Построение и исследование динамической модели портального манипулятора (стр. 7 из 13)
3.2 Время перемещения рабочего органа манипулятора при малых расстояниях между рабочими точками
Ч
асто возникают случаи, когда расстояние между двумя рабочими точками мало и рабочий орган манипулятора не успевает набрать максимально возможную скорость. При этом траектория движения состоит только из двух участков – разгона и торможения (см. рис. 3.3.). Скорость рабочего органа на участке разгона достигает некоторого значения
, длина этого участка составит:  , | (3.11) |
где
– максимальная скорость которую успевает набрать рабочий орган манипулятора; 
– максимальное ускорение рабочего органа манипулятора.На втором участке траектории необходимо производить торможение рабочего органа в связи с тем что по достижению конечной точки его скорость должна иметь значение
, при этом длина второго участка составит:  , | (3.12) |
тогда складывая выражения (3.11) и (3.12) получим суммарное перемещение рабочего органа:
 . | (3.13) |
Зная расстояние между двумя рабочими точками, из (3.13) получим выражение для определения максимально достигнутой скорости:
 . | (3.14) |
Используя (3.14) определим время перемещения рабочего органа на первом:
 , | (3.15) |
и втором участке:
 . | (3.16) |
Суммируя выражения (3.15), (3.16) и (2.33) получим выражение для определения времени перемещения с учетом переходного процесса при условии, что рабочий орган не успевает набрать максимальную скорость:
 | (3.17) |
Анализируя выражение (3.17) относительно скорости выхода на конечную точку
, получаем график времени перемещения рабочего органа манипулятора с учетом переходного процесса (см. рис.3.4) для малых перемещений рабочего органа. 
3.3 Получение оптимальной скорости в момент выхода на конечную точку
Анализ выражений (3.10) и (3.17) показывает (см. рис. 3.2, 3.4), что время перемещения рабочего органа будет минимально при таком значении скорости
, когда переходный процесс в системе отсутствуют, то есть максимальная амплитуда колебаний не превышает допустимой погрешности позиционирования 
. Для определения скорости , достаточно прировнять к нулю выражение (2.33):  . | (3.18) |
Решение (3.18) относительно
имеет вид:  . | (3.19) |
Выражение (3.19) определяет такое значение скорости в момент выхода на конечную точку при которой амплитуда переходного процесса не превышает предельно допустимого значения, а следовательно время перемещения рабочего органа определяемое выражениями (3.10) и (3.17) минимально.
Анализ графиков зависимости времени перемещения с учетом переходного процесса от скорости выхода на конечную точку (см. рис. 3.2, 3.4.) показывает, что скорость выхода значительно влияет на время перемещения рабочего органа и отклонение скорости в большую сторону от расчетного значения ведет к значительным потерям времени за счет увеличения длительности переходного процесса.
Если проанализировать выражения (3.10) и (3.17) относительно допустимой погрешности позиционирования
, то можно сделать вывод, что при увеличении допустимой погрешности позиционирования (см. рис. 3.5, 3.6.) наблюдается уменьшение времени перемещения, что можно использовать на операциях с низким требованием к точности, хотя это уменьшение весьма не значительное. 
4.Программные средства для исследования динамической модели портального манипулятора
4.1 Программа для вычисления параметров переходного процесса портального манипулятора
Для исследования полученной динамической модели, построения графиков приведенных в работе, использовалась программа “Модель портального манипулятора МРЛ-901П в момент позиционирования” (см. рис. 4.1). Программа разработана для среды WIN32 API на языке C++ с использованием компилятора Borland C++ 5.02 и может выполняться на операционных системах Windows 95/98 и Windows NT.
В
ычисление параметров переходного процесса в программе осуществляется с использованием выражения (2.31) при помощи которого вычисляется амплитуда колебаний рабочего органа манипулятора. По полученным значениям строится график переходного процесса и график зависимости времени переходного процесса от точности позиционирования.
В
вод исходных данных осуществляется при помощи диалогового окна “Исходные данные” при выборе пункта меню “Расчет/Переходный процесс” (см. рис. 4.2). В диалоговое окно (см. рис. 4.3) вводятся необходимые исходные данные. После ввода исходных данных программа вычисляет амплитуду и длительность переходного процесса и выводит результаты расчетов в виде графиков.
4.2 Программа для вычисления времени переходного процесса и оптимальной скорости
Для практического использования динамической модели при разработке технологических процессов, вычисления главных параметров – времени переходного процесса и оптимальной скорости позиционирования, используются выражения (2.33) и (3.19), которые были использованы при создании программы “Mrl” (см. рис. 4.4).
П
рограмма “Mrl” использует текстовую консоль для ввода и вывода данных. Исходные данные и результаты вычислений записываются в файл. При необходимости, для задания имени файла результатов вычислений, можно использовать параметры командной строки.
Программа написана на языке С++ с использованием стандартных функций и может быть откомпилирована для работы в операционных системах Dos, WIN32 и UNIX. Текст программы приведен в приложении к данной работе.
5. Экономика и организация производства
5.1 Организация и планирование НИР и ОКР
5.1.1 Классификация и этапы НИР
Научные исследования подразделяются на фундаментальные, поисковые и прикладные. Фундаментальные исследования могут быть как теоретическими, так и экспериментальными. Основой фундаментальных исследований является открытие новых принципов и закономерностей, которые могут быть использованы при создании новой техники, принципиально отличающейся от существующей. Поисковые исследования базируются, как правило, на фундаментальных и, используя новые принципы позволяют создавать новые направления развития техники, обеспечивающей значительное повышение производительности труда и качества выпускаемых изделий. Прикладные исследования позволяют на основе фундаментальных и поисковых работ решить конкретные научные проблемы, обеспечивающие создание новых изделий и технологических процессов.
Данная НИР классифицируется как поисковая. Исследования, проведенные в данной работе, позволяют определить степень влияния на быстродействие манипулятора такого важного фактора, как переходный процесс, возникающий под действием инерционных сил при остановке электроприводов. В результате исследований были получены выражения для расчета оптимальных параметров при которых достигается максимальное быстродействие манипулятора.
При проведении НИР в НИИ, КБ и учебных заведениях различают несколько основных этапов.
Первый этап – разработка технического задания. На этом этапе уточняются задачи исследования, разрабатываются технико-экономическое обоснование темы. При выполнении данной НИР, на первом этапе, была обоснована необходимость расчета переходных процессов. Выбран способ получения динамической модели в форме уравнений Лагранжа второго рода.