АДАПТИВНОЕ ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РТК

АДАПТИВНОЕ ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РТК [c.57]

Проблема синтеза алгоритмов адаптации тесно связана с проблемой контроля качества переходных процессов в ходе управления. Для формализации функции контроля введем критерий качества адаптации. К сожалению, указать универсальный критерий, охватывающий с единых позиций все практически интересные случаи, весьма затруднительно. Поэтому ограничимся примерами наиболее характерных критериев качества, хорошо приспособленных к задачам адаптивного программного управления РТК. [c.75]

Весьма заманчиво синтезировать оператор адаптации из условия минимизации функционала качества (3.24). Однако до последнего времени считалось, что такой критерий оптимальности нельзя использовать для синтеза алгоритма адаптации, так как вектор I, входящий в (3.24), неизвестен и, следовательно, искомый оператор адаптации будет зависеть от неизвестных величин. В связи с этим казалось очевидным, что соответствующие оптимальные алгоритмы адаптации нереализуемы и поэтому не могут найти применения в адаптивных системах управления. Однако более глубокий анализ показывает, что высказанные соображения справедливы лишь отчасти и в ряде случаев не являются препятствием для синтеза и непосредственного использования оптимальных алгоритмов адаптации. Этот факт был установлен в работах [107, 109]. Там же предложен описываемый ниже метод синтеза локально оптимальных дискретных алгоритмов адаптации и установлены условия их реализуемости. Приведем здесь некоторые оптимальные алгоритмы, представляющие наибольший интерес для адаптивного программного управления РТК. [c.83]

Наличие развитых средств очувствления и связанных с ними алгоритмов адаптации принципиально отличает адаптивные системы управления РТК от систем программного управления, описанных в предыдущей главе. Благодаря этим средствам й алгоритмам осуществляется автоматическое приспособление РТК к недетерминированным и изменяющимся условиям эксплуатации. [c.63]

Раскроем смысл и особенности приведенных выше формализованных целевых условий и режимов в частных задачах адаптивного программного управления роботами и технологическим оборудованием, входящими в состав РТК. При этом общая задача адаптивного управления РТК расщепляется на ряд локальных задач [c.65]

Важнейшей чертой адаптивного программного управления является наличие некоторого алгоритма целенаправленной настройки параметров закона управления в процессе отработки ПД. По существу этот алгоритм представляет собой активный поиск недостающей информации (обучение) и коррекцию закона управления (адаптация) в соответствии с новой информацией, поступающей от системы очувствления РТК в ходе управления. Поскольку для высококачественного управления вовсе не требуется [c.73]

Перейдем к описанию общей схемы алгоритмического синтеза законов адаптивного программного управления, гарантирующих желаемый характер переходных процессов при осуществлении заданного ПД в недетерминированных и изменяющихся производственных условиях. Специфические особенности динамической модели РТК позволяют разделить сложную задачу алгоритмического синтеза адаптивного управления ПД на две самостоятельные задачи. [c.74]

Эффективность адаптивного программного управления (3.27) в значительной степени зависит от алгоритма адаптации. Выбор этого алгоритма должен осуществляться исходя из единых требований, предъявляемых к процессам управления и адаптации в РТК. Важнейшим из требований является быстрое затухание [c.74]

Структурная схема адаптивной системы программного управления РТК представлена на рис. 3.2. Эта схема включает в себя следующие иерархически связанные функциональные модули [107] [c.77]

Данная схема отражает описанную выше концепцию алгоритмического конструирования адаптивных систем программного управления РТК. Поскольку гибкие алгоритмы программирования и адаптивные задачи управления РТК достаточно сложны, то для их реализации целесообразно применять современные быстродействующие ЭВМ и микропроцессоры. [c.77]

Характерным признаком адаптивных систем программного управления РТК является высокоразвитая способность самонастройки к непредсказуемым изменениям внутренних характе- [c.77]

При цифровой реализации адаптивных систем программного управления РТК значительный интерес представляют дискретные алгоритмы адаптации вида (3.15). Рассмотрим основные особен- [c.80]

Важнейшим требованием, предъявляемым к дискретным алгоритмам адаптации, является конечность времени адаптации. Именно это свойство отличает описываемый класс алгоритмов от многих известных алгоритмов адаптации, для которых трудно и, как правило, невозможно указать необходимое время обучения [101]. Вследствие этого, как отмечается в работе [101], для таких алгоритмов адаптации оценка момента времени, начиная с которого целевое неравенство будет выполнено, не может быть дана в общем случае . Что же касается рассматриваемого класса конечных алгоритмов, то для них удается оценить не только общее время адаптации, но и момент окончания переходных процессов. Эти оценки играют важную роль при автоматизированном проектировании и расчете параметров адаптивных систем программного управления РТК. [c.81]

Характер переходных процессов в РТК при адаптивном программном управлении (3.27) и (3.15) определяется уравнением (3.18). В рассматриваемом случае справедлива оценка [107, 111] [c.87]

Проектирование и расчет адаптивных систем программного управления РТК представляет собой сложную и трудоемкую научно-техническую задачу. Одним из наиболее перспективных путей ее решения является создание проблемно-ориентированных [c.90]

Описанная технология автоматизированного проектирования адаптивных систем программного управления РТК пока еще далека до завершения. Однако отдельные элементы САПР уже созданы и получают все большее распространение в практике проектирования адаптивных РТК- Это относится прежде всего к автоматизации программирования движений РТК по заданному технологическому процессу. Разработаны конструктивные и программные модули для сервоуправления заранее рассчитанным ПД, [c.92]

Технической базой для реализации адаптивных систем программного управления РТК является электронно-вычислительное оборудование вместе с соответствующим математическим обеспечением. Состав и конфигурация этого оборудования для конкретного РТК определяется в основном структурой и сложностью системы программного управления. Обычно система управления РТК имеет иерархическую структуру, включающую следующие уровни иерархии 1) исполнительный (тактический) 2) координирующий (стратегический). [c.94]

На исполнительном уровне осуществляется индивидуальное адаптивное программное управление отдельными роботами и станками, входящими в состав РТК- На координирующем уровне производится координация и синхронизация работы индивидуальных систем управления в соответствии с тем технологическим процессом, который должен быть автоматизирован с помощью РТК- Таким образом, речь идет, по существу, об организации группового адаптивного управления оборудованием РТК. [c.95]

В качестве базовых вычислительных средств индивидуальных и групповой системы управления РТК целесообразно использовать микропроцессоры и микроЭВМ. Эти новые средства цифрового управления обладают функциональной гибкостью, высоким быстродействием, большим объемом памяти и надежностью. Они выгодно отличаются от универсальных ЭВМ низкой стоимостью, малыми габаритными размерами и простотой эксплуатации. Именно поэтому микропроцессоры и микроЭВМ находят все более широкое применение при аппаратно-программной реализации адаптивных систем программного управления РТК- [c.95]

Рассмотрим основные цели, задачи и принципы управления РТК при различной степени информированности относительно динамических характеристик и условий эксплуатации. В рамках такого информационного подхода к управлению легко выявить недостатки программного управления и обосновать необходимость перехода к адаптивному управлению при функционировании РТК в недетерминированной производственной обстановке. [c.58]

Адаптивное управление РТК, конечно, сложнее, чем обычное программное управление или сервоуправление по программе. Однако при наличии достаточно мощных ЭВМ и микропроцессоров, реализующих законы адаптивного управления роботами и технологическим оборудованием РТК, такое усложнение в разумных пределах вполне допустимо. В то же время открывается возможность построения адаптивных РТК, отличающихся малой чувствительностью или даже полной инвариантностью к неконтролируемым параметрам и постоянно действующим возмущениям. Высокое качество переходных процессов и повышенная надежность делают РТК с адаптивным управлением незаменимым средством гибкой автоматизации производства. [c.69]

Из этого соотношения следует, что если ПД Хр (i) рассчитано исходя из состояния РТК в начальный момент времени, т. е. е (/о) = О, то время переходного процесса обращается в нуль. Это означает, что целевое условие (3.16), требующее -близости реального и программного движений РТК, будет выполнено с самого начала. Такой результат при наличии производственных возмущений и неопределенностей достигается за счет адаптивной настройки (самонастройки) параметров закона управления (3.27) с помощью конечных алгоритмов адаптации вида (3.15). [c.87]

САПР адаптивных систем программного управления представляет собой составную часть САПР адаптивных РТК- Последняя включает в себя многомашинную вычислительную сеть и связанные с ней автоматизированные рабочие места (АРМ) конструкторов. Каждое АРМ снабжается дисплеем со световым пером и пультом с соответствующей клавиатурой. Это позволяет конструктору адаптивной системы управления работать в режиме диалога с ЭВМ, а также с конструкторами, ответственными за проектирование других систем РТК. [c.91]

К проектированию адаптивной системы программного управления приступают после того, как определено назначение РТК, т. е. указаны целевые условия и основные режимы работы оборудования. На начальном этапе автоматизированного проектирования разрабатывается подробное техническое задание на систему управления с указанием основных целей и задач управления, технических характеристик, конструктивных ограничений, типовых режимов работы, условий эксплуатации, класса неопределенности, требований по надежности и т. п. [c.91]

Все это говорит о несомненных преимуществах адаптивных систем управления роботами и технологическим оборудованием РТК по сравнению с традиционными системами программного управления. И хотя реализация таких более совершенных систем наталкивается на известные трудности, она вполне осуществима уже сегодня на базе современных микроЭВМ и микропроцессоров. Тем самым открывается реальная перспектива создания станков и роботов второго и третьего поколений, обладающих высокоразвитой способностью адаптации к заранее неизвестным и меняющимся условиям эксплуатации. [c.102]

Гораздо более совершенным является адаптивное программное управление РТК, основанное на принципах обратной связи и самонастройки закона управления ПД. Введение элементов адапта- [c.58]

Наилучший проект принимается как окончательное техническое решение о структуре адаптивной системы программного управления и режимах ее функционирования в РТК- На основании этого проекта конструируется мультимикропроцессорная система адаптивного программного управления РТК, ориентированная на работу в реальном времени, и создается соответствующее программное обеспечение. При этом алгоритмы адаптивного программного управления удобно записывать на языках высокого уровня (например, на языке PL./1), а затем транслировать их с помощью интерпретирующей программы в объектный код, задающий последовательность управляющих воздействий, которые подаются непосредственно на исполнительные приводы и механизмы РТК- [c.92]

Для обеспечения работоспособности РТК в недетерминированной производственной обстановке нужно не только построить индивидуальное ММПС адаптивного программного управления оборудованием, но и скоординировать их работу в соответствии с заданным технологическим процессом. Этот процесс по существу определяет алгоритм (а значит, и ритм) функционирования РТК. Его можно представить как последовательность отдельных технологических и вспомогательных операций подвоз палет с заготовками и инструментом, загрузку оборудования, выполнение запланированных технологических операций, контроль параметров деталей, выгрузку и транспортировку изделий на склад и т. д. Выполнение любой из этих операций требует согласованной работы определенной части оборудования РТК. Это значит, что нужно своевременно подключать роботы и технологическое оборудование, обеспечивающее выполнение очередной операции в соответствии с заранее рассчитанными ПД, контролировать режимы их работы и отключать аппаратуру РТК после того, как она выполнит свои функции. Иными словами, нужна координация и синхронизация работы всего оборудования РТК в автоматическом режиме. [c.102]

Резюмируя вышеизложенное, отметим, что использование ММПС адаптивного программного управления придает РТК принципиально новые свойства и преимущества по сравнению с обычными системами числового программного управления. Переход к адаптивному управлению позволяет существенно повысить автономность РТК, что особенно важно в условиях ГАП с безлюдной технологией. С помощью микроЭВМ и микропроцессоров в РТК реализуются не только функции автоматического программирования движений и адаптивного управления приводами, но и ряд дополнительных функций интеллектуального характера. Среди них важнейшими являются автоматический контроль и диагностика работы оборудования, автоматическая замена неисправных элементов, распознавание и автоматическое адресование деталей, фильтрация сигналов обратной связи от помех и т. п. Все это позволяет существенно расширить адаптационные и интеллектуальные возможности систем управления РТК, резко улучшить качество управления и повысить его надежность. [c.104]

Фирма Юнимайшен Unimation, США) разработала ряд СТЗ для РТК (см. табл. 7.1). Одна из таких СТЗ применяется в адаптивном РТК для дуговой сварки. Она состоит из телекамеры и осветителя, устанавливаемых на манипуляторе сварочного робота (компоновка глаз на руке ), СТЗ предназначена для самонаведения сварочной головки на линию сварки, которая может сильно отклоняться от программной траектории из-за погрешностей в изготовлении и позиционировании свариваемых деталей. Получаемая видеоинформация о линии сварки используется для соответствующей коррекции программных движений манипулятора. Эту функцию визуального самонаведения выполняет адаптивная система управления РТК, реализованная на базе ЭВМ РДР-11/40. Время обработки видеоинформации колеблется в пределах 100—500 мс в зависимости от сложности свариваемых изделий. Точность визуального самонаведения сварочной головки не превышает 1,2 мм. Другой вариант использования СТЗ в РТК для дуговой сварки описан в п. 5.6. [c.267]

Рассмотрим общие принципы построения адаптивных РТК с элемёнтами искусственного интеллекта. Конкретизация этих принципов в форме соответствующего алгоритмического и программного обеспечения для цифровых систем адаптивного управления РТК приводится в последующих разделах. Там же описываются примеры РТК второго и третьего поколений, свидетельствующие о несомненных преимуществах адаптивного и интеллектуального управления по сравнению с программным. [c.31]

Принцип адаптации. В основе адаптивного управление РТК лежит принцип обратной связи с самонастройкой. Согласно этому принципу система управления строится так, что вырабатываемые ею управляющие воздействия в каждый момент времени зависят от состояния РТК в этот момент и от производственной обстановки. Источником сигналов внутренней и внешней обратной связи служат датчики информационной системы РТК. Информация с этих датчиков непрерывно анализируется. Если качество управления оказывается неудовлетворительным (т. е. реальные движения рабочих органов РТК значительно отклоняются от программных), то включается блок адаптации, осуществляющий самонастройку структуры и параметров системы управления. Этот блок будем называть адаптатором. [c.33]

Таким образом, модульный подход обеспечивает постепенное развитие функциональных, адаптационных и интеллектуальных возможностей РТК и преемственность поколений по мере совершенствования ГАП РТК с программным управлением могут переродиться в РТК с адаптивным управлением, а последние — в РТК с элементами искусственного интеллекта. Применительно к РТК второго и третьего поколений первостепенное значение имеет принцип модульности в алгоритмическом и программном обеспечении систем управления. Помимо основных функциональных модулей РТК, реализующих алгоритмы адаптации и искусственного интеллекта, в этих системах важная роль отводится обслуживающим (сервисным) программным модулям. Практическая реализация программных модулей адаптивных систем управления с элементами искусственного интеллекта для РТК требует создания специальных мультимикропроцессорных вычислительных сетей, которые являются центральным элементом системы управления ГАП. [c.35]

Для решения технологических задач, возложенных на РТК, необходимо обеспечить целенаправленные движения всех исполнительных механизмов с соблюдением требуемой ориентации рабочих органов и инструментов, диктуемые заданным технологическим процессом. Иными словами, нужно сначала по заданее запланированной последовательности технологических операций построить соответствующие программные движения (ПД) исполнительных механизмов РТК, а затем обеспечить такое управление этим ПД, чтобы переходные процессы удовлетворяли заданным требованиям по точности, быстродействию и т. п. Эти задачи решаются цифровыми и адаптивными системами программного управления. [c.58]

Критерием предпочтительности того или иного закона управления может служить нечувствительность (или, иначе говоря, параметрическая инвариантность) замкнутой динамической модели РТК к вариации параметров и возмущений к. Очевидно, что при адаитивном управлении нечувствительность максимальна, при жестком программном управлении — минимальна, поэтому на практике РТК с адаптивным управлением обладают большей надежностью, чем РТК с программным управлением. [c.69]

Основываясь на изложенной выше концепции алгоритмического конструирования адаптивных систем программного управления, перейдем теперь к описанию конкретных методов адаптивного управления в характерных для РТК режимах стабилизации ПД, терминального управления и самонаведения. Эти методы отличаются в основном типом эстиматорных неравенств, что предопределяет явный вид алгоритмов адаптации и свойства переходных процессов. [c.86]

Второй метод адаптивного управления в режиме отслеживания заданного ПД основывается на конструировании и решении эсти-маторных неравенств вида (3.26). Этот метод рекомендуется применять в тех случаях, когда динамическая модель РТК, обладает свойством (3.21). В этих случаях эстиматорные неравенства (3.26) выпуклы и для их решения вновь применимы конечные алгоритмы адаптации вида (3.14), (3.15), в частности оптимальный акселе-рантный алгоритм (3.49), у которого время адаптации Использование этого алгоритма в законе программного управления (3.27) обеспечивает (при отсутствии внешних возмущений я) точную идентификацию вектора неизвестных параметров и, как следствие, желаемый характер переходных процессов. Время переходного процесса оценивается соотношением (3.52). [c.87]

Основным принципом автоматизированного проектирования систем управления РТК является компоновка их из унифицированных программных модулей. Такой модульный принцип позволяет легко проектировать многочисленные модификации адаптивных систем программного управления на базе одних и тех же программных модулей, реализующих различные алгоритмы построения ПД, управления и адаптации, а также эстиматорные неравенства. При этом появляется возможность для каждого конкретного РТК осуществлять оптимальное комплексирование отдельных модулей в проектируемую систему. [c.92]

Альтернативой МПМ и сложным ММПС на их основе является программная реализация адаптивных систем управления на базе универсальных микроЭВМ, имеющих модули связи с объектом управления. Автоматизация проектирования адаптивных систем программного управления требует использования мощных операционных систем, поэтому микроЭВМ должна иметь большой объем оперативной памяти и содержать постоянные и перепрограммируемые запоминающие устройства, служащие для хранения программных модулей, реализующих алгоритмы обработки информации и управления. Другим важным требованием, предъявляемым к управляющим микроЭВМ, является то, что они должны осуществлять адаптивное управление оборудованием РТК в реальном масштабе времени. [c.99]

Отечественной промышленностью серийно выпускается ряд микроЭВМ. Среди них наибольшее распространение в индивидуальных системах программного управления получили микроЭВМ Электроника-60 и НЦ80-20/3. Производительность этих микроЭВМ лишь в 2—3 раза меньше, чем производительность мини-ЭВМ типа СМ-4, а стоимость меньше на порядок. Другим их достоинством является совместимость системы команд и интерфейсов с системой команд и интерфейсами мини-ЭВМ серии СМ, а также с перспективными моделями микро- и мини-ЭВМ, выпуск которых осваивается промышленностью. Благодаря такой программной совместимости разработку программного обеспечения индивидуальных систем адаптивного управления оборудованием РТК на основе микроЭВМ можно осуществлять с использованием [c.99]

Наряду с рассмотренными вариантами реализации адаптивных систем программного управления оборудованием РТК на базе ММПС (аппаратная реализация) и в виде программного обеспечения для микроЭВМ (программная реализация), представляет [c.100]

Цифровые адаптивные системы программного управления роботов, реализуемые на базе микроЭВМ и микропроцессоров, принципиально отличаются от обычных систем индивидуального программного управления оборудованием РТК. Во-первых, они обеспечивают (при соответствующем выборе структуры и параметров программатора, эстиматора, адаптатора и регулятора) асимптотическую устойчивость ПД в целом, в то время как локальные системы программного управления в лучшем случае обеспечивает лишь устойчивость ПД в малом (последнее означает, что работоспособность РТК сохраняется лишь при небольших отклонениях реального и программного движений). Во-вторых, цифровая адаптивная система управления способна обеспечить желаемый характер переходных процессов при любом уровне параметрической неопределенности и внешних возмуш,ений, а системы программного управления адаптивны лишь при достаточно малых возмущениях. Вследствие этого качество и надежность индивидуальных систем адаптивного управления существенно выше, чем у аналогичных систем программного управления. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...