Лекція 12 Електроприводи промислових роботів. Функціональна схема ЕП і його елементи.

ЕП сучасного ПР являє собою комплекс приводів, кожний з яких керує визначеним ступенем рухливості.

На рисунку 12.1 показана кінематична схема електропривідного ПР Hds

05/06 (фірма CDA Німеччина), де цифрами 1...6 позначені ступені рухливості робота. Функціональна схема цього ПР зображена на рисунку 12.2. Аналогічними ЕП постачені широко застосовувані роботи „Кука”, „Сфера”, РПМ-2 й ін.

Принцип роботи ЕП

Усі шість приводів (ЭП1..ЭП6) керуються від загального центрального обчислювального пристрою (ЦОП), що розв’язує траєкторні задачі руху робота і видає керуючі сигнали на цифрові регулятори положення (ЦРП1…ЦРП6) окремих приводів.

Цифрові регулятори положення керують сервоприводами (СП1…СП6) відповідно до сигналів з ЦОП і датчиків кута ДК.

Особливості ЕП ПР:

1) широкий діапазон регулювання за швидкістю та позиціонуванням, високі вимоги до динаміки руху і точності спостереження;

2) робота в широкому діапазоні зміни моментів навантаження;

3) тривала робота двигунів у загальмованому режимі.

Функціональна схема ЕП являє собою аналого-цифрову систему автоматичного керування, що працює за принципом триконтурної системи підлеглого регулювання з перевагами цифрової системи (висока точність цифрових датчиків, зручність програмування роботи і т.д.).

Перший контур утворений двигуном (М) з перетворювачем (П) і регулятором струму (РС). У другий контур уходять датчик швидкості (ДШ) та регулятор швидкості (РШ). У 3-ій контур додатково входять датчик кута (ДК) і ЦРП.

Як регулятори струму й швидкості використовуються найчастіше аналогові операційні підсилювачі, за допомогою яких легко реалізується необхідний закон керування.

Датчик швидкості може бути як аналоговим, так і цифровим. У низці випадків застосування датчика швидкості взагалі недоцільне, оскільки сигнал про зміну швидкості може бути обчислений у цифровому регуляторі положення шляхом диференційованого сигналу з датчика кута.

Тобто з функціональних схем, наведених на рисунках 12.2...12.3, видно, що незалежно від конкретної схеми ЕП ПР складається з наступних елементів:

- виконавчого елемента (двигун);

- перетворювача;

- датчиків зворотного зв'язку струму, швидкості й кутові;

- регуляторів струму, швидкості та кута (положення).

Аналіз сучасних тенденцій у виробництві ЕП вітчизняними і закордонними фірмами показує, що більшість з них випускають у наш час сервоприводи, які конструктивно поєднують двигун, перетворювач, датчики та регулятори швидкості й струму – комплектні ЕП, що ми розглянемо далі.

За способом поводження напруги в обмотку якоря двигуни ПС поділяються на колекторні та безконтактні. У колекторних машинах струм до обмотки якоря підводиться за допомогою щіток, недолік таких ДПС – іскріння під щітками, що прискорює знос і зменшує термін служби двигуна.

Магнітні системи ДПС із порушенням від постійних магнітів дуже різноманітні (радіальне, скобоподібне, кільцеві магніти і т.д.). Конструкції спеціальних двигунів для ПР ми розглянемо нижче.

Передавальна функція двигуна ПС щодо кутової швидкості має вигляд:

, (12.1)

де - коефіцієнт передачі двигуна;

- кутова швидкість неодруженого ходу;

- номінальна напруга в ланцюзі якоря;

- електрична постійна часу ланцюга якоря;

- електромеханічна постійна часу;

- момент інерції ротора;

- пусковий момент двигуна.

Щодо кута повороту вала передавальна функція визначається по формулою

. (12.2)

Завдяки успіхам розвитку напівпровідникової техніки в останні роки стало можливим використання вентильних (тиристорних) ДПС. Застосування вентильних перетворювачів дозволило створити безконтактні ДПС, у яких щілинно - колекторний вузол замінений надійною напівпровідниковою схемою.