close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Методы расчета системы приводов шагающих движетелей многоопорных машин

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Шаронов Николай Геннадьевич Шифр научной специальности: 05.02.02 - машиноведение, системы приводов и детали машин Шифр диссертационного совета: Д 212.028.06 Название организации: Волгоградский государственный технический университет
На правах рукописи
ШАРОНОВ Николай Геннадьевич
МЕТОДЫ РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ
ШАГАЮЩИХ ДВИЖИТЕЛЕЙ МНОГООПОРНЫХ МАШИН
05.02.02
«Машиноведение, системы приводов и детали машин»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград - 2012
2
Работа выполнена на кафедре «Теоретическая механика»
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный технический университет»
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Шурыгин Виктор Александрович.
Официальные оппоненты: Горобцов Александр Сергеевич
доктор технических наук, профессор
Волгоградский государственный технический университет
заведующий кафедрой «Высшая математика»;
Несмиянов Иван Алексеевич
кандидат технических наук, доцент
Волгоградский государственный аграрный университет
доцент кафедры «Информатика, теоретическая механика и
основы научных исследований».
Ведущее предприятие
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН,
г. Москва.
Защита диссертации состоится 24 мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.06 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28, ауд. 300.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного
технического университета.
Автореферат разослан 23 апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Быков Юрий Михайлович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
При перемещении крупногабаритных объектов широко используются реконфигурируемые модульные многоопорные транспортные машины, объединённых единой
целевой задачей в комплекс. Распространение и развитие таких специальных модульных средств обусловлено необходимостью использования специальных крупногабаритных моноблочных изделий на значительном удалении от заводаизготовителя. Расширение функциональных возможностей и областей использования
таких машин возможно за счет применения в приводе механизмов шагания. Перемещение машинами с традиционными типами движителей требует обязательной подготовки трассы. Шагающий движитель обеспечивает перемещение машины за счёт
дискретного взаимодействия опорного звена (ноги) с грунтом, его главное эксплуатационное преимущество - проходимость в тех ситуациях, где колёсные и гусеничные машины не в состоянии передвигаться. Поэтому актуальна задача повышения
производительности транспортного комплекса за счет улучшения показателей проходимости при применении шагающих движителей взамен традиционных, изучения
особенностей применения в машинах механизмов шагания как составной части привода многоопорной транспортной машины модульной структуры.
Объект исследования – система приводов движителей с механизмами шагания
многоопорных мобильных машин, объединенных в реконфигурируемый модульный
транспортный комплекс для перемещения моногруза.
Цель исследования – разработка методов расчета и способов повышения эффективности режимов работы системы приводов многоопорного модульного транспортного комплекса на основе развития теории движения шагающих машин.
Для достижения указанной цели поставлены задачи:
1. Провести анализ особенностей функционирования приводов многоопорных
колесных и шагающих транспортных машин. Определить состав транспортного комплекса для перемещения моногруза и метод описания походок многоопорных машин
с цикловыми механизмами шагания.
2. Предложить методы расчета режимов согласованной работы приводов шагающих движителей, обеспечивающие программные движения и повышение показателей профильной проходимости.
3. Разработать метод расчета кинематических, динамических и энергетических
характеристик транспортного комплекса с шагающими движителями на основе математической модели динамики движения реконфигурируемого комплекса, состоящего из моногруза и машин с шагающими движителями.
4. Применить разработанные методы расчета и сопоставить результаты исследований, проведенных с помощью компьютерного и физического моделирования.
Методы исследования базировались на основных разделах машиноведения.
Использовались положения теоретической механики, теории механизмов и машин,
мехатроники. Для решения дифференциальных уравнений движения использовались
методы численного интегрирования. Для проверки режимов работы приводов использовались методы физического моделирования. Результаты теоретических исследований сравнивались с экспериментальными исследованиями макетного образца
транспортной машины с шагающими движителями.
4
Достоверность результатов. Проверка разработанных математических моделей
и алгоритмов расчета осуществлялась на тестовых задачах, имеющих точные аналитические решения. Достоверность теоретических выводов проверялась экспериментальными исследованиями в условиях реальной местности.
Научная новизна.
1. Обнаружены особенности применения сдвоенных механизмов шагания в составе реконфигурируемого транспортного комплекса.
2. Разработаны методы расчета режима согласованной работы системы приводов
сдвоенных механизмов шагания с применением информационно-измерительной системы.
3. Предложен метод расчета кинематических, динамических и энергетических
характеристик движения реконфигурируемого транспортного комплекса с движителями на базе сдвоенных механизмов шагания. Метод базируется на математических
моделях движения моногруза, движителей с приводами механизмов шагания и математических моделях взаимодействия моногруза с движителями и движителей с опорной поверхностью и состоит в их совместном решении.
4. Установлено влияние режимов работы приводов реконфигурируемого транспортного комплекса на устойчивость программного движения, энергозатраты, усилия
в подвеске моногруза.
Основные результаты, полученные автором и выносимые на защиту:
1. Метод расчета и результаты исследования режима согласованной работы системы приводов цикловых шагающих движителей, обеспечивающий перемещение
моногруза в заданное положение.
2. Метод расчета и результаты исследования режима согласованной работы системы приводов шагающих движителей, обеспечивающий заданное положение опорных точек циклового шагающего движителя.
3. Метод расчета кинематических, динамических и энергетических характеристик многоопорных машин с шагающими движителями, базирующийся на полной
математической модели движения реконфигурируемого транспортного комплекса,
состоящей из моделей: динамики пространственного движения моногруза, силового
взаимодействия моногруза с транспортным модулем, динамики движения шагающих
транспортных модулей, включающих привод сдвоенных шагающих движителей,
взаимодействующих с грунтом, моделируемым вязкоупругопластичной средой.
4. Результаты математического моделирования и экспериментальные исследования движения транспортного комплекса при различных режимах работы приводов
шагающих движителей.
Практическая значимость результатов исследования.
Разработанные методы расчёта динамики движения реконфигурируемого транспортного комплекса позволяют на этапе проектирования оценить его характеристики. Предложенные методы расчета режимы работы приводов шагающих движителей
обеспечивают как перемещение моногруза в требуемое положение, так и преодоление препятствий без контакта с ними. Методы расчета применены для исследования
новых режимов работы многосекционной дождевальной машины с шагающими тележками (рис. 1, а). Произведена существенная модернизация шагающей машины с
цикловыми движителями «Восьминог» (рис. 1, б). Результаты исследования использовались при разработке концепции и выборе параметров шагающей машины с ортогонально-поворотными движителями «Ортоног» (рис. 1, в).
5
Диссертация выполнена в рамках госбюджетных и хоздоговорных научноисследовательских работ на кафедре теоретической механики Волгоградского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на:
- II и III научных конференциях «Проблемы
динамики и прочности исполнительных механизмов и машин» (АГТУ, Астрахань,
2004, 2007);
- XVII, XIX – XXI научно-технических
конференциях «Экстремальная робототеха)
ника» (СПбГПУ, ЦНИИРТК, СанктПетербург, 2006–2011);
- XVI и XVIII международной конференции
по современным проблемам машиноведения
(ИМАШ РАН, Москва, 2004, 2006);
- I, IV и VII Всероссийских научнотехнических конференциях с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление»;
б)
- научной школе-конференции «Мобильные
роботы и мехатронные системы» (МГУ,
Москва, 2003, 2006);
- международной конференции по теории
механизмов и механике машин (КубГТУ,
Краснодар, 2006);
- международных
научно-практических
конференциях «Прогресс транспортных
в)
средств и систем» (ВолгГТУ, Волгоград,
Рис. 1 - Шагающие машины с цикло- 2005, 2009);
выми (а, б) и ортогональными (в) - I и II специализированных выставках «Родвижителями
бототехника» и международных семинарах
«Робототехника и мехатроника» (ВВЦ, Москва, 2004);
- ежегодных научно-технических конференциях ВолгГТУ (2004–2012);
- объединенном семинаре по робототехническим системам ИПМ им.М.В. Келдыша
РАН, МГУ, МГТУ, ИНОТиИ РГГУ (2006);
- 13-ой международной конференции по ползающим и шагающим роботам CLAWAR
(Nitech, Япония, 2010).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 38 печатных
работ, из них 9 в периодических изданиях по списку ВАК и 3 в иностранных изданиях.
Работа выполнена при поддержке РФФИ и Минобрнауки России, результаты отражены
в 7 научно-исследовательских отчетах, имеющих государственную регистрацию.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации - 160 с., в
тексте имеется 8 таблиц и 93 рисунка. Список литературы из 153 наименований
представлен на 15 с., приложения представлены на 8 с.
6
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение содержит общую характеристику диссертационной работы, обоснование актуальности темы и формулировку цели исследования. Приводятся сведения об
апробации, публикациях и практической значимости результатов работы.
В первой главе последовательно рассматриваются существующие конструкции и
анализируются проведенные исследования приводов шагающих машин, описывается
состав применяемых систем приводов в многоопорных транспортных машинах, методы и алгоритмы согласованного управления работой приводов и примеры практического применения в реконфигурируемых транспортных комплексах модульной
структуры. Проводится анализ особенностей функционирования многоопорных колесных и шагающих транспортных машин, рассматриваются возможности применения механизма шагания в качестве движителя, оценивается состояние развития шагающих машин. Представлен анализ исследований динамики и управления движением шагающих машин, мобильных роботов и многоопорных транспортных средств в
работах Д.Е. Охоцимского, Н.В. Умнова, А.Л. Кемурджиана, Я.С. Агейкина,
И. Айамы, П.В. Аксенова, Г.И. Гладова, А.П. Бессонова, К. Бернса, Е.С. Брискина,
К. Валдрона,
Ю.Ф. Голубева,
А.С. Горобцова,
В.В. Жоги,
И.А. Каляева,
С.Г. Капустяна, К. Косуге, В.Е. Павловского, А.К. Платонова, В.В. Чернышева,
В.В. Лапшина, А.В. Тимофеева, А.М. Формальского, Е.И. Юревича, и др. Проведенный анализ проходимости как эксплуатационно-технического свойства транспортного средства выявил отсутствие критерия профильной проходимости, описывающего
возможность преодоления препятствий без контакта с ними. Предложен критерий Lp,
равный максимальному расстоянию между следами дискретной следовой дорожки.
Для машин с традиционными типами движителей Lp = 0, для машин с шагающими
движителями 0 ≤ Lp ≤ L-Lс, где L – длина шага, Lс – длина стопы. С ростом Lp бесконтактная профильная проходимость увеличивается.
Во второй главе описывается состав транспортного комплекса с шагающими
движителями как совокупности модулей, перемещающих моногруз. Под «транспортным комплексом» понимается механическая система, состоящая из моногруза и N
транспортных модулей. Под моногрузом понимается объект транспортировки
(строительная конструкция, химическое или энергетическое оборудование, и т.п.),
размеры и масса которого значительно превышают размеры транспортных модулей.
Транспортный модуль представляет собой транспортную машину с приводом движителя или группы M движителей. Особенность применения механизма шагания заключается в разделении его движения на фазы переноса, адаптации и опоры, что качественно отличает шагающие машины от колесных. Дискретное взаимодействие
шагающих движителей с грунтом при условии статической устойчивости накладывает ограничение на структуру модуля в виде необходимости применения сдвоенных
механизмов шагания (рис. 2), один из которых находится в фазе опоры, а другой в
фазе переноса. Для рассмотренных в работе движителей на основе механизмов шагания Чебышева - Умнова походка зависит от соотношения углов, характеризующих
положения ведущих валов αi.j, поэтому походку можно описывать комбинацией разностей фаз ведущих звеньев.
Приводится описание шагающей машины «Восьминог» как транспортного комплекса, состоящего из моногруза (корпуса), установленного на двух транспортных
модулях, каждый из которых включает два сдвоенных движителя и привод (рис. 3).
7
1
αij
2
2
механизм в
переносе
механизм в
опоре
2
корпус (моногруз)
1
2
Рис. 2 – Статически устойчивый
Рис. 3 – Шагающая машина «Восьминог»
движитель с механизмом шагания
как модульный транспортный комплекс
Чебышева - Умнова
1 – двигатели, 2 - движители
В третьей главе рассматриваются методы расчета режимов согласованной работы приводов шагающих движителей, обеспечивающих выполнение различных транспортных задач комплексом многоопорных шагающих машин.
Предлагается метод определения программных законов управления режимами
согласованной работы систем приводов, основанных на модели кинематики плоского
движения многоопорной шагающей машины и принципе замещения сдвоенного циклового механизма шагания эквивалентным ортогональным. Программное движение
объекта транспортировки задаётся в виде скорости центра масс моногруза VC(t) и угловой скорости ω(t). Для обеспечения требуемого движения объекта транспортировки вычисляются законы для скоростей точек Ti крепления каждого i-го из N модулей
(рис. 4). Для обеспечения требуемого движения i-го модуля аналогично вычисляются
законы для скоростей точек крепления M каждого j-го движителя (рис. 5). решается
задача определения законов (2) изменения длины ρij(t) и поворота ψij(t) находящегося
в опоре механизма шагания
G
G(рис.G 5).G G
G
G G
VTi = Vc + ω × rTi , VMij = VTi + ωi × rMij
(1)
(
)
(
)
ρij = VM x ρij cos (ϕi −ψ ij ) − hij sin (ϕi −ψ ij ) / ρij + VM y ρij sin (ϕi −ψ ij ) + hij cos (ϕi −ψ ij ) / ρij
ij
ij
(2)
ψij = ϕi + VMij y cos (ϕ −ψ ij ) / ρij − VMij x sin (ϕi −ψ ij ) / ρij
Рассматривается движение транспортного комплекса на примере шагающей машине «Восьминог», т.е. движение корпуса машины (моногруза) осуществляется с
помощью двух приводов (модулей). Изменение режима работы приводов производится изменением угловой скорости вращения ведущего звена механизма шагания:
ω1 = k1ω0 , ω2 = k2ω0 ,
(3)
где k1, k2 - коэффициенты, зависящие от режима работы; ω0 - номинальная скорость
вращения двигателя привода. Используется выключение привода одного из бортов
или его реверсивное включение (управление приводами с выполнением дискретных
команд «вперёд», «стоп» «назад», «поворот вперед направо», «разворот вперед направо» и т.п.). Движители шагающей машины «Восьминог», состоящие из сдвоенных
цикловых механизмов шагания, с приводом без возможности плавного регулирова-
8
ния скорости, могут находиться в трех состояниях: «вперед», «стоп», «назад», что
соответствуют значениям коэффициентов k1, k2 в уравнении (3) соответственно «1»,
«0», «–1». Тогда, с учетом кинематической связи движителей по бортам, возможными являются 9 состояний машины.
Рис. 4 – Схема определения программного закона движения для i-го модуля
Рис. 5 Схема определения программного
закона движения для j-го механизма
Рассматривается метод реализации дискретно заданного программного движения транспортного комплекса на примере движения относительно локальных ориентиров. Процесс движения (рис. 6) от одного ориентира к другому разделяется на два
этапа: курсовое движение до зоны точного подхода к ориентиру (S > Sкр) и точный
подход (маневрирование) к ориентиру (Sкр < S > S0). Движение до области ориентира
осуществляется в случае, если расстояние до ориентира больше заданного критического Sкр. Под критическим расстоянием Sкр понимается минимальное расстояние до
ориентира, обеспечивающее точный подход для постановки машины в определенное
положение (соответствующее дискретно заданному программному движению).
Рис. 6 - Схема определения положения
машины и ориентира (цели)
Рис. 7 - Пример разделения плоскости
движения на сектора
9
Разработан метод расчета режимов
работы приводов при движении шагающей машины к ориентиру, основанный на
разделении области возможного движения
относительно моногруза на несколько секторов (рис. 7). В зависимости от положения ориентира в том или ином секторе определяется состояние приводов машины
(модулей), например, значение коэффициентов в формуле (3) в зависимости от текущего положения моногруза.
Разработан метод расчета режимов
работы приводов для обеспечения заданных параметров походки (рис. 8) транспортного модуля с цикловыми шагающими движителями на примере машины
«Восьминог», позволяющий корректировать положение опорных точек и повысить критерий бесконтактного преодоления дискретного препятствия.
Четвертая глава посвящена описанию
1, 2 - траектория опорных точек задних полной математической модели динамики
и передних механизмов шагания;
движения транспортного комплекса мно3 - запрещённые зоны постановки опор гоопорных шагающих машин при переРис. 8 - Метод управления походкой
мещении моногруза (рис. 9).
математическая модель движения моногруза
N математических моделей связи моногруза с модулем
математическая
модель системы
управления
N математических моделей движения модуля
математическая модель поверхности
силовое взаимодействие
данные о параметрах
управление приводами
Рис. 9 – Структура полной математической модели движения транспортного комплекса
В математической модели динамики пространственного движения моногруза
как твёрдого тела (рис. 10) оси подвижной системы координат совпадают с главными
центральными осями инерции твёрдого тела. Допуская, что все связи голономные,
уравнения пространственного движения моногруза, транспортируемого на N шагающих модулях, записываются в форме уравнений Лагранжа второго рода (4). В качестве обобщённых координат qi твердого тела принимаются координаты центра масс
моногруза в неподвижной системе координат xс0, yс0, zс0 и углы ориентации θ0, ψ0, φ0
(выбранные по методу А. Н. Крылова углы Эйлера).
d ∂T ∂T N
(4)
−
= Qqi ,
dt ∂qi ∂qi ∑
i=1
10
Для математического моделирования широкого класса
ψ0
конструкций подвесок предлаθ0
гается однотипная для каждого
модуля
обобщённая
схема
(рис. 11) математической модели связи моногруза с модулем с
G
амортизацией по трём взаимно
Fz 0i
С0
перпендикулярным направлениG
ям, жестко связанным с моноTi
Fy 0i
φ0
y0
грузом. По линиям, параллельG
z Fx 0i x0
ным подвижным осям C0x0, C0y0,
C0z0 между точками крепления
Mi (точка подвески на модуле)
подвески Ti (на моногрузе) и Mi
x
О
y
(на модуле) действуют силы (5)
Fx0i, Fy0i, Fz0i, направленные
Рис. 10 - Схема модели динамики
вдоль подвижных осей. Наприпространственного движения моногруза
мер:
дис
тк
тк
Fx 0i = Fxупр
(5)
0 i + Fx 0 i = c x 0 i ( x0 i − x0 i ) + µ x 0 i ( x0 i − x0 i ) ,
z0
где cx0i, µx0i — упругие и диссипативные характеристики, x0ткi , x0i , x0ткi , x0i - координаты
и скорости точек крепления элементов подвески в подвижной системе координат.
G
F
z0 i
z
С
x
y
z
T
G
Fy0i
M
G
Fx0i
x
О
y
Рис. 12 - Схема модели движения многоРис. 11 –Схема модели силового взаиопорной шагающей машины
модействия (подвески)
Модель движения многоопорной шагающей машины по плоской шероховатой
поверхности включает динамику плоского движения моногруза (твердого тела) на
горизонтальной поверхности (без учёта неравномерности траектории опорной точки
механизма шагания) и кинематику сдвоенных цикловых шагающих движителей .
Движение моногруза в этом случае описывается как поступательное вместе с цен-
11
тром масс и вращательное вокруг оси, перпендикулярной плоскости перемещения и
проходящей через центр масс модуля (рис. 12):
K
K
n
G
G
G
mxCi = ∑ Fсц , k + Fx , myCi = ∑ Fсц , k + Fy , J ϕ = ∑ M сц , k ,
(6)
k =1
(
)
x
k =1
(
)
y
k =1
(
)
z
где Fx, Fy - определяемое в соответствии с (5) силовое взаимодействие между модулем и моногрузом, Fсц,k - касательная составляющая реакции под i-й стопой; Mсц,k главный момент касательных сил под i-й стопой; J - момент инерции машины (вместе с движителями), n – число модулей (движителей). Принято допущение, что крепление подвески на модуле совпадает с его центром масс. Нормальные реакции грунта
определяются в квазистатическом режиме.
Вертикальное перемещение точки крепления подвески на модуле определяется
типом движителя и походкой в соответствии с уравнением (7), где zij -абсолютное перемещение точки подвеса j-го движителя, D – количество движителей.
1 M
zCi = ∑ zij
(7)
D j =1
Для численного моделирования движения транспортного комплекса разработаны оригинальные специализированные программы с интерфейсом, позволяющим
менять исходные данные, выводом результатов в виде таблицы, графиков и анимацией, наглядно демонстрирующей изучаемое движение.
В пятой главе приводится методика и результаты расчетов динамики движения и
режимов согласованной работы приводов с механизмами шагания реконфигурируемого транспортного комплекса на примере шагающих машин «Восьминог», «Восьминог М». Экспериментальные исследования состоят из численного и физического
моделирования движения транспортного комплекса.
x, м
αij
Рис. 13 - Отклонения центра масс груза от программного движения в зависимости от
походки шагающих машин
Для численного моделирования динамики движения транспортного комплекса с
большим числом транспортных модулей разработана программа, включающая блоки
расчета динамики пространственного движения моногруза, динамики плоского движения модуля с учетом взаимодействия стопы с грунтом, системы управления приводами и кинематики шагающего движителя. Рассмотрен пример расчета кинематических, динамических и энергетических параметров движения группы шагающих
машин «Восьминог», объединенных задачей перемещения моногруза в комплекс.
12
Исследование походок группы шагающих машин показало (рис. 13)их существенное
влияние на перемещение моногруза по программной траектории.
Рассмотрены методы коррекции режимов работы приводов движителей при отклонении моногруза от программной траектории. Сравнение различных методов
управления (рис. 14) показывает необходимость сочетания как контроля программного движения моногруза, так и положения модуля относительно моногруза.
а)
б)
1 – коррекция закона управления приводами движителей модуля по его положению
относительно моногруза, 2 – коррекция закона режима работы приводов всей группы
модулей по положению моногруза
Рис. 14 - Траектория движения в плоскости дороги (а) и горизонтальная сила в подвеске модуля (б) при использовании различных методов управления
Анализ результатов моделирования предложенного режима работы приводов
курсового движения к ориентиру (рис. 15) показывает, что энергоэффективные алгоритмы управления – алгоритмы «зона» и «сектор» при β=180°. Однако, они более
продолжительны по времени. Поэтому, если решается задача быстродействия, то более выгодным алгоритм «сектор» при β=0°, если задача энергосбережения, то алгоритм «зона» или «сектор» при β=180°.
а)
б)
Рис. 15 – Траектория (а) движения центра масс и затрачиваемая на перемещение
работа (б) и при движении по различным алгоритмам, 1 - β=180°, 2 - β=60°», 4 - β=0°
Практическая реализация и обоснование работоспособности разработанных методов расчета режима работы приводов шагающих движителей были проведены с
использованием модернизированной шагающей машины «Восьминог М». Для этого
были внесены изменения в конструкцию привода движителей, установлена система
технического зрения и цифровая видеосистема для фиксации эксперимента. Работа
системы технического зрения поддерживалась оригинальной специально разрабо-
13
танной программой. Эксперимент состоит в последовательном выполнении следующих операций: движение машины к «зоне точного подхода к ориентиру»; вывешивание машины на поворотном круге с целью изменения положение стоп механизмов
шагания и разворота машины на требуемый угол; точный подход к ориентиру. В
процессе движения отслеживается положение машины относительно выбранного
ориентира с целью корректировки параметров управления движением, в соответствии с принятым алгоритмом управления движением. Рис. 16 иллюстрирует сравнение
результатов численного и физического моделирования.
Рис. 16 – Сравнение результатов численного (1) и физического (2) моделирования алгоритма управления приводами при движении к ориентиру (α = 2°, β = 90°)
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. Обосновано применение механизмов шагания в приводе движителя многоопорных транспортных машин, для перемещения моногруза. Для оценки качественного преимущества шагающих машин предложен характеризующий бесконтактное
преодоление дискретных препятствий критерий профильной проходимости.
2. Разработанный метод расчета режимов согласованной работы приводов обеспечивает повышение показателей профильной проходимости и позволяет управлять
походкой шагающей машины с обеспечением заданного положения механизмов шагания и повышать критерий бесконтактной профильной проходимости.
3. Предложенный метод расчета режимов согласованной работы приводов при
движении шагающей машины к ориентиру обеспечивает заданные программные
движения. Численно определены и подтверждены физическим моделированием закономерности движения транспортного комплекса к ориентиру.
4. Разработанная полная математическая модель динамики движения реконфигурируемого комплекса машин с шагающими движителями позволяет проводить
расчеты кинематических характеристик пространственного движения моногруза, динамических нагрузок в элементах подвески, кинематических и энергетических характеристик многоопорных машин с шагающими движителями, обеспечивающие выбор
рациональных параметров проектируемых машин.
5. Сравнение полученных результатов численного и физического моделирования
движения транспортного комплекса показало, что разработанные методы расчета режимов работы приводов позволяют в реальных условиях с использованием информационно-измерительной системы управлять многоопорными машинами с шагающими
движителями.
14
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах
(из общего числа 38 печатных работ):
Статьи в периодических изданиях по перечню ВАК
1. Шагающая машина «Восьминог» / Е.С. Брискин, В.В. Чернышев, А.В. Малолетов,
В.В. Жога, Н.Г. Шаронов, К.В. Шаров, Н.Е. Фролова, Д.Н.Покровский // Мехатроника,
автоматизация, управление. - 2004. - №5. - C.48-49.
2. Концепция проектирования шагающих машин / Е.С. Брискин, В.В. Чернышев,
В.В. Жога, А.В. Малолетов, Н.Г. Шаронов, Н.Е. Фролова // Наука - производству. - 2005.
- №1. - C. 33-38.
3. Концепция проектирования, динамика и управление движением шагающих машин.
Ч.1. Концепция проектирования / Е.С. Брискин, В.В. Чернышев, В.В. Жога,
А.В. Малолетов, Н.Г. Шаронов, Н.Е. Фролова // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2005. - №5. - C. 22-27.
4. Концепция проектирования, динамика и управление движением шагающих машин.
Ч.2. Динамика движения шагающих машин серии "Восьминог" / Е.С. Брискин,
В.В. Чернышев, В.В. Жога, А.В. Малолетов, Н.Г. Шаронов, Н.Е. Фролова // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2005. - №6. - C. 19-26.
5. Концепция проектирования, динамика и управление движением шагающих машин.
Ч.3. Алгоритмы управления движением шагающих машин серии "Восьминог" и экспериментальные исследования/Е.С. Брискин, В.В. Чернышев, В.В. Жога, А.В. Малолетов,
Н.Г. Шаронов, Н.Е. Фролова//Мехатроника, автоматизация, управление.-2005.-№7.-C.13-18.
6. Шаронов Н.Г. Синтез алгоритма управления движением шагающей машины
"Восьминог" в зависимости от параметров локального препятствия // Изв. ВолгГТУ. Серия "Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах". / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - № 11. - C. 35-40.
7. Шаронов Н.Г., Калинин Я.В. Синтез алгоритма управления приводом цикловых
движителей шагающей машины в особых условиях // Изв. ВолгГТУ. Серия "Актуальные
проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах". / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - № 11. - C. 40-43.
8. Шурыгин В.А., Серов В.А., Шаронов Н.Г. Моделирование движения шагающей
машины с ортогонально-поворотными движителями // Изв. ВолгГТУ. Серия "Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах". / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 9. - C. 41-44.
9. Калинин Я.В., Шаронов Н.Г., Серов В.А. Энергетически эффективные режимы
управления приводами при согласованном групповом движении транспортных модулей //
Изв. ВолгГТУ. Серия "Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и
информатики в технических системах". / ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - № 11. - C. 16-19.
Статьи и доклады в российских изданиях
10. Брискин Е.С., Малолетов А.В., Шаронов Н.Г. Динамика и согласованное управление группой мобильных шагающих машин при совместном выполнении транспортных
операций // Мехатроника, автоматизация, управление: Труды 1 Всерос. науч.-техн. конф.
с междунар. участ./ ВлГУ. - М., 2004. - C. 224-227.
11. Брискин Е.С., Малолетов А.В., Шаронов Н.Г. Динамика группы шагающих машин
при совместном выполнении транспортных операций // Проблемы динамики и прочности
исполнительных механизмов и машин: тез. докл. II науч. конф. / АГТУ и др. - Астрахань,
2004. - C. 40-41.
15
12. Шаронов Н.Г. Исследование динамики группы шагающих машин, выполняющих
транспортировку крупногабаритного груза // XVI Международная Интернет - конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС - пробмаш 2004). / Ин-т машиноведения им. А.А.Благонравова РАН и др. - М., 2004. - C. 72.
13. Исследование механизма преодоления локальных препятствий мобильными робототехническими системами с шагающими движителями / Е.С. Брискин, В.В. Чернышев,
А.В. Малолетов, К.В. Шаров, Н.Г. Шаронов // Мобильные роботы и мехатронные системы: Матер. науч. школы – конф. / МГУ им. М.В.Ломоносова, Ин-т механики. - М.,
2004. - C. 167-179.
14. Шаронов Н.Г. Модульный шагающий транспортный комплекс для перевозки
сверхтяжёлых негабаритных грузов // Прогресс транспортных средств и систем - 2005:
матер. междунар. науч.-практ. конф. / ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2005. - Ч.2. - C. 615-616.
15. Брискин Е.С., Шаронов Н.Г., Малолетов А.В. Модульный транспортный комплекс
на основе шагающей машины "Восьминог" // Актуальные проблемы защиты и безопасности. Экстремальная робототехника: тр. 9 Всерос. науч.-практ. конф. / РАРАН, НПО
спец. матер. - СПб., 2006. - Т.5. - C. 236-244.
16. Шаронов Н.Г. Исследование управляемого движения группы шагающих машин //
Ежегодная XVIII Междунар. Интернет-конф. молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС-2006). / Ин-т машиноведения им.
А.А.Благонравова РАН и др. - М., 2006. - C. 78.
17. Шаронов Н.Г. Транспортировка груза шагающими машинами с минимальными
динамическими нагрузками в элементах подвески // Междунар. конф. по теории механизмов и механике машин: сб. докл. / КубГТУ и др. - Краснодар, 2006. - C. 152.
18. Об управлении движением шагающих машин с цикловыми движителями /
Е.С. Брискин, В.В. Жога, Я.В. Калинин, Н.Г. Шаронов, Д.Н. Покровский, Н.Е. Фролова //
Актуальные проблемы защиты и безопасности : тр. 11 всерос. науч.-практ. конф. В 6 т. Т.
5: Экстремальная робототехника / РАРАН, НПО спец. матер. - СПб., 2008. - C. 290-296.
19. Шагающие машины со сдвоенными механизмами шагания / Е.С. Брискин, В.А.
Шурыгин, В.А. Серов, Н.Г. Шаронов, А.В. Леонард, А.М. Колесов // МКПУ - 2011. / Инт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, НИИ многопроцессорных вычислит. систем им. проф. А.В. Каляева ЮФУ и др. - М. ; Таганрог, 2011. - Т. 2. - C. 185-189.
20. Шагающие машины со сдвоенными энергетически эффективными механизмами /
Е.С. Брискин, В.А. Шурыгин, В.А. Серов, Н.Г. Шаронов, Я.В. Калинин // Экстремальная
робототехника : сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. / Центр технологии судостроения и
судоремонта, ЦНИИ робототехники и техн. кибернетики. - СПб., 2011. - C. 87-90.
Статьи и доклады в иностранных изданиях
21. Выбор алгоритма управления автономным движением шагающей машины с цикловыми движителями / Е.С. Брискин, В.В. Жога, А.В. Малолетов, Д.Н. Покровский,
Н.Г. Шаронов, В.А. Шурыгин // Искусственный интеллект. - 2007. - №3. - C. 357-366.
22. Брискин Е.С., Шаронов Н.Г. Управление движением группы шагающих машин
при перемещении моногруза // Искусственный интеллект. - 2007. - №4. - C. 408-415.
23. Walking machines (elements of theory, experience of elaboration, application) /
Е.С. Брискин, В.В. Жога, В.В. Чернышев, А.В. Малолетов, Я.В. Калинин, Н.Г. Шаронов
// Emerging Trends in Mobile Robotics : proc. of the 13th Int. Conf. on Climbing and Walking
Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. / NITech. - Nagoya, Japan, 2010.P. 769-776.
16
Подписано в печать
.04.2012 г. Заказ №
Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0
Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Типография ИУНЛ
Волгоградского государственного технического университета
400005, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. № 7
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
85
Размер файла
867 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа