Автоматизация стенда Робот-Художник

Дифференциальная составляющая пропорциональна темпу изменения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которое прогнозируется в будущем. Отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему.

Назначение ПИД-регулятора - в поддержании заданного значения некоторой величины x c помощью изменения другой величины u. Значение называется заданным значением (или уставкой, в технике), а разность - невязкой ( или ошибкой регулирования), рассогласованием или отклонением величины от заданной.

Выходной сигнал регулятора U определяется тремя слагаемыми:

Где , , - коэффициенты усиления пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющей регулятора, соответственно.

Большинство методов настройки ПИД - регуляторов используют несколько иную формулу для выходного сигнала, в которой на пропорциональный коэффициент усиления умножены также интегральные и дифференциальные составляющие:

В дискретной реализации метода расчета выходного сигнала уравнение принимает следующую форму:

Где Т - время дискретизации.

Используя замену можно записать:

В программной реализации для оптимизации расчетов переходят к рекуррентной формуле:

Часто в качестве параметров ПИД - регулятора используются:

· Относительный диапазон:

· Постоянные интегрирования и дифференцирования, имеющие размерность времени

10. Алгоритм управления стендом

Рис.10.1 Алгоритм управления стендом

стенд программный контроллер изображение

Весь алгоритм управления стендом будет строиться следующим образом:

В Matlab происходит анализ изображения и составляется матрица из последовательности координат точек.

Эти координаты пересчитываться в физические, т.е. если у нас есть изображение 320х240, а координата точки [160,120] и при этом физически размер поля для рисования 200х100 мм, то физически эта координата будет равна [200*160/320=100; 100*120/240=50] мм.

Из Matlab по OPC-серверу в Siemens приходит координата точки, где она пересчитывается в вольты и единицы аналоговых значений сименса, т.е. при физических размерах поля рисования 200 (соответствует 10В на 1 приводе) на 100 (соответствует 10В на 2 приводе). Если разрешающий с сигнал=1,Matlab выдает через ОРС-сервер в Siemens координату первой точки.

Для каждой из составляющих координаты точки организуется ПИД - регулятор (один для координаты Х, второй - для координаты У). У ПИД - регулятора в качестве установки передается преобразованная составляющая координаты, а в качестве текущей составляющей используется текущее значение положения привода. Разность уставки и текущего значения передается на соответствующий ПИД - регулятор, а выходом регулятора служит скорость движения привода, которая посылается на контроллер привода.

Перо опускается и приводы отрабатывают координату, причем разрешающий сигнал при этом в Siemens выставляется в нулевое значение. После отработки выдается сигнал Ready for operation.

Далее все повторяется по алгоритму со следующей точкой из матрицы. Если же следующий набор координат является последним, т.е. контур заканчивается, то в коде присутствует команда, поднимающая карандаш.

11. Отладка и настройка системы управления

Процесс разработки системы управления стенда «Робот-Художник» не ограничивается только составлением модели электрического и пневматического привода и разработкой программного обеспечения и программы управления технологического процесса. Заключительным этапом проектирования системы управления является этап отладки. Данный этап является одним из трудоемких.

Процесс отладки системы управления можно условно разделить на три этапа:

1. Проверка работоспособности аппаратной части;

2. Раздельная отладка программных функций;

3. Совместная отладка программных и аппаратных средств.

Проверка работоспособности аппаратной части проводится для того, чтобы убедиться в правильности монтажа отдельных элементов системы управления. На данном этапе необходимо обеспечить правильное подключение элементов между собой. Также требуется осуществить проверку физических параметров оборудования.

Далее следует отладка отдельных частей программы. Таким образом, проверяется правильность работы каждой функции и процедуры программы.

Как только осуществлена отладка программы, необходимо проверить ее работу на реальном оборудовании. Как показывает практика, программу, а иногда и аппаратную часть приходится дорабатывать на данном этапе.

Заключение

В заключение данной работы следует провести анализ выполненных задач. В целом разработка программ для автоматизации процесса стенда «Робот-Художник» проведена успешно.

На первом этапе дипломного проекта была разработана электрическая и пневматическая системы управления технологическим процессом.

На втором этапе работы было разработано программное обеспечение в среде MATLAB, позволяющее осуществлять обработку цветного изображения и дающее возможность осуществлять передачу сигналов для реализации процесса воспроизведения рисунка на бумаге.

На третьем этапе была разработана программа управления для контроллера Siemens S7-300.

Четвертый этап заключался в отладке и настройке системы управления и ее элементов.

Список литературы

1. Журавлев Н.П., Маликов О.Б. Автоматизированные комплексы: Учебн. пособие. - М.: Маршрут, 2010.

2. Киреев В.С. Механизация и автоматизация «Транспорт» 2011.

3. Орлов А.М., Барановская Н.А. Автоматизированные системы. - РГОТУПС Москва-2008.

4. Орлов А.М. Роботы. системы. РГОТУПС Москва-2009.

5. Типовой технологический процесс работы станции. - Москва Транспорт, 2012.

Размещено на Allbest.ru