Зависимость максимальной мощности и энергопотребления циклового и позиционного электропривода роботов и мехатронных модулей от закона движения и его параметров

Abstract

Цикловые и позиционные приводы являются основой автоматизации дискретного производства. Обычно они используются для реализации операций загрузки, ориентации, транспортирования в технологическом оборудовании, а также в промышленной робототехнике и мехатронных модулях различного назначения. Основными характеристиками таких приводов во многих случаях являются величины перемещений и времен движения. Математическая модель приводов для типовых законов движения, характеризующихся временами разгона и торможения, учитывает тепловые потери в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением. Исследование проводилось с целью определения эффективности оптимизации закона движения по максимальной потребляемой мощности при учёте потерь в двигателе. Смоделированы два закона изменения ускорения электродвигателя: прямоугольный и треугольный. Для каждого закона рассмотрены 2 ситуации: перемещение с участком равномерного движения и без него. Исследования моделей в среде Simulink позволили установить связь между потреблением энергии, мощностью и законом движения. Получена зависимость между напряжением и потребляемым током от вида закона движения. Потери энергии в электродвигателе не превышают 2 % от общего энергопотребления при преобладающей инерционной нагрузке, и 44 % при активном моменте сопротивления, равном номинальному. Установлено, что эффективность оптимизации закона движения, по сравнению с известными исследованиями, при инерционной нагрузке возросла с 44 % до 47–48 %, а при приложении активного момента уменьшилась с 44 % до 9–10 %.