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加速度函数规划方法

加速度为正弦函数的轨迹规划,下面我们对加速度为梯形函数的方法加以讨论。加速度为梯形函数意味着,在整个加加速过程会存在几个转折点。加速过程有一个梯形函数,减速过程也有一个梯形函数,并且相互对称,这样才能实现在起始位置和目标位置时速度为0。下面我们对其轨迹进行详细分析。

图1:加速度为梯形函数的轨迹规划图

加速度为梯形函数的轨迹规划图

加速度为梯形函数的轨迹规划的优势在于整个运动过程速度曲线是平滑的,而且存在一个最大的匀速阶段,这样可以再满足机械手运动平稳的基础上大大提高机械手的工作效率。龙8国际,龙8国际娱乐,www.long8.com可以根据实际要求的控制速度,设定机械手的Jerk、Amax、Vmax。这种控制方法相对加速度为正弦函数的轨迹规划方法更简单,对控制器计算要求较低,而且整个运动过程速度曲线是平滑的,能够满足机械手的运动的要求。因此在本设计中采用的是加速度为等腰梯形函数的轨迹规划方法。

 

硅片传输机械手在运动过程中不可避免的会有扰动的存在,而扰动是影响控制精度的主要因素。一边而言,扰动首要的来源于被控对象本身的机械模态和动力学特性(如摩擦阻尼、传动关系、管线刚度等);也与被控对象的运行环境、控制系统的电气特性有很大关系。因此在系统设计的前期,在为被控对象建立仿真模型后(例如机构传动模型和动力学模型等),就要考虑分析扰动因素,将被控对象模型和扰动模型都考虑到控制仿真中,从而得出更贴近实际的仿真结论,建立更合理的控制策略。

 

从上面的目的出发,控制扰动分析的过程就是分解系统中对伺服精度产生主要影响的扰动的性质、水平以及振动传递通路,进而依据扰动的性质和影响方式制定控制策略的过程。

 

对于机械手系统中各轴运动控制需求,需要清楚定义和估计系统中的各类扰动的性质、水平以及振动传递通路。对系统伺服精度直接或间接产生影响的振动和噪声主要有以下:

1、前馈通道的扰动

对于硅片传输机械手控制伺服环路的前向通道,驱动器电气噪声最终形成伺服龙8国际电机上的扰动力输出,如此形成在前馈通道上的一个扰动。通常以伺服龙8国际电机推力常数或扭矩常数的百分比来估算最大扰动量。在仿真模型中,扰动力根据最大扰动百分比,以随机量的形式,加在执行器输出中。

 

2、反馈通道扰动

硅片传输机械手的伺服反馈通道是光栅尺或编码器,以及记录光栅尺信号的传感器板卡构成。传感器板上的计数电路输出通常在实际位置计数的正负一个或多个值间跳动;这样的跳动直接反映为测量位置在正负一个或多个测量精度间变化。在频谱分析和功率谱分析中,传感器扰动通常表现为大于100Hz的一个一阶频率和随后的多个幅值依次减小的高次谐波频率。因此在仿真模型中,在反馈信号中加入高频随机量仿真传感器扰动。

 

3、机体振动和随机振动

由于机械手安装的框架上,将会受到多个低频振动以及随机振动的影响,分析这些扰动造成的影响就显得至关重要。除了以上几种扰动,还存在着机械手本体的结构噪声,需要对硅片传输机械手做模态仿真,获得其模态频率及振型,从而设计相应的控制策略。为了使仿真接近实际工况,在建立机械手运动系统的理想模型后,在模型中加入结构模态噪声和上述的各类噪声,配以功放龙8国际电机驱动模型和测量系统模型,并进行相应的控制策略和控制器设计。