Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

О математическом моделировании управления движением твердого тела с избыточным числом тросовых движителей

https://doi.org/10.17587/mau.20.422-427

Полный текст:

Аннотация

Предложена расчетная схема и математическая модель динамики поступательного движения твердого тела, которые имитируют передвижение подводной платформы с помощью якорно-тросовых движителей, а также указаны примеры применения таких платформ при проведении работ по добыче и разведке новых месторождений углеводородов на континентальном шельфе. Представлена схема подводной платформы с якорно-тросовыми движителями, а также способ ее перемещения. Особенность математической модели процесса движения платформы с таким типом движителей заключается в зависимости развиваемых усилий от положения тросов относительно перемещаемого тела и превышения числа управляющих воздействий над числом степеней свободы механической системы. Математическая модель, описывающая перемещение платформы, основана на геометрических уравнениях при одновременной работе электроприводов движителя, с одной стороны, и на уравнении динамики поступательного движения тела — с другой. Показано, что задачей системы управления при этом процессе является обеспечение необходимого соотношения сил в тросах, идущих к якорю движителя. В качестве приводов рассмотрены двигатели постоянного тока и шаговые двигатели ввиду их способности работать от автономного источника питания, такого как аккумуляторные батареи. Установлены особенности управления двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями в составе приводов якорно-тросовых движителей. Для разрешения динамической неопределенности доказана необходимость введения в математическую модель дополнительного уравнения. В соответствии с разработанной математической моделью получены законы изменения во времени управляющих воздействий, в частности, напряжения, подаваемого на якоря электродвигателей постоянного тока, и частот коммутации обмоток при использовании шаговых двигателей. Разработан метод управления движением твердого тела, находящегося под воздействием двух приводов, который может быть использован при изучении поступательного перемещения подводной платформы с якорно-тросовыми движителями. Рассмотрены особенности управления двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями для изменения длины тросовых движителей по заданному закону.

Об авторах

Е. С. Брискин
Волгоградский государственный технический университет
Россия

Д-р физ.-мат. наук, проф.

г. Волгоград



В. Н. Платонов
Волгоградский государственный технический университет
Россия

Аспирант

г. Волгоград



Список литературы

1. Серов В. А., Ковшов И. В., Устинов С. А. Задачи технологических роботизированных шагающих платформ при освоении подводных (подледных) месторождений полезных ископаемых // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 9 (194). C. 181—191.

2. Jin-Ho Kim, Tae-Kyeong Yeu, Suk-Min Yoon, Hyung-Woo Kim, Jong-Su Choi, Cheon-Hong Min, Sup Hong. Electric-Electronic System of Pilot Mining Robot, MineRo-II // Proceedings of the Tenth ISOPE Ocean Mining and Gas Hydrates Symposium Szczecin, Poland, September 22—26, 2013. P. 269—273.

3. Verichev S., Laurens de Jonge, Wiebe B., Rodney N. Deep mining: from exploration to exploitation // Minerals of the Ocean — 7 & Deep-Sea Minerals and Mining — 4: abstracts of International Conference. VNII Okeangeologia. St. Petersburg, 2014. P. 126—138.

4. Брискин Е. С., Чернышев В. В., Малолетов А. В., Шаронов Н. Г. Сравнительный анализ колесных, гусеничных и шагающих машин // Робототехника и техническая кибернетика. 2013. № 1 (1). С. 6—14.

5. Чернышев В. В. Арыканцев В. В. МАК-1 — подводный шагающий робот // Робототехника и техническая кибернетика. 2015. № 2. C. 45—50.

6. Брискин Е. С., Пеньшин И. С., Смирная Л. Д., Шаронов Н. Г. Определение усилий в движителях якорно-тросового типа // Известия ВолгГТУ. Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Волгоград. 2017. № 14 (209). С. 87—90.

7. Брискин Е. С., Серов В. А., Шаронов Н. Г., Пеньшин И. С. Об особенностях управления движением мобильных роботов с движителями якорно-тросового типа // Экстремальная робототехника. Труды Международной научно-технической конференции. Санкт-Петербург: ИПЦ ООО "Политехника-принт", 2017. С. 337—343.

8. Шаронов Н. Г., Пеньшин И. С., Платонов В. Н. Управление движением подводной платформы с движителями якорно-тросового типа = Underwater platform motion control with anchor-rope propulsion devices // XXIX Международная конференция "Машиноведение и инновации. Конференция молодых ученых и студентов" (МИКМУС — 2017) (г. Москва, 6—8 декабря 2017 г.). 2018. C. 353—355.

9. Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987. 200 с.


Для цитирования:


Брискин Е.С., Платонов В.Н. О математическом моделировании управления движением твердого тела с избыточным числом тросовых движителей. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(7):422-427. https://doi.org/10.17587/mau.20.422-427

For citation:


Briskin E.S., Platonov V.N. On Math Modeling of Solid Body’s Motion Control with an Excess Number of Rope Propulsion Devices. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(7):422-427. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.422-427

Просмотров: 22


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)