Symulacja pojedynczego stopnia swobody robota manipulacyjnego
|
|
- Maksymilian Leszczyński
- 6 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA Rok akademicki 1/13 WYDZIAŁ ELEKTRONIKI I TECHNIK INFORMACYJNYCH INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI STOSOWANEJ PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA Bartosz Wojciech Świstak Symulacja pojedynczego stopnia swobody robota manipulacyjnego Opiekun pracy: dr inż. Tomasz Winiarski Ocena pracy: Data i podpis Przewodniczącego Komisji Egzaminu Dyplomowego
2 Podziękowanie Chciałbym podziękować wszystkim biorącym udział przy powstawaniu niniejszej pracy. Dziękuje rodzinie za wyrozumiałość i cierpliwość. Dziękuje osobom z laboratorium 1 i załodze KNR Bionik za wsparcie merytoryczne i moralne.
3 Streszczenie Celem pracy był projekt i implementacja symulacji komputerowej pojedynczego stopnia swobody manipulatora. Model symulacji oparty został na istniejącym już w laboratorium robocie Sarkofag. W niniejszej pracy zawarte zostały: model matematyczny robota o pojedynczym stopniu swobody typu wahadło, symulacja oparta na tym modelu, testy weryfikujące poprawność implementacji, podsumowanie otrzymanych wyników i perspektywy rozwoju. Słowa kluczowe: Robot typu wahadło, symulator, Sarkofag, sterowanie Abstract Title: Simulation of a single degree of freedom of a manipulating robot The aim of this thesis was to design and implement computer simulation of manipulator s single degree of freedom. The simulation model was based on an existing robot Sarkofag. The thesis contains mathematical model of single degree of freedom of pendulum type manipulator, simulation based on this model, tests verifying the correctness of the implementation, summary and future work. Keywords: Pendulum type robor, simulator, Sarkofag, control
4 4
5 Spis treści 1 Wstęp Motywacja pracy Cel i założenia pracy Układ pracy Użyty sprzęt i oprogramowanie 9.1 Stanowisko badawcze Sarkofag Konstrukcja mechaniczna Silnik wykonawczy Matlab Model pojedynczego stopnia swobody Kinematyka Dynamika Macierz inercji Prędkość kątowa Prędkość kątowa środka masy Przyspieszenie kątowe Przyspieszenie kątowe środka masy Przyspieszenie liniowe Przyspieszenia liniowe środka masy Siły bezwładności Momenty sił bezwładności
6 6 SPIS TREŚCI 3..1 Suma sił oddziałujących na ramię Suma momentów sił oddziałujących na ramię Moment siły wzdłuż osi Z Dynamika napędu Moment elektromagnetyczny Moment sił bezwładności silnika Moment tarcia widziany na wale silnika Moment sił ogniwa widziany na wale silnika Równanie elektryczne Symulacja Funkcje symulacyjne Ruch bez zadanego sterowania Sterowanie prędkością ramienia Sterowanie przyspieszeniem ramienia Sterowanie natężeniem prądu silnika Sterowanie napięciem elektrycznym na silniku Bezpośrednie korzystanie z funkcji modelu Symulacja czasu rzeczywistego z GUI Główna pętla programu Panele symulacji Funkcje pomocnicze Testy poprawności symulacji Sprawdzenie modelu symulacyjnego Testy podstawowe Testy zaawansowane Sprawdzenie symulacji czasu rzeczywistego Podsumowanie 61
7 Rozdział 1 Wstęp 1.1 Motywacja pracy Prace badawcze związane ze sterowaniem robotów wymagają sprawdzenia zaprojektowanych algorytmów. Testowanie pozwala na wychwycenie błędów mogących doprowadzić do usterek lub uszkodzeniu docelowego robota. Jedną z metod sprawdzających opracowane algorytmy jest ich uruchomienie na odpowiednio przygotowanym stanowisku badawczym. Odpowiednio przygotowane stanowisko badawcze oddaje fizyczny charakter robota, dzięki czemu otrzymujemy bardzo wiarygodne wyniki działania algorytmu. Drugą metodą jest zaprojektowanie odpowiedniego modelu symulacyjnego. Umożliwia on przeprowadzenie powtarzalnych i zależnych tylko od danych wejściowych testów. Symulacja umożliwia przetestowanie opracowanego algorytmu bez angażowania większych zasobów co zmniejsza koszt projektu. Pozwala też na wykonanie znacznie większej liczby testów niż na stanowisku badawczym dzięki szybszemu działaniu niż rzeczywisty obiekt. Model symulacji stara się odtworzyć przybliżone zachowanie obiektu badanego lecz nie uwzględnia wszystkich zjawisk zachodzących w prawdziwym obiekcie i jego środowisku. 1. Cel i założenia pracy Celem pracy jest zaprojektowanie i implementacja symulacji komputerowej pojedynczego stopnia swobody manipulatora. Model symulacji oparty jest na istniejącym stanowisku badawczym napędów Sarkofag, znajdującym się w pracowni robotyki Instytutu Automatyki i Informatyki Stosowanej Politechniki Warszawskiej. Głównym założeniem symulacji jest implementacja gotowego modelu matematycznego robota typu wahadło i jego modyfikacja. Zmienne parametry robota (takie 7
8 8 ROZDZIAŁ 1. WSTĘP jak cechy ramienia) muszą być łatwo modyfikowalne. Praca ma na celu ułatwienie badań algorytmów sterowania, w szczególności ich wstępny projekt. 1.3 Układ pracy Rozdział. zawiera opis robota, na bazie którego został napisany model, i środowiska, w których została napisana aplikacja symulacji. Przedstawiona została fizyczna budowa stanowiska badawczego i parametry jego silnika, potrzebne w implementowanej symulacji. Rozdział 3. przedstawia model matematyczny opisujący przedstawione wcześniej stanowisko badawcze. Zawarta jest w nim kinematyka i dynamika robota o pojedynczym stopniu swobody typu wahadło oraz model dynamiki napędu. Rozdział 4. zawiera symulację opracowaną na podstawie zaprezentowanego modelu. W jej skład wchodzą funkcje symulacyjne i symulacja czasu rzeczywistego z graficznym interfejsem użytkownika. Rozdział 5. prezentuje przeprowadzone testy sprawdzające poprawność implementacji modelu. Porównanie symulacji z działaniem rzeczywistego robota nie jest zagadnieniem tej pracy. Rozdział 6. przedstawia podsumowanie pracy, wyniki i wnioski.
9 Rozdział Użyty sprzęt i oprogramowanie W tym rozdziale jest zawarty opis urządzeń i programów zastosowanych w trakcie opracowywania tematu pracy. Symulacja oparta jest na modelu matematycznym istniejącego stanowiska badawczego napędów Sarkofag (sekcja.1). Głównym narzędziem wykorzystanym do stworzenia modelu symulacyjnego i interfejsu graficznego symulacji jest Matlab (sekcja.). Sekcja.1.1 opisuje konstrukcje robota widocznego na rysunku.1..1 Stanowisko badawcze Sarkofag Według projektu technicznego wyposażenia pracowni robotyki [4], Sarkofag jest to napęd elektryczny z przekładnią falową 1:158 oraz zamontowanym ramieniem o regulowanej długości i obciążeniu jako element laboratoryjnego stanowiska do badań napędów. Sarkofag został zbudowany przez MERA-PIAP. Jest to najprostszy typ robota o pojedynczym stopniu swobody typu wahadło, napędzanym silnikiem prądu stałego. Powstał jako stanowisko badawcze do rejestracji przebiegów współrzędnych i prędkości wewnętrznych oraz prądów w napędach robotów. Sarkofag służy do badania cyfrowych algorytmów regulacji napędów robotów z silnikami prądu stałego oraz algorytmów regulacji położenia w układach ze zmiennym obciążeniem..1.1 Konstrukcja mechaniczna Głównym elementem robota jest kolumna obrotu. Znajduję się ona w centrum konstrukcji nośnej. Wał napędowy napędzany jest silnikiem prądu stałego PZTK TRR z przekładnią harmoniczną HDUC o przełożeniu 1:158. Wał zakończony jest uchwytem do mocowania ramienia. Silnik znajduję się na zewnątrz obudowy, umożliwiając do niego dostęp w trakcie eksploatacji. Obudowę silnika można łatwo zdjąć, także w czasie działania robota. 9
10 1 ROZDZIAŁ. UŻYTY SPRZĘT I OPROGRAMOWANIE (a) widok z przodu (b) widok z boku Rysunek.1: Stanowisko badawcze Sarkofag, 1. konstrukcja nośna,. obudowa, 3. silnik, 4. przekładnia harmoniczna, 5. przetwornik obrotowo-impulsowy, 6. uchwyt, 7. ramię, 8. obciążniki Do wału silnika przymocowany jest przetwornik obrotowo-impulsowy do pomiaru prędkości obrotowej silnika. Uchwyt do mocowania ramienia zapewnia łatwe i pewne zaczepienie elementów o szerokości do 4mm. Ramię o większej szerokości nie będzie kompatybilne z uchwytem. W dowolnym miejscu ramienia istnieje możliwość montażu dodatkowych obciążników, zmieniających charakterystykę dynamiczną układu. Obudowa ma na celu osłonięcie poruszających się elementów robota mogących stanowić zagrożenie dla ludzi. Stanowi także element ochrony użytkowników na wypadek defektów mechanicznych ramienia lub nieprawidłowego montażu obciążników. Dodatkowo na uchwycie ramienia zostały zamontowane dwa czujniki służące do synchronizacji ramienia..1. Silnik wykonawczy Jednostką napędową robota jest silnik prądu stałego typu PZTK TRR. Parametry silnika opisane zostały w tablicy.1.
11 .. MATLAB 11 Moment długotrwały -, 55[N m] Napięcie maksymalne - 35[V ] Prędkość maksymalna - 3[rpm] Moment maksymalny -, 8[N m] Prąd maksymalny - 7[A] Stała momentowa silnika - k M Ψ =, 15 ± 5%[N m Stała napięciowa silnika - k E Ψ = 11 1 [ V rpm A ] Moment bezwładności - J = 1, [kg m ] Rezystancja - R A =, 56[Ω] Indukcyjność - L A =, 9[mH] Tablica.1: Dane silnika napędowego prądu stałego typu PZTK TRR Silniki prądu stałego są zbudowane ze stojana i umieszczonego w nim wirnika. Stojan jest to nieruchoma obudowa z magnesami trwałymi, pomiędzy którymi powstaje pole magnetyczne. Wirnik składa się z wielu przewodów nawiniętych na ramki otaczające rdzeń ferromagnetyczny. Ramki tworzą uzwojenia wirnika i są połączone z komutatorem za pomocą szczotek. Komutator dostarcza napięcie na kolejne ramki uzwojenia wirnika, zmieniając kierunki przepływu prądu. Oddziaływanie pomiędzy polem magnetycznym powstałym wokół przewodnika i zewnętrznym polem magnetycznym stojana powoduje powstanie momentu obrotowego.. Matlab Matlab (ang. matrix laboratory) [1, 7] jest interaktywnym środowiskiem programistycznym stworzonym przez firmę The MathWorks Inc. Przeznaczony jest do przeprowadzania obliczeń numerycznych, wizualizacji i analizy danych. Matlab pozwala na opracowywanie algorytmów, tworzenie modeli, symulacji i aplikacji. Wysokopoziomowy język, narzędzia i wbudowane funkcje matematyczne pozwalają osiągać rozwiązanie szybciej niż w arkuszach kalkulacyjnych lub tradycyjnych językach programowania takich jak C++ lub Java. Głównym typem danych w matlabie są wektory i macierze. Dzięki temu funkcje przystosowane są do operacji na zmiennych wieloelementowych. Cechy środowiska programistycznego Matlab: język programowania wysokiego poziomu, integracja z językami: C, Java, Fortran, eksploracja i wizualizacja danych, wbudowane funkcje obliczeniowe,
12 1 ROZDZIAŁ. UŻYTY SPRZĘT I OPROGRAMOWANIE narzędzia do tworzenia GUI (graficznego interfejsu użytkownika). GUIDE (ang. Graphical User Interface Design Editor) jest narzędziem będącym elementem pakietu Matlab. Służy do tworzenia graficznych interfejsów użytkownika. Jest to interaktywny edytor generujący gotowy kod konstruujący UI, który może być później ręcznie modyfikowany. W tej pracy został wykorzystany do stworzenia GUI dla symulacji czasu rzeczywistego.
13 Rozdział 3 Model pojedynczego stopnia swobody W tym rozdziale przedstawiony jest model matematyczny stanowiska badawczego napędów Sarkofag. Model składa się z równań opisujących kinematykę (sekcja 3.1) i dynamikę (sekcja 3.) ramienia robota, oraz dynamikę napędu (sekcja 3.3). Model matematyczny jest opisowym modelem charakterystyki i zachowania układu. Właściwości układu opisywane są za pomocą zmiennych, a powiązania między zmiennymi w układzie opisywane są poprzez grupy odpowiednich funkcji. W zależności od ilości informacji o układzie przed modelowaniem można wyróżnić dwa typy modelów: model czarnej skrzynki (ang. black-box), model białej skrzynki (ang. white-box). Czarna skrzynka jest modelem projektowanym bez żadnej informacji o wewnętrznym działaniu układu. Funkcje wiążące wartości, użyte w tym modelowaniu, muszą być wyznaczone bez tej wiedzy. Ich wyznaczenie, razem z wartościami liczbowymi parametrów jest głównym zadaniem modelowania. Zwiększanie ilości parametrów utrudnia szacowanie ich wartości i połączeń miedzy nimi. Biała skrzynka jest modelem projektowanym z pełną wiedzą a priori. Wszystkie parametry modelu oraz wszystkie funkcje wiążące są znane. Wynikiem modelowania jest bardzo dokładny model zachowujący się zgodnie z rzeczywistym układem. Opisany model matematyczny wykorzystuje jak najwięcej znanej wiedzy bazując na gotowym robocie. Ze względu na złożoność otoczenia, w modelu wprowadzone są pewne przybliżenia i uproszczenia, nie jest to więc idealny model typu białej skrzynki. 13
14 14 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY Przedstawiony model jest uniwersalnym modelem dla manipulatorów o jednym stopniu swobody typu wahadło. Jednym z głównych założeń modelu jest poruszanie się tylko jednego członu, bez możliwości ruchu podstawy. 3.1 Kinematyka Kinematyka [] zajmuje się geometrycznymi i czasowymi własnościami ruchu, bez uwzględniania sił wywołujących ten ruch. Opisuje zależność pomiędzy strukturą manipulatora i nastawami ramion a zmianami położenia układów współrzędnych. Rysunek 3.1 przedstawia schemat kinamatyki robota Sarkofag. Osie z indeksem charakteryzują kolumnę obrotu manipulatora, osie z indeksem 1 - ruchomy człon manipulatora, osie z indeksem - końcówkę ramienia manipulatora (miejsce zaczepienia kolejnego członu). Rysunek 3.1: Schemat kinematyki manipulatora, a 1 - długość członu, θ 1 - kąt obrotu członu Kinematyka manipulatora opisana jest przez cztery parametry dla każdego członu. Dwa pierwsze charakteryzują aktualny człon manipulatora, dwa następne połączenie tego członu z następnym. w przedstawionym przypadku (para obrotowa) θ 1 (kąt obrotu członu) jest zmienną konfiguracyjną członu pierwszego, a a 1 (długość członu) jest ustalonym parametrem członu. Notacja Denavita-Hartenberga (tab. 3.1) pozwala szybko opisać i przedstawić konfigurację kinematyczną manipulatora. Macierze transformacji (3.1) opisują zależność pomiędzy współrzędnymi poszczególnych członów. Pierwsza macierz ( 1T ) opisuje rotację ramienia manipulatora względem kolumny obrotu manipulatora. druga macierz ( 1 T ) opisuje translację
15 3.. DYNAMIKA 15 i a i 1 α i 1 d i θ i 1 θ 1 a 1 Tablica 3.1: Parametry Denavita-Hartenberga opisujące manipulator końcówki ramienia względem jego początku (długość). Ostatnia macierz ( T ) jest złożeniem macierzy 1T z 1 T i opisuje położenie końcówki ramienia manipulatora względem kolumny obrotu manipulatora. 1T = 1 T = T = cos(θ 1 ) sin(θ 1 ) sin(θ 1 ) cos(θ 1 ) a cos(θ 1 ) sin(θ 1 ) a 1 cos(θ 1 ) sin(θ 1 ) cos(θ 1 ) a 1 sin(θ 1 ) 1 1 (3.1) 3. Dynamika Dynamika [, 3, 6] zajmuje się związkami miedzy ruchem mechanizmu a siłami i momentami sił wywołującymi ten ruch. Dynamiczne równania ruchu wiążą siły działające na manipulator z jego rozkładem masy i parametrami kinetycznymi. Z dynamiką związane są dwa zadania: 1. proste - mając dane wektory siły i momentu napędowego τ znaleźć wynikowy ruch manipulatora ( θ, θ, θ ).. odwrotne - mając dany punkt trajektorii ( θ, θ, θ ) znaleźć wymagane wektory siły i momentu napędowego τ, Efektywność sterowania manipulatorem robota zależy od dokładności jego modelu dynamicznego. W celu łatwiejszego zapoznania się z modelem, zmienne występujące w modelu zostały zebrane w tablicy 3..
16 16 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY M i - masa członu i C i I i - macierz inercji członu i j i R - macierz rotacji z układu { i } na układ { j } i jp - położenie punktu j na członie i i C i P - położenie punktu środka masy na członie i k ( i jω) - prędkość kątowa członu j względem członu i wyrażona w układzie { k } k ( i jɛ) - przyspieszenie kątowe członu j względem członu i wyrażona w układzie { k } k ( i ja) - przyspieszenie liniowe członu j względem członu i wyrażona w układzie { k } i if - siły oddziałujących na układ { i } i C F - siły bezwładności działające na człon i i in - momenty sił oddziałujące na układ { i } i C i N - momenty sił bezwładności działające na człon i Tablica 3.: Opisy wielkości fizycznych zastosowanych w modelu Założenia (3.): podstawa manipulatora i kolumna obrotu są nieruchome ω = ɛ = A = (3.) 3..1 Macierz inercji Macierz inercji członu 1 (3.3) jest zmienna w zależności od długości ramienia i położenia dodatkowego obciążnika. m k (yk + zk) m k x k y k m k z k x k k k k C i I 1 = m k x k y k m k (zk + x k) m k y k z k (3.3) k k k m k z k x k m k y k z k m k (x k + yk) k k k 3.. Prędkość kątowa Prędkość kątowa członu 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażona w układzie {1} (początek ramienia) (3.4) jest równa sumie: prędkości kątowej członu wyrażonej w układzie {1}, prędkości kątowej pary obrotowej 1 (kolumna-ramię) w osi Z. 1 ( 1ω) = 1 R ( ω) + 1 1z θ 1 = 1 1z θ 1 = θ 1 (3.4) Ze względu na założenia (3.) pierwszy składnik jest zerowany.
17 3.. DYNAMIKA Prędkość kątowa środka masy Prędkość kątowa środka masy członu 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażona w układzie {1} (początek ramienia) (3.5) jest równa prędkości kątowej członu 1 względem członu wyrażonej w układzie {1} (3.4). 1 ( C 1 ω) = 1 ( 1ω) (3.5) 3..4 Przyspieszenie kątowe Przyspieszenie kątowe członu 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażone w układzie {1} (początek ramienia) (3.6) jest równe sumie: przyspieszenia kątowego członu wyrażonej w układzie {1}, iloczynu wektorowego prędkość kątowej członu wyrażonej w układzie {1} i prędkości kątowej pary obrotowej 1 (kolumna-ramię), przyspieszenia kątowego pary obrotowej 1. 1 ( 1ɛ) = 1 R ( ɛ) + 1 R ( ω) 1 1z θ z θ 1 = 1 1z θ 1 = θ 1 (3.6) Ze względu na założenia (3.) pierwszy i drugi składnik są zerowane Przyspieszenie kątowe środka masy Przyspieszenie kątowe środka masy na członie 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażone w układzie {1} (początek ramienia) (3.7) jest równe przyspieszeniu kątowemu członu 1 względem członu wyrażonemy w układzie {1} (3.6). 1 ( C 1 ɛ) = 1 ( 1ɛ) (3.7) 3..6 Przyspieszenie liniowe Przyspieszenie liniowe członu 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażone w układu {1} (początek ramienia) (3.8) jest równe sumie: przyspieszenia liniowego członu wyrażonego w układzie {1}, iloczynu wektorowego przyspieszenia kątowego członu i położenia punktu przyłączenia członu 1 na członie, wyrażonego w układzie {1}, iloczynu wektorowego:
18 18 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY prędkości kątowej członu, iloczynu wektorowego prędkości kątowej członu i położenia punktu przyłączenia członu 1 na członie, wyrażonego w układzie {1}. 1 ( 1A) = 1 R [ ( A) + ( ɛ) 1P + ( ω) ( ( ω) 1P )] = (3.8) Ze względu na założenia (3.) przyspieszenie liniowe jest zerowane Przyspieszenia liniowe środka masy Przyspieszenie liniowe środka masy na członie 1 (ramię) względem członu (kolumna) wyrażone w układzie {1} (początek ramienia) (3.9) jest równe sumie: przyspieszenia liniowego członu 1 względem członu wyrażonego w układzie {1}, iloczynu wektorowego przyspieszenia kątowego członu 1 względem członu wyrażonego w układzie {1} i położenia punktu środka masy na członie 1, iloczynu wektorowego: prędkości kątowej członu 1 względem członu wyrażonego w układzie {1}, iloczynu wektorowego prędkości kątowej członu 1 względem członu wyrażonego w układzie {1} i położenia punktu środka masy na członie 1. 1 ( C 1 A) = 1 ( 1A) + 1 ( 1ɛ) 1 C 1 P + 1 ( 1ω) (1 ( 1ω) 1 C 1 P ) θ 1 1 C 1 P x θ 1 = + θ 1 C 1 P y θ 1 C 1 P x θ 1 1 θ 1 C 1 P y 1 1 C 1 P z C 1 P z 1 C 1 P y θ 1 θ 1 = C 1 P x θ C 1 P y θ 1 θ 1 1 C 1 P x θ 1 1 C 1 P y θ 1 1 C 1 P x θ 1 = 1 C 1 P x θ 1 1 C 1 P yθ 1 (3.9)
19 3.. DYNAMIKA Siły bezwładności Siły bezwładności przyłożone do punktu środka masy na członie 1 (ramię) (3.1) są równe iloczynowi masy członu 1 i przyspieszeń środka masy względem członu (kolumna) wyrażonym w układzie {1} (początek ramienia). 1 C 1 P y θ 1 1 C 1 P y θ 1 1 C 1 F = M 1 1 ( C 1 A) = M 1 1 C 1 P x θ 1 1 C 1 P yθ 1 Siły bezwładności obliczane są z równania Newtona. (3.1) 3..9 Momenty sił bezwładności Momenty sił bezwładności przyłożonych do punktu środka masy na członie 1 (ramię) (3.11) są równe sumie: iloczynu wektorowego: prędkości kątowej punktu środka masy na członie 1 względem członu (kolumna) wyrażonej w układzie {1} (początek ramienia), iloczynu macierzy inercji członu i prędkości kątowej punktu środka masy na członie 1 względem członu wyrażonej w układzie {1}, iloczynu macierzy inercji członu 1 i przyspieszenia kątowego punktu środka masy na członie 1 względem członu wyrażonej w układzie {1}. 1 C 1 N = 1 ( C 1 ω) [ C 1 I 1 1 ( C 1 ω) ] + C 1 I 1 1 ( C 1 ɛ) C θ 1 1 C I 1 C 1xx I 1 C 1xy I 1xz 1 C I 1 C = θ C 1 1 C I 1 C 1xy I 1 1yy I 1yz + 1xx I 1 1xy I 1xz C 1 C I 1 C 1xy I 1 1yy I 1yz C 1 C I 1 C 1xz I 1 1yz I 1zz θ C 1 C 1 I 1 C 1xz I 1 1yz I 1zz θ 1 C θ 1 1 I 1xz C θ 1 1 I = θ C 1 1 I 1yz θ 1 + 1xz θ1 C 1 I 1yz θ1 C 1 I 1zz θ C 1 1 I 1zz θ1 C 1 I 1yz θ 1 + C 1 I 1xz θ1 = C 1 I 1xz θ 1 + C 1 I 1yz θ1 C 1 I 1zz θ1 Momenty siły bezwładności obliczone są z równania Eulera. (3.11)
20 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY 3..1 Suma sił oddziałujących na ramię Siły oddziałujące na człon 1 (ramię) (3.1) są równe sumie: sił bezwładności przyłożonym do punktu środka masy na członie 1 (ramię), sił zewnętrznych przyłożonych do układu {} (końcówka ramienia) względem układu {1} (początek ramienia), przeciwieństw sił grawitacji członu F = 1 C 1 F + 1 R F M 1 1 g 1 C 1 P y θ1 1 C 1 P x θ 1 1 F x g y sin(θ 1 ) = M 1 1 C 1 P x θ1 1 C 1 P y θ F y M 1 g y cos(θ 1 ) 1 F z ] M 1 [ 1 C 1 P y θ1 1 C 1 P x θ 1 + g y sin(θ 1 ) + F x ] = M 1 [ 1 C 1 P x θ1 1 C 1 P y θ 1 + g y sin(θ 1 ) + F y F z (3.1) gdzie siły zewnętrzne przyłożone do układu (3.13): F = F x F y F z (3.13) Suma momentów sił oddziałujących na ramię Momenty sił oddziałujące na człon 1 (ramię) (3.14) są równe sumie: momentów sił bezwładności przyłożonych do punktu środka masy na członie 1 (ramię), momentów zewnętrznych przyłożonych do układu {} (końcówka ramienia) względem układu {1} (początek ramienia), iloczynu wektorowego położenia punktu środka masy na członie 1 i sił oddziałujących na człon 1, iloczynu wektorowego: różnicy położenia punktu końcowego członu 1 i położenia punktu środka masy na członie 1, sił zewnętrznych przyłożonych do układu {} względem układu {1}.
21 3.. DYNAMIKA 1 1 1N = 1 C 1 N + 1 R N + 1 C 1 P 1 1F + ( 1 P 1 C 1 P ) ( 1 R F ) C 1 I 1yz θ 1 + C 1 I 1xz θ1 = C 1 I 1xz θ 1 + C 1 I 1yz θ1 + C 1 I 1zz θ1 ] 1 1 C 1 P z C 1 P y M 1 [ 1 C 1 P y θ1 1 C 1 P x θ 1 + g y sin(θ 1 ) + F x ] 1 + C 1 P z 1 C 1 P x M 1 [ 1 1 C 1 P x θ1 1 C 1 P y θ 1 + g y sin(θ 1 ) + F y + 1 C 1 P y C 1 P x F z a 1 1 C 1 P x 1 F x + 1 C 1 P y 1 F y 1 C 1 P z 1 F z (3.14) gdzie momenty zewnętrzne przyłożone do układu (3.15): N = (3.15) 3..1 Moment siły wzdłuż osi Z Moment siły wzdłuż osi Z (3.16) jest częścią sumy momentów sił oddziałujących na ramię (3.14), działających wzdłuż osi obrotu ramienia. [ N z = C 1 I 1zz θ1 1 C 1 P y [M1 + 1 C 1 P x [M1 1 C 1 P y θ1 1 C 1 P x [ 1 C 1 P x θ1 1 C 1 P y θ 1 + g y cos(θ 1 ) ] θ 1 + g y sin(θ 1 ) + F ] x + ] + F ] y C 1 P y F x + ( a 1 1 C 1 P x ) F y = ( C 1 I 1zz + 1 C 1 P y M1 + 1 C 1 P x M1 ) θ1 + ( 1 C 1 P x 1 C 1 P y M 1 ) θ ( 1 C 1 P y sin(θ 1 ) + 1 C 1 P x cos(θ 1 ) ) M 1 g y + (3.16) 1 C 1 P y F x + 1 C 1 P x F y + 1 C 1 P y F x + a 1 F y 1 C 1 P x F y = [ C 1 I 1zz + M 1 ( 1C1 P x + 1 C1 P y )] θ1 + + ( 1 C1 P x cos(θ 1 ) 1 C 1 P y sin(θ 1 ) ) M 1 g y + a 1 F y Po przekształceniach otrzymujemy wzory do zastosowania w obliczeniach:
22 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY moment siły bezwładności (3.17), [ C1 I 1zz + M 1 ( 1 C 1 P x + 1 C 1 P y )] θ1 (3.17) moment siły grawitacji (3.18), ( 1 C 1 P x cos(θ 1 ) 1 C 1 P y sin(θ 1 ) ) M 1 g y (3.18) moment sił zewnętrznych (3.19). a 1 F y (3.19) 3.3 Dynamika napędu Dynamika napędu [5] opisuje parametry silnika i momenty sił występujące po jego stronie, w szczególności zależność między dostarczanym napięciem elektrycznym na zaciski silnika a otrzymywanym momencie elektromotorycznym Moment elektromagnetyczny Moment elektromagnetyczny τ g1 (3.) jest to moment sił powstających przez oddziaływanie pola magnetycznego w silniku lub prądnicy. Z perspektywy silnika jest on równy sumie: momentu sił bezwładności silnika τ I1 (3.1), momentu sił tarcia widzianego na wale silnika τ f1 (3.), momentu sił ogniwa widzianego na wale silnika τ r1 (3.5). τ g1 = τ I1 + τ f1 + τ r1 (3.) 3.3. Moment sił bezwładności silnika Moment sił bezwładności silnika (3.1) zależy od przyspieszenia kątowego wału silnika θ m1 i bezwładności silnika I m1. θ m1 = θ 1 r 1 jeżeli w układzie nie ma luzu r 1 - przełożenie przekładni r 1 1 τ I1 = I m1 θm1 (3.1)
23 3.3. DYNAMIKA NAPĘDU Moment tarcia widziany na wale silnika Moment tarcia widziany na wale silnika (3.) jest równy sumie tarcia suchego, lepkiego i statycznego. τ f1 = µsign θ m1 + f 1 ( θ m1 ) + f 1 ( θ m1 ) tarcie suche tarcie lepkie tarcie statyczne (3.) Tarcie suche - występujące pomiędzy powierzchniami bez żadnych ciał obcych. Tarcie lepkie (3.3) - występujące pomiędzy powierzchniami rozdzielonymi środkiem smarnym. f 1 ( θ m1 ) = b 1 θm1 lub (3.3) b 1 θ m1 Tarcie statyczne (3.4) - występujące pomiędzy powierzchniami nie przemieszczającymi się względem siebie. f1 = B + θ m1 < θ p B θp < θ m1 (3.4) dla pozostałych θ m Moment sił ogniwa widziany na wale silnika Moment sił przyłożonych do ogniwa widziany na wale silnika (3.5) jest równy momentowi siły oddziałujących na ramię wzdłuż osi Z (3.16) pomnożonej przez przełożenie przekładni. τ r1 = r 1 τ 1 (3.5) r 1 - przełożenie przekładni r Równanie elektryczne Równanie elektryczne (3.6) silnika prądu stałego ma postać:
24 4 ROZDZIAŁ 3. MODEL POJEDYNCZEGO STOPNIA SWOBODY e 1 = di i 1 R 1 + L 1 1 dt b 1 τ g1 = K i1 i 1 (3.6) e b1 = K b1 θm1 siła elektromotoryczna przyłożona do silnika e 1 jest równa sumie: napięcia powstałego przez przepływ prądu w obwodzie i rezystancję uzwojenia silnika, napięcia powstałego przez zmianę prądu płynącego w obwodzie i indukcyjność uzwojenia silnika, siły elektromotorycznej indukowanej w obwodzie, moment elektromagnetyczny τ g1 jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu przepływającego przez silnik i stałej momentowej silnika, siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie e b1 jest wprost proporcjonalna do prędkości kątowej wirnika silnika i stałej napięciowej silnika. Rysunek 3.: Schemat zastępczy układu elektrycznego silnika e 1 - siła elektromotoryczna na zaciskach silnika i 1 - prąd płynący w obwodzie R 1 - rezystancja uzwojenia silnika L 1 - indukcyjność uzwojenia silnika e b1 - siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie τ g1 - moment elektromagnetyczny K i1 - stała momentowa silnika K b1 - stała napięciowa silnika
25 Rozdział 4 Symulacja W tym rozdziale przedstawiony jest opis stworzonej symulacji robota o pojedynczym stopniu swobody typu wahadło. Cechy zaprojektowanej symulacji: deterministyczna - zapewnia powtarzalne wyniki zależne od danych wejściowych, dynamiczna - wynikiem jest proces przebiegający w czasie, dyskretna - stały przyrost czasu, lokalna - przetwarzanie odbywa się na pojedynczym komputerze. Implementację symulacji (rys. 4.1) oparto na pięciu funkcjach (sekcja 4.1) wyodrębnionych ze względu na sposób sterowania determinujący dane wejściowe i wyjściowe. Zaprojektowaną symulację można używać w dwóch trybach: bezpośrednio odwołując się do funkcji symulacyjnych w przypadkach testowych (sekcja 4.) lub w czasie rzeczywistym poprzez przygotowany graficzny interfejs użytkownika (sekcja 4.3). 4.1 Funkcje symulacyjne Model symulacyjny powstał w oparciu o przedstawiony wcześniej w rozdziale 3 model matematyczny. Dla potrzeb symulacji opracowano pięć funkcji: ruch bez zadanego sterowania (sekcja 4.1.1), sterowanie prędkością ramienia (sekcja 4.1.), sterowanie przyspieszeniem ramienia (sekcja 4.1.3), sterowanie natężeniem prądu elektrycznego (sekcja 4.1.4), 5
26 6 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA Symulacja Bezpośrednie testowanie Przypadek testowy Funkcje symulacyjne sterowanie prędkością ramienia sterowanie przyspieszeniem ramienia sterowanie natężeniem prądu w silniku sterowanie napięciem elektrycznym na silniku brak sterowania Graficzny interfejs użytkownika Symulacja czasu rzeczywistego Rysunek 4.1: Schemat symulacji sterowanie napięciem elektrycznym (sekcja 4.1.5). Inicjalizacja parametrów silnika i ramienia jest wspólna dla wszystkich funkcji: 1 % ramie 3 % charakterystyka 4 arm_mass = arm(1); % [kg] 5 arm_length = arm(); % [m] 6 arm_point = arm(3); % [%] 7 8 % dlugosc ramienia 9 a_1 = arm_length; % [m] 1 11 % kierunek grawitacji 1 g_ = [; ; ]; % [m / s^] % masa czlonu 15 M_1 = arm_mass; % [kg] % macierz inercji 18 I =.66 + arm_mass*(arm_length*arm_length*arm_point/1*arm_point/1); % [kg * m^] 19 I_1 = [I I I; I I I; 1 I I I]; 3 % polozenie srodka masy dla czlonu 1 4 P1_c1 = [arm_length*arm_point/1; ; ]; % [m] 5 6 % odzialywanie zewnetrzne
27 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE 7 7 F_ = [; ext_force; ]; % [kg * m / s^] 8 9 % silnik 3 31 % przekladnia silnika 3 r_1 = 158; % sprawnosc przekladni 35 r_spr = 75/1; % stala momentowa silnika 38 K_i1 =.15; % [N * m / A] = [kg * m^ / s^ / A] 39 4 % stala napieciowa silnika 41 K_b1 = 11/1; % [V / (obr/min)] 4 K_b1 = K_b1*6; % [V / (obr/s)] % bezwladnosc silnika 45 I_m1 =.145; % [kg * m^] % rezystancja uzwojenia 48 R_1 =.56; % [ohm] 49 5 % indukcyjnosc uzwojenia 51 L_1 =.9; % [mh] Charakterystyki ramienia podawane są jako argumenty funkcji. Dane silnika wprowadzone są na podstawie tablicy Ruch bez zadanego sterowania Funkcja wyznacza następny stan układu przy niezadanym żadnym sterowaniu. Zasilanie jest odłączone, a układ elektryczny silnika jest przerwany. Wyniki wyjściowe podawane są dla danego przyrostu czasu. 1 function [dynamic, torque] = model_sarkofag(dynamic, arm, friction, dt, ext_force) %% 65 % obliczenia % ramie 68 c1 = cos(fi_1); 69 s1 = sin(fi_1); 7 71 mom_bezw = (I_1(3,3) + M_1 * (P1_c1(1)) * P1_c1(1) + P1_c1() * P1_c1()) * fi_1kk / 4 / pi / pi; % [kg * m^ / s^] 7 mom_graw = (P1_c1(1) * c1 - P1_c1() * s1) * M_1 * g_(); % [kg * m^ / s^] 73 mom_wyp = mom_graw + mom_bezw + a_1 * F_(); % [kg * m^ / s^] % tarcie 76 w_arm = fi_1k + (-mom_wyp * dt / I * * pi); if abs(fi_1k) <.1 79 % statyczne 8 mom_fr = friction(1); 81 8 % ruszanie z miejsca 83 if abs(mom_wyp) > mom_fr
28 8 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA 84 moment = -mom_wyp - mom_fr; 85 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); 86 else 87 moment = ; 88 w_arm = ; 89 end 9 91 else 9 % dynamiczne 93 mom_fr = sign(w_arm)*(friction()*abs(w_arm) + friction(3)); moment = -mom_wyp - mom_fr; 96 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); if abs(mom_fr) > abs(mom_wyp) 99 if (w_arm * fi_1k) < 1 w_arm = ; 11 end 1 end 13 end % motor 16 e_b1 = K_b1 * fi_1k / / pi * r_1; 17 i_1 = ; 18 mom_motor = ; 19 e_1 = e_b1; % obrot 11 a_arm = fi_1 + (w_arm * dt); % dynamika 115 fi_1kk = ((a_arm - fi_1)/dt - fi_1k)/dt; 116 fi_1k = (a_arm - fi_1)/dt; 117 fi_1 = a_arm; Opis funkcji z odwołaniami do modelu matematycznego Moment bezwładności (3.17). 7 - Moment siły grawitacji (3.18) Suma momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) Moment siły tarcia ramienia. Przedstawiony model opisywał tarcie widziane na wale silnika (3.). Przy ruszaniu obowiązuję tarcie statyczne, po przekroczeniu prędkości minimalnej - tarcie dynamiczne Siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie (3.6). Obwód jest przerwany więc prąd nie płynie Obrót ramienia i nowe przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie. Grawitacja jest główną siłą napędową przy braku zadanego sterowania, moment sił grawitacji jest pierwszym elementem obliczanym w funkcji. Następnie obliczane
29 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE 9 są siły bezwładności i uwzględniane ewentualne siły zewnętrzne. Obroty ramienia powodują wytworzenie napięcia na zaciskach silnika, które jest notowane. Po obliczeniu wynikowego momentu obrotowego, uwzględniane są siły tarcia i wyznaczane nowe przemieszczenie ramienia. dane wejściowe: dynamic - poprzedni stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] arm - charakterystyka ramienia (wektor) masa ramienia [kg] długość ramienia [m] położenie punktu środka masy ramienia względem całkowitej długości ramienia friction - charakterystyka funkcji tarcia (wektor) współczynnik tarcia statycznego współczynnik A tarcia dynamicznego współczynnik B tarcia dynamicznego gdzie tarcie dynamiczne = A θ 1 + B sign( θ 1 ) dt - przyrost czasu pomiędzy kolejnymi krokami [s] ext_force - zewnętrzny moment siły przyłożony do ramienia [N m] dane wyjściowe: dynamic - następny stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s
30 3 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] torque - aktualne momenty sił wpływające na ramię (wektor) moment siły grawitacji [N m] moment siły bezwładności [N m] moment siły motorycznej po przekładni [N m] moment siły tarcia [N m] moment siły wypadkowej [N m] 4.1. Sterowanie prędkością ramienia Funkcja wyznacza następny stan układu przy zadanej stałej prędkości kątowej ramienia manipulatora. 1 function [dynamic, torque] = model_sarkofag_speed(dynamic, arm, friction, constspeed, dt, ext_force) 3 %% 65 % obliczenia % obrot 68 w_arm = constspeed; 69 moment = ; 7 a_arm = fi_1 + (w_arm * dt); 71 7 % ramie 73 c1 = cos(fi_1); 74 s1 = sin(fi_1); mom_bezw = (I_1(3,3) + M_1 * (P1_c1(1)) * P1_c1(1) + P1_c1() * P1_c1()) * fi_1kk / 4 / pi / pi; % [kg * m^ / s^] 77 mom_graw = (P1_c1(1) * c1 - P1_c1() * s1) * M_1 * g_(); 78 mom_wyp = mom_graw + mom_bezw + a_1 * F_(); % [kg * m^ / s^] 79 8 % tarcie 81 mom_fr = sign(fi_1k)*(friction()*abs(fi_1k) + friction(3)); 8 83 % motor 84 mom_motor = mom_wyp + mom_fr; 85 i_ = i_1; 86 i_1 = mom_motor / K_i1 / r_1 / r_spr; 87 e_b1 = K_b1 * fi_1k / / pi * r_1; 88 e_1 = i_1 * R_1 + L_1 * (i_1 - i_) / dt + e_b1; 89 9 % dynamika 91 fi_1kk = ((a_arm - fi_1)/dt - fi_1k)/dt; 9 fi_1k = (a_arm - fi_1)/dt; 93 fi_1 = a_arm; Opis funkcji z odwołaniami do modelu matematycznego.
31 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE Prędkość ramienia jest stała, więc wypadkowa momentów sił musi się równać zero. Obrót ramienia zależy od prędkości zadanej Moment bezwładności (3.17) powinien się zerować Moment siły grawitacji (3.18) Suma momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) Moment siły tarcia Moment elektromagnetyczny (3.6) musi równoważyć sumę momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) i moment siły tarcia. Wyliczane stąd jest potrzebne natężenie prądu i wymagane napięcie na zaciskach silnika Nowe przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie. Pierwszy wyznaczony przez funkcję jest moment siły grawitacji ramienia. Ze względu na stała prędkość, przyspieszenie ramienia jest równe zero, a więc moment bezwładności również jest zerowany. Moment siły tarcia ramienia obliczany jest bezpośrednio z zadanej prędkości i jest stały przy braku zmiany prędkości kątowej ramienia. Aby zachować stałą prędkość ramienia, moment elektromotoryczny musi być równy sumie momentów siły grawitacji ramienia i siły tarcia. Następnie obliczane są natężenia prądu w układzie silnika potrzebne do uzyskania odpowiedniego momentu elektromagnetycznego i napięcie siły elektromotorycznej indukowanej w obwodzie powstałej przez obroty silnika. Mając dane te dwie wartości wyznaczana jest wartość potrzebnej siły elektromotorycznej źródła przyłożonego do silnika. Ostatecznie wyznaczane jest nowe przemieszczenie ramienia. dane wejściowe: dynamic - poprzedni stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] arm - charakterystyka ramienia (wektor) masa ramienia [kg]
32 3 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA długość ramienia [m] położenie punktu środka masy ramienia względem całkowitej długości ramienia friction - charakterystyka funkcji tarcia (wektor) współczynnik tarcia statycznego współczynnik A tarcia dynamicznego współczynnik B tarcia dynamicznego gdzie tarcie dynamiczne = A θ 1 + B sign( θ 1 ) const_speed - ustalona stała wartość prędkości ramienia [ ] rad s dt - przyrost czasu pomiędzy kolejnymi krokami [s] ext_force - zewnętrzny moment siły przyłożony do ramienia [N m] dane wyjściowe: dynamic - następny stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] torque - aktualne momenty sił wpływające na ramię (wektor) moment siły grawitacji [N m] moment siły bezwładności [N m] moment siły motorycznej po przekładni [N m] moment siły tarcia [N m] moment siły wypadkowej [N m]
33 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE Sterowanie przyspieszeniem ramienia Funkcja wyznacza następny stan mechanizmu przy zadanym stałym przyspieszeniu kątowym ramienia manipulatora bez względu na wychylenie. 1 function [dynamic, torque] = model_sarkofag_acceleration(dynamic, arm, friction, constacc, dt, ext_force) 3 %% 65 % obliczenia % obrot 68 moment = constacc * I / / pi; 69 w_arm = fi_1k + constacc * dt; 7 a_arm = fi_1 + (w_arm * dt); 71 7 % ramie 73 c1 = cos(fi_1); 74 s1 = sin(fi_1); mom_bezw = (I_1(3,3) + M_1 * (P1_c1(1)) * P1_c1(1) + P1_c1() * P1_c1()) * fi_1kk / 4 / pi / pi; % [kg * m^ / s^] 77 mom_graw = (P1_c1(1) * c1 - P1_c1() * s1) * M_1 * g_(); 78 mom_wyp = mom_graw + mom_bezw + a_1 * F_(); % [kg * m^ / s^] 79 8 % tarcie 81 if abs(fi_1k) <.1 8 % statyczne 83 mom_fr = friction(1); 84 else 85 % dynamiczne 86 mom_fr = sign(w_arm)*(friction()*abs(w_arm) + friction(3)); 87 end % motor 9 mom_motor = moment + mom_fr + mom_wyp; 91 i_ = i_1; 9 i_1 = (mom_motor - I_m1 * fi_1kk / 4 / pi / pi * r_1) / K_i1 / r_1 / r_spr; 93 e_b1 = K_b1 * w_arm / / pi * r_1; 94 e_1 = i_1 * R_1 + L_1 * (i_1 - i_) / dt + e_b1; % dynamika 97 fi_1kk = ((a_arm - fi_1)/dt - fi_1k)/dt; 98 fi_1k = (a_arm - fi_1)/dt; 99 fi_1 = a_arm; Opis funkcji z odwołaniami do modelu matematycznego Przyspieszenie ramienia jest stałe, więc wypadkowa momentów sił musi mieć określoną wartość. Prędkość ramienia zależy od zadanego przyspieszenia a obrót od nowej prędkości Moment bezwładności (3.17) stały dla stałego przyspieszenia Moment siły grawitacji (3.18).
34 34 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA 78 - Suma momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) Moment siły tarcia ramienia zmienia się w czasie przez zmianę prędkości. Przy ruszaniu obowiązuję tarcie statyczne, po przekroczeniu prędkości minimalnej - tarcie dynamiczne Moment elektromagnetyczny (3.6) musi równoważyć potrzebny moment wypadkowy, momenty sił oddziałujących na ramię (3.16) i moment siły tarcia. Wyliczane stąd jest potrzebne natężenie prądu i wymagane napięcie na zaciskach silnika Nowe przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie. Pierwszy wyznaczony przez funkcję jest moment sił bezwładności oddziałujący na ramię, a następnie moment sił grawitacji ramienia. Moment sił tarcia zależy od prędkości ramienia i jest zmienny w czasie. Aby przyspieszenie było stałe w czasie potrzebny jest odpowiedni stały moment sił wypadkowych. Moment elektromotoryczny musi przeważać sumę wypadkową aby przyspieszenie było dodatnie lub być zaniżać aby zwalniać. Następnie obliczane są natężenia prądu w układzie silnika potrzebne do uzyskania odpowiedniego momentu elektromagnetycznego i napięcie siły elektromotorycznej indukowanej w obwodzie powstałej przez obroty silnika. Mając dane te dwie wartości wyznaczana jest wartość potrzebnej siły elektromotorycznej źródła przyłożonego do silnika. Ostatecznie wyznaczane jest nowe przemieszczenie ramienia. dane wejściowe: dynamic - poprzedni stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] arm - charakterystyka ramienia (wektor) masa ramienia [kg] długość ramienia [m] położenie punktu środka masy ramienia względem całkowitej długości ramienia
35 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE 35 friction - charakterystyka funkcji tarcia (wektor) współczynnik tarcia statycznego współczynnik A tarcia dynamicznego współczynnik B tarcia dynamicznego gdzie tarcie dynamiczne = A θ 1 + B sign( θ 1 ) const_acc - ustalona stała wartość przyspieszenia ramienia [ ] rad s dt - przyrost czasu pomiędzy kolejnymi krokami [s] ext_force - zewnętrzny moment siły przyłożony do ramienia [N m] dane wyjściowe: dynamic - następny stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] torque - aktualne momenty sił wpływające na ramię (wektor) moment siły grawitacji [N m] moment siły bezwładności [N m] moment siły motorycznej po przekładni [N m] moment siły tarcia [N m] moment siły wypadkowej [N m] Sterowanie natężeniem prądu silnika Funkcja wyznacza następny stan mechanizmu przy zadanym stałym natężeniu prądu dostarczanego do układu. Ze względu na dynamikę elektryczną, wewnątrz funkcji znajdują się dodatkowe pętle zwiększające dokładność obliczeń. Wyniki wyjściowe podawane są dla danego przyrostu czasu.
36 36 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA 1 function [dynamic, torque] = model_sarkofag_electric(dynamic, arm, friction, constelectric, dt, ext_force) 3 %% 7 % obliczenia 71 7 % motor 73 i_ = i_1; 74 i_1 = constelectric; 75 e_b1 = K_b1 * fi_1k / / pi * r_1; 76 e_1 = i_1 * R_1 + L_1 * (i_1 - i_) / dt + e_b1; 77 i_1 = (i_ * L_1 / dt + e_1 - e_b1) / (R_1 + L_1/dt); 78 mom_motor = (K_i1 * i_1 * r_1 + I_m1 * fi_1kk / 4 / pi / pi * r_1) * r_spr; 79 8 % ramie 81 c1 = cos(fi_1); 8 s1 = sin(fi_1); mom_bezw = (I_1(3,3) + M_1 * (P1_c1(1)) * P1_c1(1) + P1_c1() * P1_c1()) * fi_1kk / 4 / pi / pi; % [kg * m^ / s^] 85 mom_graw = (P1_c1(1) * c1 - P1_c1() * s1) * M_1 * g_(); 86 mom_wyp = mom_graw + mom_bezw + a_1 * F_(); % [kg * m^ / s^] % tarcie 89 w_arm = fi_1k + ((mom_motor - mom_wyp) * dt / I * * pi); 9 91 if abs(fi_1k) <.1 9 % statyczne 93 mom_fr = friction(1); % ruszanie z miejsca 96 if abs(mom_motor - mom_wyp) > mom_fr 97 moment = mom_motor - mom_wyp - mom_fr; 98 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); 99 else 1 moment = ; 11 w_arm = ; 1 end else 15 % dynamiczne 16 mom_fr = sign(w_arm)*(friction()*abs(w_arm) + friction(3)); 17 moment = mom_motor - mom_wyp - mom_fr; 18 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); if abs(mom_fr) > abs(mom_motor - mom_wyp) 111 if (w_arm * fi_1k) < 11 w_arm = ; 113 end 114 end 115 end % obrot 118 a_arm = fi_1 + (w_arm * dt); % dynamika 11 fi_1kk = ((a_arm - fi_1)/dt - fi_1k)/dt; 1 fi_1k = (a_arm - fi_1)/dt; 13 fi_1 = a_arm;
37 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE 37 Opis funkcji z odwołaniami do modelu matematycznego Natężenie prądu dostarczanego do układu jest stałe. Moment elektromagnetyczny (3.6) wyznaczany jest z natężenia prądu w układzie. Potrzebne napięcie obliczane jest z dostarczanego natężenia i dodatkowej siły elektromotorycznej, indukowanej przez obroty ramienia Moment bezwładności (3.17) Moment siły grawitacji (3.18) Suma momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) Moment siły tarcia ramienia zmienia się w czasie przez zmianę prędkości. Przy ruszaniu obowiązuję tarcie statyczne, po przekroczeniu prędkości minimalnej - tarcie dynamiczne Obrót ramienia i nowe przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie. W pierwszej kolejności wyznaczana jest wartość siły elektromotorycznej na zaciskach silnika, potrzebnego do przepływu zadanego prądu. W tym celu obliczane jest napięcia elektryczne układu i siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie przez obroty ramienia. Następnie wyznaczane jest natężenie prądu elektrycznego tworzącego pole magnetyczne i moment elektromagnetyczny. W dalszej kolejności obliczane są wartości momentów obrotowych związanych z dynamiką ramienia takie jak moment sił grawitacji i moment sił bezwładności. Na koniec wyznaczane są siły tarcia i nowe przemieszczenie ramienia. dane wejściowe: dynamic - poprzedni stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] arm - charakterystyka ramienia (wektor) masa ramienia [kg] długość ramienia [m]
38 38 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA położenie punktu środka masy ramienia względem całkowitej długości ramienia friction - charakterystyka funkcji tarcia (wektor) współczynnik tarcia statycznego współczynnik A tarcia dynamicznego współczynnik B tarcia dynamicznego gdzie tarcie dynamiczne = A θ 1 + B sign( θ 1 ) const_electric - ustalona stała wartość natężenia prądu silnika [A] dt - przyrost czasu pomiędzy kolejnymi krokami [s] ext_force - zewnętrzny moment siły przyłożony do ramienia [N m] dane wyjściowe: dynamic - następny stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] torque - aktualne momenty sił wpływające na ramię (wektor) moment siły grawitacji [N m] moment siły bezwładności [N m] moment siły motorycznej po przekładni [N m] moment siły tarcia [N m] moment siły wypadkowej [N m] Sterowanie napięciem elektrycznym na silniku Funkcja wyznacza następny stan mechanizmu przy zadanym stałym napięciu elektrycznym dostarczanym do układu. Ze względu na dynamikę elektryczną, wewnątrz funkcji znajdują się dodatkowe pętle zwiększające dokładność obliczeń. Wyniki wyjściowe podawane są dla danego przyrostu czasu.
39 4.1. FUNKCJE SYMULACYJNE 39 1 function [dynamic, torque] = model_sarkofag_voltage(dynamic, arm, friction, constvoltage, dt, ext_force) 3 %% 7 % obliczenia 71 7 % motor 73 e_1 = constvoltage; 74 e_b1 = K_b1 * fi_1k / / pi * r_1; 75 i_ = i_1; 76 i_1 = (i_ * L_1 / dt + e_1 - e_b1) / (R_1 + L_1/dt); 77 mom_motor = (K_i1 * i_1 * r_1 + I_m1 * fi_1kk / 4 / pi / pi * r_1) * r_spr; 78 e_1 = i_1 * R_1 + L_1 * (i_1 - i_) / dt + e_b1; 79 8 % ramie 81 c1 = cos(fi_1); 8 s1 = sin(fi_1); mom_bezw = (I_1(3,3) + M_1 * (P1_c1(1)) * P1_c1(1) + P1_c1() * P1_c1()) * fi_1kk / 4 / pi / pi; % [kg * m^ / s^] 85 mom_graw = (P1_c1(1) * c1 - P1_c1() * s1) * M_1 * g_(); 86 mom_wyp = mom_graw + mom_bezw + a_1 * F_(); % [kg * m^ / s^] % tarcie 89 w_arm = fi_1k + ((mom_motor - mom_wyp) * dt / I * * pi); 9 91 if abs(fi_1k) <.1 9 % statyczne 93 mom_fr = friction(1); % ruszanie z miejsca 96 if abs(mom_motor - mom_wyp) > mom_fr 97 moment = mom_motor - mom_wyp - mom_fr; 98 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); 99 else 1 moment = ; 11 w_arm = ; 1 end else 15 % dynamiczne 16 mom_fr = sign(w_arm)*(friction()*abs(w_arm) + friction(3)); moment = mom_motor - mom_wyp - mom_fr; 19 w_arm = fi_1k + (moment * dt / I * * pi); if abs(mom_fr) > abs(mom_motor - mom_wyp) 11 if (w_arm * fi_1k) < 113 w_arm = ; 114 end 115 end 116 end % obrot 119 a_arm = fi_1 + (w_arm * dt); 1 11 % dynamika 1 fi_1kk = ((a_arm - fi_1)/dt - fi_1k)/dt; 13 fi_1k = (a_arm - fi_1)/dt; 14 fi_1 = a_arm;
40 4 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA Opis funkcji z odwołaniami do modelu matematycznego Napięcie elektryczne dostarczane do układu jest stałe. Moment elektromagnetyczny (3.6) wyznaczany jest z natężenia prądu w układzie. Natężenie obliczane jest z dostarczanego napięcia i dodatkowej siły elektromotorycznej, indukowanej przez obroty ramienia Moment bezwładności (3.17) Moment siły grawitacji (3.18) Suma momentów sił oddziałujących na ramię (3.16) Moment siły tarcia ramienia zmienia się w czasie przez zmianę prędkości. Przy ruszaniu obowiązuję tarcie statyczne, po przekroczeniu prędkości minimalnej - tarcie dynamiczne Obrót ramienia i nowe przyspieszenie, prędkość i przemieszczenie. W pierwszej kolejności wyznaczana jest wartość siły elektromotorycznej indukowanej w obwodzie przez obroty ramienia i działającej przeciw sile elektromotorycznej dostarczanej do układu na zaciski silnika. Następnie wyznaczane jest natężenie prądu elektrycznego tworzącego pole magnetyczne i moment elektromagnetyczny. W dalszej kolejności obliczane są wartości momentów obrotowych związanych z dynamiką ramienia takie jak moment sił grawitacji i moment sił bezwładności. Na koniec wyznaczane są siły tarcia i nowe przemieszczenie ramienia. dane wejściowe: dynamic - poprzedni stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] arm - charakterystyka ramienia (wektor) masa ramienia [kg] długość ramienia [m]
41 4.. BEZPOŚREDNIE KORZYSTANIE Z FUNKCJI MODELU 41 położenie punktu środka masy ramienia względem całkowitej długości ramienia friction - charakterystyka funkcji tarcia (wektor) współczynnik tarcia statycznego współczynnik A tarcia dynamicznego współczynnik B tarcia dynamicznego gdzie tarcie dynamiczne = A θ 1 + B sign( θ 1 ) const_voltage - ustalona stała wartość napięcia elektrycznego na silniku [V ] dt - przyrost czasu pomiędzy kolejnymi krokami [s] ext_force - zewnętrzny moment siły przyłożony do ramienia [N m] dane wyjściowe: dynamic - następny stan robota (wektor) położenie ramienia [rad] prędkość kątowa ramienia [ ] rad s przyspieszenie kątowe ramienia [ ] rad s natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez silnik [A] napięcie elektryczne na silniku [V ] torque - aktualne momenty sił wpływające na ramię (wektor) moment siły grawitacji [N m] moment siły bezwładności [N m] moment siły motorycznej po przekładni [N m] moment siły tarcia [N m] moment siły wypadkowej [N m] 4. Bezpośrednie korzystanie z funkcji modelu Używanie funkcji symulacyjnych bezpośrednio, ma za zadanie umożliwić wykonanie testów szybciej niż wersja z graficznym interfejsem użytkownika. Kontrola sterowania jest wówczas o wiele dokładniejsza i umożliwia automatyzację przeprowadzanych badań poprzez skrypty uruchomieniowe. Czas trwania testów zależy od
42 4 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA zasobów sprzętowych i zadanego przyrostu czasu pomiędzy kolejnymi krokami. Pozwala to na przeprowadzanie zarówno bardzo dokładnych lecz powolnych jak i bardzo szybko wykonywalnych pobieżnych testów. Aby korzystać z tego trybu symulacji trzeba zaprojektować przypadek testowy. Zmiany sterowania, notowanie wyników i rysowanie wykresów należy zaprogramować samodzielnie. Przykładowy przypadek testowy 1 function [ ] = test_example( ) 3 dynamic = [pi/ ]; 4 torque = [ ]; 5 6 arm = [.75 7]; 7 friction = [6 18 ]; 8 9 dt =.1; 1 i = ; 11 1 acceleration = 1 *pi/18; 13 speedmax = 4 **pi/6; 14 timer = 3 /dt; time = tic(); while dynamic() < speedmax 19 i=i+1; [dynamic, torque] = model_sarkofag_acceleration(dynamic, arm, friction, acceleration, dt, ); 1 dynamic_result(:,i) = dynamic; 3 torque_result(:,i) = torque; 4 end 5 6 time = toc(time); 7 display(time); 8 time = tic(); 9 3 change = (i) * dt; 31 3 while timer>-1 33 i=i+1; 34 [dynamic, torque] = model_sarkofag_speed(dynamic, arm, friction, speedmax, dt, ); dynamic_result(:,i) = dynamic; 37 torque_result(:,i) = torque; 38 timer=timer-1; 39 end 4 41 time = toc(time); 4 display(time); 43 time = tic(); while abs(dynamic()) > 46 i=i+1; 47 [dynamic, torque] = model_sarkofag(dynamic, arm, friction, dt, );
43 4.3. SYMULACJA CZASU RZECZYWISTEGO Z GUI dynamic_result(:,i) = dynamic; 5 torque_result(:,i) = torque; 51 end 5 53 time = toc(time); 54 display(time); timef = :i-1; figure() 59 cla(); 6 out=dynamic_result(1,:); 61 hold ( on ); 6 xlabel( czas [s] ); 63 ylabel( pozycja [m] ); 64 axis([-inf Inf -Inf Inf]) 65 plot(timef*dt, sin(out)*arm(), k, Linewidth, ); 66 plot([,i*dt], [,], -.k, Linewidth,.5); 67 plot([change, change], [-arm(), arm()], :k, Linewidth,.5); 68 plot([change+3, change+3], [-arm(), arm()], :k, Linewidth,.5); 69 hold ( off ); 7 71 figure(3) 7 cla(); 73 out=dynamic_result(,:)//pi*6; 74 hold ( on ); 75 xlabel( czas [s] ); 76 ylabel( predkosc [obr/min] ); 77 axis([-inf Inf -Inf Inf]) 78 plot(timef*dt, (out), k, Linewidth, ); 79 plot([,i*dt], [,], -.k, Linewidth,.5); 8 plot([change, change], [min(out), max(out)], :k, Linewidth,.5); 81 plot([change+3, change+3], [min(out), max(out)], :k, Linewidth,.5); 8 hold ( off ); inicjalizacja parametrów ramienia inicjalizacja zmiennych symulacji rozpędzanie ramienia z przyspieszeniem 1 na s do uzyskania prędkości 4 obrotów na minutę utrzymanie osiągniętej prędkość przez 3 sekund oczekiwanie na zatrzymanie mechanizmu po odłączeniu zasilania wyświetlenie wyników (rys. 4.)
44 44 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA pozycja [m] czas [s] (a) wychylenie predkosc [obr/min] czas [s] (b) prędkość Rysunek 4.: Wyniki przykładowego przypadku testowego Rysunek 4.3: Symulacja: okno główne
45 4.3. SYMULACJA CZASU RZECZYWISTEGO Z GUI Symulacja czasu rzeczywistego z GUI Graficzny interfejs użytkownika (rys. 4.3) zapewnia łatwy podgląd działania modelu symulacyjnego. Pierwotnie powstał jako platforma testowa podstawowych parametrów statycznych i dynamicznych ramienia. Następnie aplikacja została rozwinięta w celach prezentacji wyników ze względu na łatwość obsługi i możliwość szybkiego przedstawienia działania mechanizmu. Częstotliwość zegara wyświetlającego wyniki symulacji została ustawiona na 1Hz. W tym czasie aplikacja dokonuje stu kolejnych kroków symulacji z przyrostem czasu.1 sekundy. Zapewnia to wystarczającą dokładność obliczeń bez nachodzenia na siebie kolejnych cyklów (sekcja 4.3.1). W dalszej części pracy przedstawione zostały poszczególne panele GUI okna głównego (sekcja 4.3.) i funkcje pomocnicze wykorzystywane przez symulację (sekcja 4.3.3) Główna pętla programu Jej zadaniem jest wykonanie szeregu instrukcji w stałym odcinku czasowym. Częstotliwość wykonania wynosi 1Hz. W celu poprawy dokładności obliczeń, nowe wartości są wyznaczane stukrotnie w każdej pętli, z przyrostem czasu.1 sekundy. Stanowi to pewne przekłamanie w zasadach prowadzenia symulacji czasu rzeczywistego, lecz wyniki i tak są notowane tylko dla ostatnich kroków w każdym cyklu. Otrzymywane są dokładniejsze wartości wynikowe bez konieczności tworzenia dwóch różnych timerów i obsługi sekcji krytycznej. Obliczanie nowych wartości dynamicznych i momentów obrotowych 13 if inputs.sets == 133 [output.dynamic, output.torque] = model_sarkofag(output.dynamic, [arm.mass, arm.len, arm.point], arm.friction, st.dt, ); 134 end if inputs.sets == [output.dynamic, output.torque] = model_sarkofag_speed(output.dynamic, [arm.mass, arm.len, arm.point], arm.friction, inputs.speed, st.dt, ); 138 end if inputs.sets == 141 [output.dynamic, output.torque] = model_sarkofag_acceleration(output.dynamic, [arm.mass, arm.len, arm.point], arm.friction, inputs.acceleration, st.dt, ); 14 end if inputs.sets == 3
46 46 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA 145 [output.dynamic, output.torque] = model_sarkofag_electric(output.dynamic, [arm.mass, arm.len, arm.point], arm.friction, inputs.electric, st.dt, ); 146 end if inputs.sets == [output.dynamic, output.torque] = model_sarkofag_voltage(output.dynamic, [arm.mass, arm.len, arm.point], arm.friction, inputs.voltage, st.dt, ); 15 end W zależności od wybranego sterowania w panelu sterowania (rys. 4.4) wykonywana jest właściwa funkcja symulacyjna. Dodanie do historii otrzymanych wartości 153 results.dynamic = addtoresults5(results.dynamic, output.dynamic, 6); 154 results.torque = addtoresults5(results.torque, output.torque, 6); Historia składa się z 6 sekund przebiegu symulacji. Przy cząstotliwości 1Hz przechowywane jest 6 ostatnich wyników. Aktualizacja wizualizacji położenia ramienia manipulatora 163 h = handles.resultsaxes; 164 cla(h); len = arm.len; 167 alfa = output.dynamic(1); 168 pos = [cos(alfa)*len ; sin(alfa)*len]; axis(h, [-len*1.1, len*1.1, -len*1.1, len*1.1]); 171 axis(h, square ); 17 hold (h, on ); 173 plot(h, [, ], [-len, len], --k, Linewidth, 1); 174 plot(h, [-len, len], [, ], --k, Linewidth, 1); 175 plot(h, pos(1,1), pos(,1), om, LineWidth, 1); 176 plot(h, [, pos(1,1)], [, pos(,1)], r, LineWidth, ); 177 hold (h, off ); W panelu wyniki (rys. 4.7) rysowany jest nowy wykres położenia ramienia. Wyświetlenie nowych wartości 179 if st.posunit == 18 set(handles.resultsangleoutput, String,output.dynamic(1) * 18 / pi); 181 else 18 set(handles.resultsangleoutput, String,output.dynamic(1)); 183 end if st.speunit == 1
47 4.3. SYMULACJA CZASU RZECZYWISTEGO Z GUI set(handles.resultsspeedoutput, String,output.dynamic()); set(handles.resultsaccelerationoutput, String,output.dynamic(3)); 188 end if st.speunit == set(handles.resultsspeedoutput, String,output.dynamic() * 18 / pi); set(handles.resultsaccelerationoutput, String,output.dynamic(3) * 18 / pi); 193 end if st.speunit == set(handles.resultsspeedoutput, String,output.dynamic()//pi); set(handles.resultsaccelerationoutput, String,output.dynamic(3) / / pi); 198 end 199 if st.speunit == 4 1 set(handles.resultsspeedoutput, String,output.dynamic()//pi*6); set(handles.resultsaccelerationoutput, String,output.dynamic(3) * 18 / pi); 3 end set(handles.resultselectricoutput, String,output.dynamic(4)); set(handles.resultsvoltageoutput, String,output.dynamic(5)); set(handles.resultsgravityoutput, String,output.torque(1)); set(handles.resultsinertiaoutput, String,output.torque()); 1 set(handles.resultsmotoroutput, String,output.torque(3)); 11 set(handles.resultsfrictionoutput, String,output.torque(4)); 1 set(handles.resultstorqueoutput, String,output.torque(5)); W panelu wyniki (rys. 4.7) aktualizowane są wartości parametrów dynamiki ramienia i napędu oraz momentów sił odziałujących na ramię Panele symulacji Ta sekcja zawiera informacje o elementach graficznych symulacji. Opisywane są komponenty paneli i zadania, które one spełniają. Panel Sterowanie Panel (rys. 4.4) służy do zarządzania sterowaniami obrotów ramienia. Umożliwia wybranie jakim trybem chcemy sterować manipulatorem i z jaką wartością. Przyciski Start i Stop pozwalają w każdej chwili wstrzymać symulację, a potem ją wznowić.
48 48 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA Dodatkową opcją jest możliwość ustawienia ramienia w konkretnej pozycji przed testem. Komponenty: ustawianie trybu i zadanej wartości sterowania, włączanie i pauzowanie symulacji, ustawianie stałej pozycji. Rysunek 4.4: Symulacja: panel sterowanie Panel Ramię Panel (rys. 4.5) służy do zarządzania parametrami ramienia manipulatora. Masa ramienia liczona jest razem z założonymi obciążnikami. Punkt środka masy należy podać z uwzględnieniem obciążników. Ramię bez żadnego obciążnika powinno mieć wyznaczony punkt środka masy w połowie swojej długości. Komponenty: ustawianie masy ramienia wraz z obciążnikami, ustawianie długości ramienia, ustawianie punktu środka masy ramienia.
49 4.3. SYMULACJA CZASU RZECZYWISTEGO Z GUI 49 Rysunek 4.5: Symulacja: panel ramię Panel Tarcie Panel (rys. 4.6) służy do zarządzania parametrami tarcia. Moment tarcia statycznego występuje tylko gdy obiekt porusza się z prędkością bliską [ ] rad s. Moment tarcia dynamicznego ma postać aω + b. Dodatkowym elementem jest wykres obrazujący przybliżony przebieg funkcji momentu tarcia. Komponenty: ustawianie współczynnika momentu tarcia statycznego, ustawianie współczynników momentu tarcia dynamicznego, wizualizacja przebiegu funkcji momentu tarcia. Rysunek 4.6: Symulacja: panel tarcie Panel Wyniki Panel (rys. 4.7) służy do przedstawienia aktualnych wartości dynamic (stan ramienia i napędu) i torque (momenty sił). Wizualizacja położenia ramienia przedstawia aktualny stan obrotów ramienia. Komponenty:
50 5 ROZDZIAŁ 4. SYMULACJA aktualne wartości parametrów dynamiki ramienia i napędu, aktualne wartości momentów sił oddziałujących na ramię, wizualizacja położenia ramienia. Rysunek 4.7: Symulacja: panel wyniki Panel Wykresy Panel (rys. 4.8) służy do wyboru potrzebnych wykresów i umożliwia ich rysowanie. Wykresy wychylenia, prędkości, przyspieszenia, natężenia prądu i napięcia elektrycznego mogą być rysowane tylko osobno ze względu na różne jednostki zadanych parametrów. Wykresy związane z momentami sił można połączyć na jednym wykresie dzięki wspólnej jednostce. Wykresy przedstawiają ostatnie 6 sekund do stanu aktualnego. Komponenty: opcje wykresów parametrów dynamiki ramienia i silnika,
51 4.3. SYMULACJA CZASU RZECZYWISTEGO Z GUI 51 opcje wykresów parametrów momentów sił oddziałujących na ramię, rysowanie wykresów. Rysunek 4.8: Symulacja: panel wykresy Panel Ustawienia Panel (rys. 4.9) służy do zmiany jednostek pozycji, prędkości i przyspieszenia. Jednostkami domyślnymi są radiany i radiany na sekundę. W tej formię są dostarczane dane do modelu symulacyjnego i w takiej formię są następnie odbierane. Zmiana jednostek służy ułatwieniu użytkownikom korzystania z symulacji: sterowaniu i prezentacji wyników. Zmiana jednostek wpływa także na rysowane wykresy. Komponenty: zmiana jednostki pozycji, zmiana jednostki prędkości i przyspieszenia. Rysunek 4.9: Symulacja: panel ustawienia Funkcje pomocnicze W tej sekcji znajdują się opisy funkcji pomocniczych, wykorzystywanych w symulacji czasu rzeczywistego z graficznym interfejsem użytkownika.
Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Podstawy Robotyki
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Podstawy Robotyki dr inż. Marek Wojtyra Instytut Techniki Lotniczej
Bardziej szczegółowoSterowanie Napędów Maszyn i Robotów
Wykład 4 - Model silnika elektrycznego prądu stałego z magnesem trwałym Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2017 Wstęp Silniki elektryczne prądu stałego są bardzo często stosowanymi elementami wykonawczymi
Bardziej szczegółowoSterowanie Napędów Maszyn i Robotów
Wykład 4 - Model silnika elektrycznego prądu stałego z magnesem trwałym Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2017 Wstęp Silniki elektryczne prądu stałego są bardzo często stosowanymi elementami wykonawczymi
Bardziej szczegółowoSterowanie układem zawieszenia magnetycznego
Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział: Automatyki, Elektroniki i Informatyki Kierunek: Automatyka i Robotyka Specjalność: Komputerowe systemy sterowania Sterowanie układem zawieszenia magnetycznego Maciej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Silnik prądu stałego"
Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego" Opracowane w ramach projektu: "Wirtualne Laboratoria Fizyczne nowoczesną metodą nauczania realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia: Zasada
Bardziej szczegółowoEgzamin 1 Strona 1. Egzamin - AR egz Zad 1. Rozwiązanie: Zad. 2. Rozwiązanie: Koła są takie same, więc prędkości kątowe też są takie same
Egzamin 1 Strona 1 Egzamin - AR egz1 2005-06 Zad 1. Rozwiązanie: Zad. 2 Rozwiązanie: Koła są takie same, więc prędkości kątowe też są takie same Zad.3 Rozwiązanie: Zad.4 Rozwiązanie: Egzamin 1 Strona 2
Bardziej szczegółowoMatematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego
Jakub Wierciak Matematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego Człowiek- najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Bardziej szczegółowoDynamika mechanizmów
Dynamika mechanizmów napędy zadanie odwrotne dynamiki zadanie proste dynamiki ogniwa maszyny 1 Modelowanie dynamiki mechanizmów wymuszenie siłowe od napędów struktura mechanizmu, wymiary ogniw siły przyłożone
Bardziej szczegółowoNapędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego
Napędy elektromechaniczne urządzeń precyzyjnych - projektowanie Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego Precyzyjne pozycjonowanie robot chirurgiczny (2009) 39 silników prądu stałego
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Silnik indukcyjny"
Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny" Opracowane w ramach projektu: "Wirtualne Laboratoria Fizyczne nowoczesną metodą nauczania realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia: Zasada
Bardziej szczegółowoObliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji
Akademia Górniczo Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Studenckie Koło Naukowe Maszyn Elektrycznych Magnesik Obliczenia polowe silnika
Bardziej szczegółowoMETODY OBLICZENIOWE. Projekt nr 3.4. Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03
METODY OBLICZENIOWE Projekt nr 3.4 Dariusz Ostrowski, Wojciech Muła 2FD/L03 Zadanie Nasze zadanie składało się z dwóch części: 1. Sformułowanie, przy użyciu metody Lagrange a II rodzaju, równania różniczkowego
Bardziej szczegółowoDynamika manipulatora. Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Cybernetyki Technicznej Politechnika Wrocławska. Podstawy robotyki wykład VI
Podstawy robotyki Wykład VI Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Cybernetyki Technicznej Politechnika Wrocławska Dynamika opisuje sposób zachowania się manipulatora poddanego wymuszeniu w postaci
Bardziej szczegółowoPodstawy Robotyki Określenie kinematyki oraz dynamiki manipulatora
Podstawy Robotyki Określenie kinematyki oraz dynamiki manipulatora AiR V sem. Gr. A4/ Wicher Bartłomiej Pilewski Wiktor 9 stycznia 011 1 1 Wstęp Rysunek 1: Schematyczne przedstawienie manipulatora W poniższym
Bardziej szczegółowoSPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i
SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i klasyfikacja silników bezszczotkowych 1.2. Moment elektromagnetyczny
Bardziej szczegółowoMODEL MANIPULATORA O STRUKTURZE SZEREGOWEJ W PROGRAMACH CATIA I MATLAB MODEL OF SERIAL MANIPULATOR IN CATIA AND MATLAB
Kocurek Łukasz, mgr inż. email: kocurek.lukasz@gmail.com Góra Marta, dr inż. email: mgora@mech.pk.edu.pl Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny MODEL MANIPULATORA O STRUKTURZE SZEREGOWEJ W PROGRAMACH
Bardziej szczegółowoPodstawy robotyki wykład VI. Dynamika manipulatora
Podstawy robotyki Wykład VI Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska Dynamika opisuje sposób zachowania się manipulatora poddanego wymuszeniu
Bardziej szczegółowoWykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13
Spis treści 3 Wykaz ważniejszych oznaczeń...9 Przedmowa... 12 1. Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13 1.1.. Zasada działania i klasyfikacja silników bezszczotkowych...14 1.2..
Bardziej szczegółowoROBOTYKA. Odwrotne zadanie kinematyki - projekt. http://www.mbmaster.pl
ROBOTYKA Odwrotne zadanie kinematyki - projekt Zawartość. Wstęp...... Proste zadanie kinematyki cel...... Odwrotne zadanie kinematyki cel..... Analiza statyczna robota..... Proste zadanie kinematyki....
Bardziej szczegółowoBadanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego
Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego Instrukcja do ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobem sterowania 3- pasmowego silnika bezszczotkowego
Bardziej szczegółowoNapędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 1 Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych
Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie Dobór mikrosilnika prądu stałego z przekładnią do pracy w warunkach ustalonych Miniaturowy siłownik liniowy (Oleksiuk, Nitu 1999) Śrubowy mechanizm zamiany
Bardziej szczegółowoStanowisko badawcze do modelowania, identyfikacji i regulacji napędów manipulatorów
Rok akademicki 15/16 POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRONIKI I TECHNIK INFORMACYJNYCH INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI STOSOWANEJ PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA inż. Bartosz Wojciech Świstak Stanowisko
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych
Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych własności członów liniowych
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE
Politechnika Łódzka Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych 90-924 Łódź, ul. Wólczańska 221/223, bud. B18 tel. 42 631 26 28 faks 42 636 03 27 e-mail secretary@dmcs.p.lodz.pl http://www.dmcs.p.lodz.pl
Bardziej szczegółowoSterowanie Napędów Maszyn i Robotów
Wykład 2 - Dobór napędów Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2017 Wstępny dobór napędu: dane o maszynie Podstawowe etapy projektowania Krok 1: Informacje o kinematyce maszyny Krok 2: Wymagania dotyczące
Bardziej szczegółowoSposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania
Sposoby modelowania układów dynamicznych Co to jest model dynamiczny? PAScz4 Modelowanie, analiza i synteza układów automatyki samochodowej równania różniczkowe, różnicowe, równania równowagi sił, momentów,
Bardziej szczegółowoSterowanie Napędów Maszyn i Robotów
Wykład 2 - Dobór napędów Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2017 Wstępny dobór napędu: dane o maszynie Podstawowe etapy projektowania Krok 1: Informacje o kinematyce maszyny Krok 2: Wymagania dotyczące
Bardziej szczegółowoWykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne
Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów 1 Budowa silnika inukcyjnego Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów 2 Budowa silnika inukcyjnego Tabliczka znamionowa
Bardziej szczegółowoPRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
PRĄDNICE I SILNIKI Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Prądnice i silniki (tzw. maszyny wirujące) W każdej maszynie można wyróżnić: - magneśnicę
Bardziej szczegółowoUKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE
UKŁAD AUOMAYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU SAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE Konrad Jopek (IV rok) Opiekun naukowy referatu: dr inż. omasz Drabek Streszczenie: W pracy przedstawiono układ regulacji
Bardziej szczegółowobieguny główne z uzwojeniem wzbudzającym (3), bieguny pomocnicze (komutacyjne) (5), tarcze łożyskowe, trzymadła szczotkowe.
Silnik prądu stałego - budowa Stojan - najczęściej jest magneśnicą wytwarza pole magnetyczne jarzmo (2), bieguny główne z uzwojeniem wzbudzającym (3), bieguny pomocnicze (komutacyjne) (5), tarcze łożyskowe,
Bardziej szczegółowoSymulacja pracy silnika prądu stałego
KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN POLITECHNIKA OPOLSKA MECHATRONIKA Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Symulacja pracy silnika prądu stałego Opracował: Dr inż. Roland Pawliczek Opole 016
Bardziej szczegółowoOBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI
Michał Majchrowicz *, Wiesław Jażdżyński ** OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI 1. WSTĘP Silniki reluktancyjne przełączalne ze względu na swoje liczne
Bardziej szczegółowoMikrosilniki prądu stałego cz. 2
Jakub Wierciak Mikrosilniki cz. 2 Człowiek- najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Mikrosilnik z komutacją bezzestykową 1 - wałek,
Bardziej szczegółowoSilniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.
Silniki indukcyjne Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe. Silniki pierścieniowe to takie silniki indukcyjne, w których
Bardziej szczegółowoJan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka
Jan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka SPIS TREŚCI Przedmowa... 7 1. PODSTAWY MECHANIKI... 11 1.1. Pojęcia podstawowe... 11 1.2. Zasada d Alemberta... 18 1.3. Zasada prac
Bardziej szczegółowoPRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE
ĆWICZENIE 5) BADANIE REGULATORA PI W UKŁADZIE STEROWANIA PRĘDKOŚCIĄ OBROTOWĄ SILNIKA PRĄDU STAŁEGO PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE ZAPOZNANIE SIĘ Z TREŚCIĄ INSTRUKCJI CEL ĆWICZENIA:
Bardziej szczegółowoElementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski
Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie dr inż. Romuald Kędzierski Po czym można rozpoznać, że na ciało działają siły? Możliwe skutki działania sił: Po skutkach działania sił. - zmiana kierunku ruchu
Bardziej szczegółowoRÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA
Dr inż. Andrzej Polka Katedra Dynamiki Maszyn Politechnika Łódzka RÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA Streszczenie: W pracy opisano wzajemne położenie płaszczyzny parasola
Bardziej szczegółowoNapęd pojęcia podstawowe
Napęd pojęcia podstawowe Równanie ruchu obrotowego (bryły sztywnej) suma momentów działających na bryłę - prędkość kątowa J moment bezwładności d dt ( J ) d dt J d dt dj dt J d dt dj d Równanie ruchu obrotowego
Bardziej szczegółowoMATERIAŁY I KONSTRUKCJE INTELIGENTNE Laboratorium. Ćwiczenie 2
MATERIAŁY I KONSTRUKCJE INTELIGENTNE Laboratorium Ćwiczenie Hamulec magnetoreologiczny Katedra Automatyzacji Procesów Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademia Górniczo-Hutnicza Ćwiczenie Cele:
Bardziej szczegółowoMateriały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych
Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie napędów elektrycznych z luzownikami w robocie Kawasaki FA006E wersja próbna Literatura uzupełniająca do ćwiczenia: 1. Cegielski P. Elementy programowania
Bardziej szczegółowoĆwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego
Akademia Górniczo-Hutnicza im.s.staszica w Krakowie KATEDRA MASZYN ELEKTRYCZNYCH Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego Program ćwiczenia: A Silnik wykonawczy elektromagnetyczny 1. Zapoznanie się
Bardziej szczegółowoZasady doboru mikrosilników prądu stałego
Jakub Wierciak Zasady doboru Człowiek- najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Typowy profil prędkości w układzie napędowym (Wierciak
Bardziej szczegółowoSterowanie napędów maszyn i robotów
Sterowanie napędów maszyn i robotów dr inż. akub ożaryn Wykład Instytut Automatyki i obotyki Wydział echatroniki Politechnika Warszawska, 014 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego
Bardziej szczegółowoSterowanie Napędów Maszyn i Robotów
Wykład 3 - Metodyka projektowania sterowania. Opis bilansowy Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2015 Metodyka projektowania sterowania Zrozumienie obiektu, możliwości, ograniczeń zapoznanie się z
Bardziej szczegółowoOgłoszenie. Egzaminy z TEORII MASZYN I MECHANIZMÓW dla grup 12A1, 12A2, 12A3 odbędą się w sali A3: I termin 1 lutego 2017 r. godz
Laboratorium Badań Technoklimatycznych i Maszyn Roboczych Ogłoszenie Egzaminy z TEORII MASZYN I MECHANIZMÓW dla grup 12A1, 12A2, 12A3 odbędą się w sali A3: I termin 1 lutego 2017 r. godz. 9 00 12 00. II
Bardziej szczegółowoPolitechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki Przygotowanie zadania sterowania do analizy i syntezy zestawienie schematu blokowego
Bardziej szczegółowoMODEL MANIPULATORA O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY
Adam Labuda Janusz Pomirski Andrzej Rak Akademia Morska w Gdyni MODEL MANIPULATORA O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY W artykule opisano konstrukcję modelu manipulatora o dwóch przegubach obrotowych. Obie osie
Bardziej szczegółowoManipulator OOO z systemem wizyjnym
Studenckie Koło Naukowe Robotyki Encoder Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechnika Śląska Manipulator OOO z systemem wizyjnym Raport z realizacji projektu Daniel Dreszer Kamil Gnacik Paweł
Bardziej szczegółowoPolitechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki Modelowanie matematyczne elementów systemu sterowania (obwody elektryczne, mechaniczne
Bardziej szczegółowoMechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych
Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych 1 Sterowanie procesem oparte na jego modelu u 1 (t) System rzeczywisty x(t) y(t) Tworzenie
Bardziej szczegółowoSzybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym
Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym Systemy wbudowane (Embedded Systems) Systemy wbudowane (ang. Embedded Systems) są to dedykowane architektury komputerowe, które są integralną częścią
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie silnika bocznikowego prądu stałego
Ćwiczenie 3 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie silnika bocznikowego prądu stałego Opracował: Grzegorz Wiśniewski Zagadnienia do przygotowania Urządzenia
Bardziej szczegółowoOpis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Nazwa modułu: Elektromechaniczne przetwarzanie energii Rok akademicki: 2012/2013 Kod: EEL-1-403-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Elektrotechnika
Bardziej szczegółowoWYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE
W S E i Z W WASZAWE WYDZAŁ.. LABOATOUM FZYCZNE Ćwiczenie Nr 10 Temat: POMA OPOU METODĄ TECHNCZNĄ. PAWO OHMA Warszawa 2009 Prawo Ohma POMA OPOU METODĄ TECHNCZNĄ Uporządkowany ruch elektronów nazywa się
Bardziej szczegółowoMODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1. Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o.
Zakres modernizacji MODERNIZACJA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO WIRÓWKI DO TWAROGU TYPU DSC/1 Zbigniew Krzemiński, MMB Drives sp. z o.o. Wirówka DSC/1 produkcji NRD zainstalowana w Spółdzielni Mleczarskiej Maćkowy
Bardziej szczegółowoSterowanie napędów maszyn i robotów
Sterowanie napędów maszyn i robotów dr inż. akub ożaryn Wykład. Instytut Automatyki i obotyki Wydział echatroniki Politechnika Warszawska, 014 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego
Bardziej szczegółowoHamulce elektromagnetyczne. EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie
Hamulce elektromagnetyczne EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie Elektromagnetyczne hamulce i sprzęgła proszkowe Sposób oznaczania zamówienia P Wielkość mechaniczna Odmiana
Bardziej szczegółowoModelowanie, sterowanie i symulacja manipulatora o odkształcalnych ramionach. Krzysztof Żurek Gdańsk,
Modelowanie, sterowanie i symulacja manipulatora o odkształcalnych ramionach Krzysztof Żurek Gdańsk, 2015-06-10 Plan Prezentacji 1. Manipulatory. 2. Wprowadzenie do Metody Elementów Skończonych (MES).
Bardziej szczegółowoBezczujnikowe sterowanie SPMSM
XLV SESJA STUDENCKICH KÓŁ NAUKOWYCH KOŁO NAUKOWE MAGNESIK Bezczujnikowe sterowanie SPMSM ] Wykonał: Miłosz Handzel Opiekun naukowy: dr hab. inż. Wiesław Jażdżyński, prof. n. AGH PMSM (ys. 1) kontra IM
Bardziej szczegółowo2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora
E Rys. 2.11. Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora 2.3. Praca samotna Maszyny synchroniczne może pracować jako pojedynczy generator zasilający grupę odbiorników o wypadkowej impedancji Z. Uproszczony
Bardziej szczegółowoEgzamin z fizyki Informatyka Stosowana
Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana 1) Dwie kulki odległe od siebie o d=8m wystrzelono w tym samym momencie czasu z prędkościami v 1 =4m/s i v 2 =8m/s, jak pokazano na rysunku. v 1 8 m v 2 α a) kulka
Bardziej szczegółowoOddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.
Siły w przyrodzie Oddziaływania Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze. Występujące w przyrodzie rodzaje oddziaływań dzielimy na:
Bardziej szczegółowoANALIZA OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH DLA PRZESTRZENNYCH RUCHÓW AGROROBOTA
Inżynieria Rolnicza 7(105)/2008 ANALIZA OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK NAPĘDOWYCH DLA PRZESTRZENNYCH RUCHÓW AGROROBOTA Katedra Podstaw Techniki, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Streszczenie. W pracy przedstawiono
Bardziej szczegółowoBezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale
Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale 1
Bardziej szczegółowoRozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Teoria Maszyn i Mechanizmów
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Teoria Maszyn i Mechanizmów Prof. dr hab. inż. Janusz Frączek Instytut
Bardziej szczegółowoMikrosilniki prądu stałego cz. 2
Jakub Wierciak Mikrosilniki cz. 2 Człowiek- najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Mikrosilnik z komutacją bezzestykową 1 - wałek,
Bardziej szczegółowoBADANIE SILNIKA SKOKOWEGO
Politechnika Warszawska Instytut Maszyn Elektrycznych Laboratorium Maszyn Elektrycznych Malej Mocy BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO Warszawa 00. 1. STANOWISKO I UKŁAD POMIAROWY. W skład stanowiska pomiarowego
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1. Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym.
Ćwiczenie 1 Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym. Środowisko symulacyjne Symulacja układu napędowego z silnikiem DC wykonana zostanie w oparciu o środowisko symulacyjne
Bardziej szczegółowoTeoria maszyn mechanizmów
Adam Morecki - Jan Oderfel Teoria maszyn mechanizmów Państwowe Wydawnictwo Naukowe SPIS RZECZY Przedmowa 9 Część pierwsza. MECHANIKA MASZYN I MECHANIZMÓW Z CZŁONAMI SZTYWNYMI 13 1. Pojęcia wstępne do teorii
Bardziej szczegółowoPODSTAWY RACHUNKU WEKTOROWEGO
Transport, studia niestacjonarne I stopnia, semestr I Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska Adam Wosatko Ewa Pabisek Skalar Definicja Skalar wielkość fizyczna (lub geometryczna)
Bardziej szczegółowoRys. 1. Krzywe mocy i momentu: a) w obcowzbudnym silniku prądu stałego, b) w odwzbudzanym silniku synchronicznym z magnesem trwałym
Tytuł projektu : Nowatorskie rozwiązanie napędu pojazdu elektrycznego z dwustrefowym silnikiem BLDC Umowa Nr NR01 0059 10 /2011 Czas realizacji : 2011-2013 Idea napędu z silnikami BLDC z przełączalną liczbą
Bardziej szczegółowoBadanie prądnicy prądu stałego
POLTECHNKA ŚLĄSKA WYDZAŁ NŻYNER ŚRODOWSKA ENERGETYK NSTYTUT MASZYN URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORUM ELEKTRYCZNE Badanie prądnicy prądu stałego (E 18) Opracował: Dr inż. Włodzimierz OGULEWCZ 3 1. Cel
Bardziej szczegółowoPolitechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki Modelowanie matematyczne elementów systemu sterowania (obwody elektryczne, mechaniczne
Bardziej szczegółowoXLIV SESJA STUDENCKICH KÓŁ NAUKOWYCH KOŁO NAUKOWE MAGNESIK
XLIV SESJ STUDENCKICH KÓŁ NUKOWYCH KOŁO NUKOWE MGNESIK naliza własności silnika typu SRM z wykorzystaniem modeli polowych i obwodowych Wykonali: Miłosz Handzel Jarosław Gorgoń Opiekun naukow: dr hab. inż.
Bardziej szczegółowoBadanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD)
Badanie silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi (BLCD) Badane silniki BLCD są silnikami bezszczotkowymi prądu stałego (odpowiednikami odwróconego konwencjonalnego silnika prądu stałego z magnesami
Bardziej szczegółowoINSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11
NSTRKCJA LABORATORM ELEKTROTECHNK BADANE TRANSFORMATORA Autor: Grzegorz Lenc, Strona / Badanie transformatora Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania transformatora oraz wyznaczenie parametrów schematu
Bardziej szczegółowoSilniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)
Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną) Silnik bezkomutatorowy z fototranzystorami Schemat układu przekształtnikowego zasilającego trójpasmowy silnik bezszczotkowy Pojedynczy cykl
Bardziej szczegółowoSILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY
SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY. Budowa i zasada działania silników indukcyjnych Zasadniczymi częściami składowymi silnika indukcyjnego są nieruchomy stojan i obracający się wirnik. Wewnętrzną stronę stojana
Bardziej szczegółowoNapędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie. Ćwiczenie 3 Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym
Napędy urządzeń mechatronicznych - projektowanie Dobór silnika skokowego do pracy w obszarze rozruchowym Precyzyjne pozycjonowanie (Velmix 2007) Temat ćwiczenia - stolik urządzenia technologicznego (Szykiedans,
Bardziej szczegółowoMechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści
Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, 2010 Spis treści Część I. STATYKA 1. Prawa Newtona. Zasady statyki i reakcje więzów 11 1.1. Prawa Newtona 11 1.2. Jednostki masy i
Bardziej szczegółowoPodstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki Opracował: Mgr inż. Marek Staude Wiadomości do tej pory Podstawowe pojęcia Elementy bierne Podstawowe prawa obwodów elektrycznych Moc w układach 1-fazowych Pomiary
Bardziej szczegółowoRówna Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym
Mechanika ogólna Wykład nr 14 Elementy kinematyki i dynamiki 1 Kinematyka Dział mechaniki zajmujący się matematycznym opisem układów mechanicznych oraz badaniem geometrycznych właściwości ich ruchu, bez
Bardziej szczegółowoNazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego
Nazwisko i imię: Zespół: Data: Cel ćwiczenia: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego wyznaczenie momentów bezwładności brył sztywnych Literatura
Bardziej szczegółowoAutomatyka i sterowania
Automatyka i sterowania Układy regulacji Regulacja i sterowanie Przykłady regulacji i sterowania Funkcje realizowane przez automatykę: regulacja sterowanie zabezpieczenie optymalizacja Automatyka i sterowanie
Bardziej szczegółowoLaboratorium z Napęd Robotów
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT MASZYN, NAPĘDÓW I POMIARÓW ELEKTRYCZNYCH Laboratorium z Napęd Robotów Robot precyzyjny typu SCARA Prowadzący: mgr inŝ. Waldemar Kanior Sala 101, budynek
Bardziej szczegółowoDYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY
DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY Wielkość wektorowa to wielkość fizyczna mająca cztery cechy: wartość liczbowa punkt przyłożenia (jest początkiem wektora, zaznaczamy na rysunku np. kropką) kierunek (to linia
Bardziej szczegółowoWYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA STOSOWANA II Liceum Ogólnokształcące im. Adama Asnyka w Bielsku-Białej
WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA STOSOWANA II Liceum Ogólnokształcące im. Adama Asnyka w Bielsku-Białej OSIĄGNIĘCIA UCZNIÓW Z ZAKRESIE KSZTAŁCENIA W kolumnie "wymagania na poziom podstawowy" opisano wymagania
Bardziej szczegółowoNapęd pojęcia podstawowe
Napęd pojęcia podstawowe Równanie ruchu obrotowego (bryły sztywnej) moment - prędkość kątowa Energia kinetyczna Praca E W k Fl Fr d de k dw d ( ) Równanie ruchu obrotowego (bryły sztywnej) d ( ) d d d
Bardziej szczegółowoZałącznik nr 1 do Zapytania ofertowego: Opis przedmiotu zamówienia
Załącznik nr 1 do Zapytania ofertowego: Opis przedmiotu zamówienia Postępowanie na świadczenie usług badawczo-rozwojowych referencyjny Zamawiającego: ZO CERTA 1/2017 Celem Projektu jest opracowanie wielokryterialnych
Bardziej szczegółowoĆwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.
Ćwiczenie M- Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego. Cel ćwiczenia: pomiar przyśpieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła fizycznego.. Przyrządy: wahadło rewersyjne, elektroniczny
Bardziej szczegółowoP O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH
P O L I T E C H N I K A Ł Ó D Z K A INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI ZAKŁAD ELEKTROWNI LABORATORIUM POMIARÓW I AUTOMATYKI W ELEKTROWNIACH Badanie siłowników INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO ŁÓDŹ 2011
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ
Ćwiczenie 4 WYZNCZNE NDUKCYJNOŚC WŁSNEJ WZJEMNEJ Celem ćwiczenia jest poznanie pośrednich metod wyznaczania indukcyjności własnej i wzajemnej na podstawie pomiarów parametrów elektrycznych obwodu. 4..
Bardziej szczegółowoFIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)
2019-09-01 FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego) Treści z podstawy programowej przedmiotu POZIOM ROZSZERZONY (PR) SZKOŁY BENEDYKTA Podstawa programowa FIZYKA KLASA 1 LO (4-letnie po szkole
Bardziej szczegółowoModelowanie wybranych zjawisk fizycznych
Ryszard Myhan Modelowanie zjawiska tarcia suchego Suwaka porusza się w poziomych prowadnicach, gdzie x=x(t) oznacza przesunięcie suwaka względem nieruchomej prowadnicy w kierunku zgodnym z kierunkiem siły
Bardziej szczegółowoPodstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki
Wykład 7 - obiekty regulacji Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2018 Obiekty regulacji Obiekt regulacji Obiektem regulacji nazywamy proces technologiczny podlegający oddziaływaniu zakłóceń, zachodzący
Bardziej szczegółowoZasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd
Zasady dynamiki Newtona Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd Zasady dynamiki Newtona I Każde ciało trwa w stanie spoczynku lub porusza się ruchem prostoliniowym i jednostajnym, jeśli siły przyłożone
Bardziej szczegółowoRozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego
Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego 50Hz Maszyna robocza Rotor 1. Prawie stała prędkość automatyka Załącz- Wyłącz metod a prymitywna w pierwszym etapie -mechanizacja AC silnik
Bardziej szczegółowoSposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:
Temat: Analiza pracy i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników: budowy wirnika stanu nasycenia rdzenia
Bardziej szczegółowo