Sterowane adaptacyjne maszyn wieloosiowych z wykorzystaniem elementów sztucznej inteligencji Marcin Paprocki
Plan prezentacji Wstęp Błędy odzwierciedlenia zadanej trajektorii ruchu Przyczyny powstawania błędów Sposoby minimalizacji błędów Teza robocza Proponowany układ sterowania maszyn numerycznych Spodziewane wyniki
Błędy realizacji zadanej trajektorii ruchu występujące w maszynach wieloosiowych Błędy nadążania - powstają na skutek zbyt szybkiej (wolnej) realizacji zadanego przemieszczenia dla danej osi mechanicznej, Błędów odwzorowania (konturu) - różnica pomiędzy zadanym (żądanym), a aktualnym położeniem osi.
Błędy nadąŝania Błędy odwzorowania (konturu)
Przyczyny powstawanie błędów odzwierciedlenia zadanej trajektorii ruchu niedoskonałość układów regulacji serwonapędów, mająca swe źródło w nieidealnych elementach konstrukcyjnych silników oraz niedoskonałych układach pomiarowych i układach regulacji, błędy w wykonaniu elementów konstrukcyjnych przekładające się na brak idealnej synchronizacji pomiędzy osiami mechanicznymi maszyn, zjawisko tarcia nieliniowego dla małych prędkości posuwu osi mechanicznych, sprężystość elementów mechanicznych maszyn, zmiany kształtów elementów maszyny pod wpływem ciepła wydzielanego w czasie pracy maszyny na skutek tarcia,
Przyczyny powstawanie błędów odzwierciedlenia zadanej trajektorii ruchu działanie sił skrawania i oporów ruchu, powodujących deformację elementów konstrukcyjnych maszyny, osiąganie granicznych prędkości i przyspieszeń posuwu wynikających z własności układów napędowych i konstrukcyjnych maszyn. zużycie elementów konstrukcyjnych(np. łożysk)
Sposoby zmniejszania błędów trajektorii ruchu Zmniejszanie błędów nadążania w układach sterowania można realizować poprzez: optymalizację nastaw regulatorów, zastosowanie regulatorów ze sprzężeniem do przodu FF(ang. Feed Forward), z czego wyróżnić można: regulator z zerowym przesunięciem fazowym ZPETC(ang. Zero Phase Terror Tracking Control), filtr z odwróconą kompensacją IKF (ang. Inverse Compensation Filter), zastosowanie sterowania skośnego CCC (ang. Cross Coupling Control).
TEZA ROBOCZA W proponowanym układzie sterowania maszyn wieloosiowych z elementami sztucznej inteligencji istnieje możliwość zmniejszenia błędów odzwierciedlenia zadanej trajektorii ruchu i poprawienia dokładności wykonania obrabianych elementów.
W proponowanym układzie sterowania zamierza się zaimplementować: układy wektorów sprzężeń do przodu, opartych na działaniu członów sprzężonych do przodu (ang. Feed Forward), kompensujących błędy nadążania poszczególnych osi mechanicznych, Inteligentny blok kompensacji błędów konturu, zawierający w swoich strukturach elementy sztucznej inteligencji, których działanie minimalizowałoby błąd konturu realizowanej trajektorii ruchu.
Budowa układu sterowania CNC
Karta prototypowa -Virtex-5SXT PCI Express Specyfikacja: Xilinx XC5VSX95T-1FF1136 Virtex-5 FPGA Eight LEDs One 8-position DIP switch Four push-button switches Two programmable LVDS clock generators On-board 100 MHz LVTTL oscillator On-board LVTTL oscillator socket LCD panel EXP expansion slot Multiple GTP Interfaces (PCI Express x8 interface, Two SFP connectors, SATA host, CX4) 64 MB DDR2 SDRAM 128 MB DDR2 SODIMM socket 16 MB Flash RS-232 serial port Cypress USB 2.0 Two GbE PHYs System ACE Xilinx XCF32P Platform Flash JTAG interface BPI configuration support
Spodziewane wyniki Znacząca minimalizacja błędów konturu poprzez: kompensację błędów występujących w układach regulacji serwonapędów, minimalizację wpływu zjawiska tarcia nieliniowego dla małych prędkości posuwu osi mechanicznych, minimalizację wpływu działania sił skrawania i oporów ruchu.
Docelowy prototyp układu sterowania, charakteryzować się będzie bardzo dużą uniwersalności oraz elastycznością pod względem zastosowania. Możliwe będzie zastosowanie go w układach sterowania obrabiarek numerycznych jaki i różnego rodzaju wieloosiowych maszynach manipulacyjnych i urządzeniach technologicznych.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ