Математическое моделирование нагрузки на приводной двигатель малогабаритного мобильного робота в модуле симуляции движения
Ключевые слова:
робот, математическая модель, двигатель, микропривод, математическое описание, перекрестные связи, симуляция движения
Аннотация
Применение малогабаритных мобильных роботов постоянно расширяется. Это связано с тем, что их конструкции, алгоритмы управления и вычислительные возможности управляющих устройств постоянно совершенствуются, улучшаются материалы изготовления. Мобильные роботы могут применяться в труднодоступных местах, в среде, опасной для человека, и во многих других приложениях. В статье сделан анализ нагрузки, действующей на приводной двигатель малогабаритного мобильного робота, передвигающегося по ровной поверхности. Определены составляющие механической нагрузки на двигатель, а также проанализировано взаимное изменение этих составляющих в зависимости от направления движения робота. Найдено выражение, описывающее перераспределение составляющих нагрузки при движении робота прямо и при повороте. Показано, что математическое описание нагрузки на приводные двигатели робота имеет перекрестные связи по скорости правого и левого колес, для того чтобы учесть это перераспределение нагрузки. Разработанное математическое описание нагрузки может быть использовано при синтезе регуляторов частоты вращения приводных двигателей мобильного робота; для исследования функционирования робота при разработке нового алгоритма управления им или оптимизации уже существующего; для симуляции движения робота при определении его местонахождения и других приложений.Литература
Dalsager H.W., Esbensen T., Jensen B.T. Camera Controlled Robot. — Report of the group 508 on 5th semester «Real time systems with feedback», Department of Electronic Systems, Aalborg University, 2006 [Электрон. ресурс] http://www.zcuba.dk/reports/ 06gr508.pdf. (Дата обращения 18.08.20l8).
Valera A. Platform for the Development of Mechatronic Practical Works Based on LEGO Mindstorms NXT Robots. - 18th IEEE International Conference on Control Applications Part of 2009 IEEE Multi-conference on Systems and Control Saint Petersburg, Russia, July 8-10, 2009.
Бобцов А.А., Капитанюк Ю.А., Капитонов А.А., Колюбин С.А., Пыркин А.А., Чепинский С.А., Шаветов С.В. Технология LEGO Mindstorms NXT в обучении студентов основам адаптивного управления. — Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2011, № 1(71), с. 103—108.
Казагачев В.Н., Кудайбергенов С.Б., Крымгалиев М.У. Обучение основам робототехники с использованием LEGO Mindstorms NXT. М.: ACADEMY, 2016, № 3(6), с. 36—38.
Левин К.В., Черепанов И.Е. Реализация робота LEGO Mindstorms NXT, имеющего возможность дистанционного управления. — Электронные средства и системы управления, 2013, №2, с. 129-130.
Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985, 560 с.
Розин П.А., Акимов А.В., Кудинова Л.А. Анализ методов расчета и моделирования электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. — Изв. Московского гос. техн. ун-та (МАМИ), 2013, т. 1, № 2(16), с. 133—138.
Коваленко И.М. Компьютерное моделирование электрического привода с использованием SPICE модели шагового двигателя. — Электропитание, 2015, № 1, с. 56—61.
Шрейнер Р.Т., Емельянов А.А., Клишин А.В., Медведев А.В. Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB. — Молодой ученый, 2010, т.1, № 8, с. 6—12 [Электрон. реурс] https://moluch.ru/archive/19/1902/ (Дата обращения: 14.05.2018).
Бодров Е.Э., Бодрова С.И. Математическое описание приводного двигателя малогабаритного мобильного робота. — Междунар. сб. науч. трудов. «Энергетические и электротехнические системы»/Под ред. С.И. Лукьянова, Е.Г. Нешпоренко. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017, вып. 4, 356 с.
#
Dalsager H.W., Esbensen T., Jensen B.T. Camera Controlled Robot. — Report of the group 508 on 5th semester «Real time systems with feedback», Department of Electronic Systems, Aalborg University, 2006 [Electron. Resurs] http://www.zcuba.dk/reports/ 06gr508.pdf. (Data of apple 18.08.2018).
Valera A. Platform for the Development of Mechatronic Practical Works Based on LEGO Mindstorms NXT Robots. - 18th IEEE International Conference on Control Applications Part of 2009 IEEE Multi-conference on Systems and Control Saint Petersburg, Russia, July 8-10, 2009.
Bobtsov A.A., Kapitanyuk Yu.A., Kapitonov A.A., Kolyubin S.A., Pyrkin A.A., Chepinskiy S.A., Shavetov S.V. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik informatsionnykh tekhnologiy, mekhaniki i optiki — in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics), 2011, No. 1(71), pp. 103-108.
Kazagachev V.N., Kudaibergenov S.B., Krymgaliyev M.U. ACADEMY- in Russ. (ACADEMY), 2016, No. 3(6), pp. 36-38.
Levin K.V., Cherepanov I.Ye. Elektronnye sredstva i sistemy upravleniya — in Russ. (Electronic means and control systems), 2013, No. 2, pp. 129-130.
Klyuchev V.I. Teoriya elektroprivoda: Uchebnik dlya vuzov (Theory of electric drive. Textbook for high schools). Moscow, Energoatomizdat, 1985, 560 p.
Rozin P.A., Akimov A.V., Kudinova L.A. Izv. Moskovskogo gos. tekhn. universiteta (MAMI) — in Russ. (News of the Moscow State Technical University (MAMI), 2013, vol.1, No. 2(16), pp. 133-138.
Kovalenko I.M. Elektropitaniye — in Russ. (Power supply), 2015, No. 1, pp. 56-61.
Shreiner R.T., Yemel’yanov A.A., Klishin A.V., Medvedev A.V. Molodoi uchenyi — in Russ. (Young Scientist), 2010, vol.1, No. 8, pp. 6-12 [Electron. resurs] https://moluch.ru/archive/19/1902/ (Data of apple 14.05.2018).
Bodrov Ye.E., Bodrova S.I. Matematicheskoe opisaniye privodnogo dvigatelya malogabaritnogo mobil’nogo robota. Mezhdunarod. sb. nauchn. trudov «Energeticheskiye i elektrotekhnicheskiye sistemy» (Mathematical description of the drive motor of a small mobile robot. Intern. Sat. sci. works «Power and electrotechnical systems»/Edit. by S.I. Luk’yanov, Ye.G. Neshporenko. Publ. of the Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2017, iss. 4, 356 p.
Valera A. Platform for the Development of Mechatronic Practical Works Based on LEGO Mindstorms NXT Robots. - 18th IEEE International Conference on Control Applications Part of 2009 IEEE Multi-conference on Systems and Control Saint Petersburg, Russia, July 8-10, 2009.
Бобцов А.А., Капитанюк Ю.А., Капитонов А.А., Колюбин С.А., Пыркин А.А., Чепинский С.А., Шаветов С.В. Технология LEGO Mindstorms NXT в обучении студентов основам адаптивного управления. — Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2011, № 1(71), с. 103—108.
Казагачев В.Н., Кудайбергенов С.Б., Крымгалиев М.У. Обучение основам робототехники с использованием LEGO Mindstorms NXT. М.: ACADEMY, 2016, № 3(6), с. 36—38.
Левин К.В., Черепанов И.Е. Реализация робота LEGO Mindstorms NXT, имеющего возможность дистанционного управления. — Электронные средства и системы управления, 2013, №2, с. 129-130.
Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985, 560 с.
Розин П.А., Акимов А.В., Кудинова Л.А. Анализ методов расчета и моделирования электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. — Изв. Московского гос. техн. ун-та (МАМИ), 2013, т. 1, № 2(16), с. 133—138.
Коваленко И.М. Компьютерное моделирование электрического привода с использованием SPICE модели шагового двигателя. — Электропитание, 2015, № 1, с. 56—61.
Шрейнер Р.Т., Емельянов А.А., Клишин А.В., Медведев А.В. Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB. — Молодой ученый, 2010, т.1, № 8, с. 6—12 [Электрон. реурс] https://moluch.ru/archive/19/1902/ (Дата обращения: 14.05.2018).
Бодров Е.Э., Бодрова С.И. Математическое описание приводного двигателя малогабаритного мобильного робота. — Междунар. сб. науч. трудов. «Энергетические и электротехнические системы»/Под ред. С.И. Лукьянова, Е.Г. Нешпоренко. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2017, вып. 4, 356 с.
#
Dalsager H.W., Esbensen T., Jensen B.T. Camera Controlled Robot. — Report of the group 508 on 5th semester «Real time systems with feedback», Department of Electronic Systems, Aalborg University, 2006 [Electron. Resurs] http://www.zcuba.dk/reports/ 06gr508.pdf. (Data of apple 18.08.2018).
Valera A. Platform for the Development of Mechatronic Practical Works Based on LEGO Mindstorms NXT Robots. - 18th IEEE International Conference on Control Applications Part of 2009 IEEE Multi-conference on Systems and Control Saint Petersburg, Russia, July 8-10, 2009.
Bobtsov A.A., Kapitanyuk Yu.A., Kapitonov A.A., Kolyubin S.A., Pyrkin A.A., Chepinskiy S.A., Shavetov S.V. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik informatsionnykh tekhnologiy, mekhaniki i optiki — in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of Information Technologies, Mechanics and Optics), 2011, No. 1(71), pp. 103-108.
Kazagachev V.N., Kudaibergenov S.B., Krymgaliyev M.U. ACADEMY- in Russ. (ACADEMY), 2016, No. 3(6), pp. 36-38.
Levin K.V., Cherepanov I.Ye. Elektronnye sredstva i sistemy upravleniya — in Russ. (Electronic means and control systems), 2013, No. 2, pp. 129-130.
Klyuchev V.I. Teoriya elektroprivoda: Uchebnik dlya vuzov (Theory of electric drive. Textbook for high schools). Moscow, Energoatomizdat, 1985, 560 p.
Rozin P.A., Akimov A.V., Kudinova L.A. Izv. Moskovskogo gos. tekhn. universiteta (MAMI) — in Russ. (News of the Moscow State Technical University (MAMI), 2013, vol.1, No. 2(16), pp. 133-138.
Kovalenko I.M. Elektropitaniye — in Russ. (Power supply), 2015, No. 1, pp. 56-61.
Shreiner R.T., Yemel’yanov A.A., Klishin A.V., Medvedev A.V. Molodoi uchenyi — in Russ. (Young Scientist), 2010, vol.1, No. 8, pp. 6-12 [Electron. resurs] https://moluch.ru/archive/19/1902/ (Data of apple 14.05.2018).
Bodrov Ye.E., Bodrova S.I. Matematicheskoe opisaniye privodnogo dvigatelya malogabaritnogo mobil’nogo robota. Mezhdunarod. sb. nauchn. trudov «Energeticheskiye i elektrotekhnicheskiye sistemy» (Mathematical description of the drive motor of a small mobile robot. Intern. Sat. sci. works «Power and electrotechnical systems»/Edit. by S.I. Luk’yanov, Ye.G. Neshporenko. Publ. of the Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2017, iss. 4, 356 p.
