль вертикальной оси
ВВЕДЕНИЕ
Робототехника - это одно из самых важных и перспективных направлений научно-технического прогресса. Сегодня роботы являются неотъемлемой частью нашей жизни и широко используются во многих областях, начиная от производства и заканчивая домашними обязанностями. Они помогают нам повысить эффективность работы, улучшить качество жизни и решить множество задач, которые невозможно выполнить без помощи техники.
Однако, разработка роботов – это далеко не простая задача. Это связано с тем, что робототехника объединяет в себе множество областей знаний, начиная от электроники и механики, и заканчивая программированием и искусственным интеллектом. Одна из ключевых компонентов робота - это электропривод, который позволяет управлять двигателем и механизмами, делая робота более гибким и функциональным.
Электроприводы выполняют множество функций, начиная от контроля скорости и направления вращения двигателя, и заканчивая защитой системы от неожиданных помех и замыканий. Они также позволяю
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 7
1.1 Основные сведенья о частотно-регулируемом электроприводе 7
1.2 Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах 10
1.3 Структура частотного преобразователя 11
1.4 Выводы по разделу 13
2. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ 14
2.1 Скалярное управление асинхронным двигателем 14
2.2 Векторное управление асинхронным двигателем 16
2.3 Выводы по разделу 18
3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 19
3.1 Исходные данные и требования к электроприводу 19
3.2 Выбор схемы преобразователя частоты 21
3.3 Расчет и построение нагрузочной диаграммы производственного механизма, предварительный выбор двигателя 23
3.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя, проверка двигателя по условиям нагрева и перегрузки 27
3.5 Расчет и выбор элементов силовой части преобразователя 30
3.5.1 Расчет инвертора 30
3.5.2 Расчет выпрямителя 32
3.5.3 Расчет фильтра 33
3.5.4 Расчет снаббера 35
3.5.5 Расчет автоматического выключателя 37
3.6 Выводы по разделу 37
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 39
4.1 Разработка функциональной схемы 39
4.3 Синтез системы автоматического регулирования 46
4.4 Расчет и построение статических характеристик в замкнутой системе 49
4.5 Вывод по главе 52
5. ПРОРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ 53
5.1 Разработка электрической схемы управления частотно-регулируемым электроприводом 53
5.2 Вывод по разделу 55
6. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 57
6.1 Моделирование математической модели электропривода 57
6.2 Выводы по разделу 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Анучин, А.С. Системы управления электроприводов / А.С. Анучин. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2015. - 373 c.
Юревич Е.И. Управление роботами и роботехническими системами: Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во ПбГТУ, 2001. - 167 с.
Белов, М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Учебник для вузов/М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. –М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.
Белов, С.В. Безопасность производственных процессов: Справочник / С. В. Белов, В. Н. Бринза, Б. С. Векшин и др.; Под общ. Ред. С. В. Белова. – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с., ил.
Васильев, Б.Г. Электропривод.Энергетика электропривода: Учебник / Б.Г. Васильев. - М.: Солон-пресс, 2015. - 268 c.
Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов.- 2-е изд. перераб.и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001 . - 704 с.:
Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1998.
Курбанов, С.А. Основы электропривода: Учебное пособие / С.А. Курбанов, Д.С. Магомедова. - СПб.: Лань П, 2016. - 192 c.
Москаленко, В.В. Системы автоматизированного управления электропривода / В.В. Москаленко. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2016. - 208 c.
Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.
Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного