Повышение энергетической эффективности мехатронной системы управления движением робота-тренажёра вождения на базе платформы Стюарта с многопозиционным цифровым управлением электропневматическими следящими приводами на дискретных клапанах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат наук Грешняков Павел Иванович

• Грешняков Павел Иванович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Грешняков Павел Иванович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ СТЮАРТА ТРЕНАЖЁРОВ ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ С МЕХАТРОННЫМИ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ СЛЕДЯЩИМИ ПРИВОДАМИ

1.1 Общие сведения о тренажёрах вождения автомобилей на базе платформы Стюарта

1.2 Требования, предъявляемые к системам обеспечения подвижности роботов - тренажёров вождения на базе платформы Стюарта

1.3 Системы управления движением тренажёров вождения на основе платформы Стюарта

1.4 Мехатронные электропневматические приводы платформы Стюарта

1.5 Особенности управления электропневматическими приводами с дискретными клапанами

1.6 Релейное многопозиционное управление электропневматическими приводами с дискретными клапанами

1.7 Проблемы создания систем управления мехатронными электропневматическими приводами с дискретными клапанами для роботов

- тренажёров вождения

1.8 Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЛАТФОРМЫ СТЮАРТА С МЕХАТРОННЫМИ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ СЛЕДЯЩИМИ ПРИВОДАМИ РОБОТА -ТРЕНАЖЁРА ВОЖДЕНИЯ

2.1 Разработка функциональной и структурной схем системы управления платформы Стюарта

2.2 Решение обратной задачи кинематики платформы Стюарта

в параметрическом виде

2.3 Разработка математической модели кинематики и динамики платформы Стюарта как объекта управления

2.4 Разработка полной модели робота-тренажёра на основе платформы Стюарта как объекта управления и формирование требований, предъявляемых к его электропневматическим приводам

2.5 Разработка математической модели электропневматического привода с комплексом исполнительных устройств

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАТРОННОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПЛАТФОРМЫ СТЮАРТА РОБОТА -ТРЕНАЖЁРА ВОЖДЕНИЯ

3.1 Исследование качества переходных процессов в пневматическом приводе с различными законами регулирования

3.2 Разработка системы релейного многопозиционного управления электропневматического привода с дискретными клапанами

3.3 Определение параметров цифрового фильтра Баттерворта в цепи обратной связи пневматического следящего привода с учётом его устойчивости и энергоэффективности

3.3.1 Исследование влияния помех на качество переходного процесса пневматического привода и выбор типа цифрового фильтра

3.3.2 Исследование влияния параметров цифрового фильтра на динамические свойства пневматического следящего привода

3.3.3 Исследование влияния параметров цифрового фильтра на энергоэффективность пневматического привода

3.3.4 Выбор оптимальной частоты среза фильтра Баттерворта

3.4 Анализ выполнимости требований, предъявляемых к системе управления роботом - тренажёром вождения с учётом значений параметров разработанных пневматических приводов

3.5 Метод выбора значений параметров робота - тренажёра на базе платформы Стюарта с мехатронными пневматическими приводами

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЛЕДЯЩЕГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ДИСКРЕТНЫМИ КЛАПАНАМИ И РОБОТА-ТРЕНАЖЁРА НА ОСНОВЕ ПЛАТФОРМЫ СТЮАРТА

4.1 Экспериментальное исследование мехатронного пневматического следящего привода степени подвижности робота-тренажёра

4.1.1 Стендовое оборудование для исследования характеристик пневматического следящего привода с дискретными клапанами

4.1.2 Разработка систем управления и регистрации параметров стенда

4.1.3 Верификация математической модели мехатронного пневматического привода во временной и частотной областях, оценка количества переключений клапанов и расхода потребляемого воздуха

4.2 Разработка стендового робота-тренажёра вождения на основе платформы Стюарта с пневматическими следящими приводами

4.3 Экспериментальные исследования динамических характеристик разработанного робота - тренажёра вождения

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Исследование влияния конфигураций платформы Стюарта на

размер рабочей зоны и требуемые усилия приводов

Приложение Б. Состав измерительно-управляющего комплекса

Приложение В. Программа системы управления и регистрации параметров стенда для исследования характеристик следящего пневматического привода

Приложение Г. Сборочный чертёж робота-тренажёра вождения

Приложение Д. Программа управления системы обеспечения подвижности

тренажёра вождения

Приложение Е. Оценка погрешности результатов экспериментальных

исследований

Приложение Ж. Акты внедрения результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение энергетической эффективности мехатронной системы управления движением робота-тренажёра вождения на базе платформы Стюарта с многопозиционным цифровым управлением электропневматическими следящими приводами на дискретных клапанах»

Актуальность темы диссертации.

Подготовка водителей на тренажёре вождения автомобиля и других транспортных средств является важной составляющей в деле обеспечения их безопасной эксплуатации. Высокая эффективность тренажеров обусловлена их возможностью передавать динамические нагрузки и обеспечивать подготовку водителей для действий в нештатных ситуациях. В настоящее время начали применяться тренажёры, построенные на базе манипуляционных механизмов с параллельной кинематической структурой, например, платформ Стюарта. Они представляют собой динамические системы, имеют шесть степеней подвижности и способны создавать управляемые движения механического объекта, например, автомобиля по трём линейным и трём угловым координатам. Вместе с компьютерной системой управления платформа Стюарта образует манипуляционный робот - тренажёр.

Система управления движением такого робота включает в себя центральное устройство компьютерного управления и комплекс исполнительных цифровых следящих приводов степеней подвижности с необходимым набором датчиков сигналов обратных связей. Высокая точность и согласованность движений по всем степеням подвижности робота - тренажёра достигается благодаря построению робота как мехатронной системы.

Рассмотрение вопросов построения и управления движением робота-тренажёра на основе манипулятора с параллельной кинематической структурой неотделимо от рассмотрения вопросов, касающихся приводов степеней подвижности робота. Именно комплекс приводов совместно с системой компьютерного управления движением механизма формирует робот как динамическую систему, обладающую признаками и свойствами мехатронной системы. В таких роботах-тренажёрах могут использоваться приводы различных типов: электрические, гидравлические и пневматические. Гидравлические

приводы дороги, и их целесообразно применять в тяжелонагруженных роботах большой грузоподъёмности. Электрические приводы обладают высокой точностью и быстродействием. Но они ведут себя излишне «жёстко» и не всегда подходят для тренажёров вождения. Перспективным для тренажёров вождения является использование пневматических приводов для управления степенями подвижности роботов - тренажёров на основе платформы Стюарта. Пневматические следящие приводы обладают высокой плавностью хода, и это свойство положительно влияет на передачу ощущения движения в тренажёрах вождения.

Как правило, управление распределением сжатого воздуха в исполнительной части пневматических следящих приводах осуществляется с помощью дорогостоящих пропорциональных золотниковых распределителей. Однако прослеживается тенденция к использованию дискретных 2/2 клапанов, совокупность которых при соответствующей организации управления является дешёвой альтернативой пропорциональным распределителям. Управление дискретными клапанами осуществляется либо с помощью широтно-импульсной модуляции, позволяющей плавно изменять среднее значение проходного сечения клапана, либо в релейном режиме. Перспективным является управление пневматическим приводом с помощью большого количества параллельно соединённых клапанов, поскольку это позволяет управлять большими расходами и делает систему легко масштабируемой.

Существенного улучшения свойств системы приводов робота-тренажёра можно добиться при реализации идей и принципов мехатроники. Объединение исполнительной части пневматического привода с устройством компьютерного управления и прецизионными датчиками приводит к тому, что привод становится мехатронным, и даёт возможность реализовать современные и высокоэффективные методы управления движением робота-тренажёра.

При этом важно учитывать два важных обстоятельства. Во-первых, количество возможных переключений клапанов, хотя и достаточно велико, но ограничено. Во-вторых, кондиционированный сжатый воздух, используемый в

пневмоприводах, дорог и его надо расходовать рационально. Но при частых и многочисленных переключениях клапанов расход воздуха увеличивается и энергетическая эффективность системы пневмоприводов падает. Поэтому для увеличения энергоэффективности приводов и срока работы робота-тренажёра благодаря рациональному использованию имеющегося ресурса клапанов необходимо стремиться создать такое управление, при котором движения платформы осуществляются при минимальном числе переключений клапанов.

Поэтому актуальной задачей является разработка структуры и законов управления системы мехатронных электропневматических следящих приводов с дискретными клапанами для робота-тренажёра вождения на основе платформы Стюарта, обеспечивающей высокое качество функционирования платформы, подразумевающее малое число переключений клапанов и пониженный расход потребляемого воздуха.

Степень разработанности темы исследования.

В современных комплексных тренажёрах для обеспечения подвижности используются манипуляционные механизмы с параллельной кинематической структурой, обладающие шестью степенями подвижности. Созданию и исследованию роботов на основе механизмов параллельной структуры посвящены работы Глазунова В.А., Афонина В.Л., Колискора А.Ш., Крайнева А.Ф., Подураева Ю.В., Кагана В.Г, Челпанова И.Б., Кузнецова Ю.М., Дмитриева Д.А., Neugebauer R., Neumann K.E., Merlet J.P.

Свойства пневматических приводов, которые могут быть использованы для управления степенями подвижности роботов на основе платформы Стюарта и обладают высокой плавностью хода, положительно влияют на передачу ощущения движения в тренажёрах вождения, что отражено в работах Андриевского Б.Р., Казунина Д.В., Костыговой Д.М.

Особенности построения систем со следящими приводами изложены в работах Чемоданова Б.К., Попова Д.Н., Попова Е.П., а пневматические приводы рассмотрены в работах Герц Е.В., Крейнина Г.В., Градецкого В.Г., Мисюрина С.Ю., Илюхина Ю.В., Сидоренко В.С., Ефремовой К.Д., Пильгунова

В.Н. Применение следящих электропневматических приводов в робототехнике в основном ограничивается их малой жёсткостью, которую можно увеличить в результате применения мехатронных решений. Синергетическое объединение силовой части пневматического привода с комплексом датчиков и системой компьютерного управления позволяет получить значительно более высокое качество привода и рассматривать его как мехатронное устройство. Принципы построения мехатронных электропневматических приводов, применяемых в том числе в робототехнике, изложены в работах Градецкого В.Г., Князькова М.М., Подураева Ю. В., Илюхина Ю. В., Сидоренко В. С., Харченко А.Н. и других учёных. Динамические процессы в пневматических системах, а также вопросы их устойчивости, глубоко изучались Самарской научной школой динамики и виброакустики под руководством академика РАН Шорина В.П., профессоров Шахматова Е.В., Гимадиева А.Г. и др.

Перспективным является раздельное несимметричное управление полостями пневматического привода с помощью четырёх 2/2 клапанов, которое осуществлялось в работах Nguyen T., Leavitt J., Jabbari, F. Ими использовались двух- и трёхпозиционное релейные управления. В работах Hodgson S., Le M.Q, Tavakoli M, Pham M.T предложено раздельное управление клапанами, что позволило обеспечить пять позиций релейного управления приводом. Согласованное компьютерное управление несколькими дискретными клапанами пневмопривода широко используется компанией «Камоцци Пневматика». Аналогичное решение предложено также Ю.В. Илюхиным и С.А. Арфикяном для управления приводами мобильного робота вертикального перемещения. Анализ работ показывает, что дальнейшее увеличение позиций управления за счёт увеличения числа клапанов позволяет улучшить качество управления, снизить количество переключений клапанов и потребление сжатого воздуха.

Для построения пневматических приводов роботов-тренажёров вождения могут использоваться различные типы пневмораспределителей и способы управления. Альтернативными вариантами распределителей являются пропорциональные и дискретные устройства. Среди способов управления можно

отметить релейный, пропорциональный, пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД), пропорционально -дифференциальный (ПД) и другие способы управления. В частности, результаты успешного создания следящего электропневматического привода с цифровым ПИ-регулированием представлены в работах А.Н. Харченко.

Вместе с тем, на основе анализа опубликованных работ установлено, что одним из способов повышения динамического качества привода является использование мехатронной системы управления, в которой сочетается релейное управление с законами ПД-регулирования второго порядка. В этом случае используется регулятор с пропорциональной, дифференциальной и дважды дифференциальной составляющими регулирования (ПДД2-регулятор). Такое решение характерно для построения позиционных приводов на основе дискретных клапанов. Но и при создании следящих пневмоприводов с компьютерным управлением оно показало свою высокую эффективность.

Однако применение ПД-регулирования влечёт за собой проблему. Она состоит в том, что при дифференцировании сигнала датчика обратной связи усиливается влияние помех, приводящее к ложному срабатыванию клапанов и повышенному расходу потребляемого приводом сжатого воздуха. Снизить негативное влияние помех можно с помощью цифрового фильтра. Но до настоящего времени отсутствовал научно обоснованный метод выбора параметров такого фильтра в составе электропневматических следящих приводов.

В результате исследования установлено, что практически отсутствуют исследования в области построения и управления роботов-тренажёров вождения на базе платформы Стюарта с системами мехатронных пневматических приводов, построенных на основе дискретных клапанов. Отсутствуют также работы, касающиеся выбора законов регулирования, обеспечивающих требуемое динамическое качество и пониженный расход газа, не представлен метод проектирования систем обеспечения подвижности тренажёра вождения с использованием пневматических приводов.

Результаты анализа научной проблемы создания роботов-тренажёров вождения позволили сформулировать цель и задачи исследования.

Цель диссертации: повышение энергетической эффективности и ресурса работы мехатронной системы управления движением робота-тренажёра вождения на базе платформы Стюарта с электропневматическими следящими приводами путём многопозиционного цифрового управления дискретными клапанами.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Разработка математической модели робота - тренажёра на основе манипуляционного механизма с параллельной кинематической структурой типа платформы Стюарта с учётом кинематических связей и особенностей системы мехатронных электропневматических следящих приводов с дискретными клапанами.

2. Разработка системы управления мехатронных приводов робота-тренажёра с алгоритмом многопозиционного релейного управления группами параллельно соединённых дискретных клапанов, с регулятором второго порядка и цифровым фильтром.

3. Оптимизационный синтез дискретного фильтра сигнала обратной связи системы управления мехатронного электропневматического следящего привода, учитывающий эффективность фильтрации и требования устойчивости системы.

4. Разработка метода выбора конструктивных параметров и параметров системы управления мехатронного пневматического следящего привода с дискретными клапанами с учётом требований к платформе Стюарта робота -тренажёра вождения.

5. Экспериментальное исследование динамических характеристик мехатронного пневматического следящего привода с дискретными клапанами и робота-тренажёра вождения на основе платформы Стюарта, проверка адекватности математических моделей и эффективности разработанных алгоритмов управления.

Объектом исследования является робот-тренажёр вождения, построенный на основе платформы Стюарта с шестью мехатронными электропневматическими следящими приводами и устройством компьютерного управления.

Предметом исследования являются математические модели и алгоритмы компьютерного управления движением робота-тренажёра вождения с мехатронными пневматическими следящими приводами, которые должны обеспечить приводам робота требуемое динамическое качество и высокую энергетическую эффективность.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использованы методы теории автоматического управления, газовой динамики, теории электропневматических систем, линейной алгебры, теоретической механики, цифровой обработки сигналов, статистического анализа экспериментальных данных. Исследование пневматических систем управления с дискретными клапанами и его компонентов выполнены теоретически и экспериментально с применением разработанных автором программ, а также пакетов программ МАТЬАВ^тиНпк, LabVIEW и AMESim.

Научной новизной обладают:

1. Математическая модель робота - тренажёра вождения на основе платформы Стюарта с мехатронными следящими электропневматическими приводами, учитывающая особенности работы дискретных клапанов, нелинейный характер действия сил трения, процессы, возникающие при ударе поршня о крышки цилиндра, а также проявление кинематических связей между приводами и платформой.

2. Алгоритм управления мехатронными пневматическими следящими приводами степеней подвижности робота-тренажёра, отличающийся многопозиционным релейным законом функционирования параллельно соединённых дискретных клапанов, применением пропорционально-дифференциального регулятора второго порядка (ПДД2-регулятора) и цифрового фильтра Баттерворта, обеспечивающих повышение энергетической

эффективности и ресурса приводов в результате снижения числа переключений клапанов и расхода потребляемого сжатого воздуха.

3. Метод выбора конструктивных параметров и параметров системы управления мехатронного пневматического следящего привода с дискретными клапанами с учётом требований к платформе Стюарта тренажёра вождения, включающих кинематические соотношения, при которых достигаются заданные динамические характеристики и реализуются заданная рабочая зона; частоты дискретизации сигналов контроллера, частоты среза фильтра и значений коэффициентов регулятора.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель динамических процессов в мехатронных пневматических следящих приводах с дискретными клапанами, применяемых в роботах - тренажёрах вождения с манипуляторами в виде платформы Стюарта, обладающими параллельной кинематической структурой.

2. Структура и алгоритм системы многопозиционного релейного ПДД -управления мехатронным пневматическим следящим приводом с дискретными клапанами и фильтром в цепи главной обратной связи, позволяющий снизить количество переключений и расход потребляемого воздуха.

3. Научно обоснованный метод выбора значений параметров системы управления степени подвижности тренажёра вождения на базе мехатронных пневматических следящих приводов с дискретными клапанами, включающая расчёт и выбор кинематических соотношений, при которых реализуется заданная рабочая зона, параметров пневматической системы, частоты дискретизации контроллера, параметров цифрового фильтра и коэффициентов регулятора.

Теоретическая значимость исследования.

Разработанные математическая модель, структура и алгоритм многопозиционного релейного ПДД2-управления мехатронными электропневматическими приводами с группами дискретных клапанов создают научную основу для создания высокоэффективных систем управления движением

робототехнических и мехатронных систем, в частности роботов-тренажёров вождения на основе платформы Стюарта.

Практическая значимость исследования.

1. Впервые разработан научно обоснованный метод выбора и расчёта параметров системы управления электропневматических следящих приводов с дискретными клапанами платформы Стюарта тренажёра вождения, при которых обеспечиваются её заданные динамические характеристики и энергетическая эффективность.

2. Предложенная система разностных уравнений, учитывающая закон регулирования и характеристики цифрового фильтра Баттерворта, является основой для реализации управляющих программ контроллера мехатронного электропневматического следящего привода.

3. Созданное стендовое оборудование позволяет верифицировать математические модели и алгоритмы управления системы мехатронных электропневматических следящих приводов с дискретными клапанами и платформы Стюарта робота - тренажёра вождения.

Достоверность полученных результатов исследования определяется использованием общепринятых положений теории автоматического управления, пневматических приводов, а также информационно-управляющих и программно-аппаратных комплексов и подтверждается согласованностью результатов математического моделирования и натурных экспериментов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях, в том числе на I, II и III Международных научно-технических конференциях "Динамика и виброакустика машин" (г. Самара, 2012, 2014, 2016 гг.), 9-й Международной научно-технической конференции «Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика». (г. Санкт-Петербург, 2016 г.), на международных конференциях 5th Workshop on Digital Fluid Power (г. Тампере, Финляндия, 2012 г.), International Congress on Sound and Vibration (г. Флоренция, Италия, 2015 г.), IEEE Global Fluid Power Society Ph.D. Symposium (г. Самара, 2018 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 2 статьи в изданиях, индексируемых в базе данных "Scopus", 2 авторских свидетельства, 13 статей и тезисов докладов в других источниках. В работах, выполненных в соавторстве, вклад автора имел определяющее значение.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует пунктам 1, 2, 5 и 7 паспорта специальности 05.02.02 «Роботы, мехатроника и робототехнические системы».

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и списка используемой литературы из 159 наименований. Содержит 193 страницы машинописного текста, включая 80 рисунков, 13 таблиц, 7 приложений.

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ СТЮАРТА ТРЕНАЖЁРОВ ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ С МЕХАТРОННЫМИ

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ СЛЕДЯЩИМИ ПРИВОДАМИ

В данной главе приведен выполненный автором анализ подходов к созданию систем управления тренажёра вождения на базе робота параллельной кинематической структуры - платформы Стюарта. При этом особое внимание уделено роботам-тренажёрам, построенным с использованием пневматических следящих приводов в степенях подвижности робота. Рассмотрены основные задачи и методы построения мехатронных следящих пневматических приводов с дискретными клапанами для роботов-тренажёров. В рамках выводов определены недостатки существующих систем управления электропневматическим приводом с дискретными клапанами и сформулированы цель и задачи исследования.

1.1 Общие сведения о тренажёрах вождения автомобилей на базе платформы

Стюарта

Подготовка водителей автомобилей и других транспортных средств (ТС) на тренажёре является одним из важных элементов обеспечения их безопасной эксплуатации, сводящей к минимуму возможность ошибочных действий водителя в процессе вождения. Тренажерная подготовки имеет устойчивую тенденцию к расширению в связи с тем, что человеческий фактор продолжает оставаться основной причиной дорожно-транспортных происшествий [1]. Кроме этого, бурное развитие вычислительной техники позволило довести современные тренажеры до такого уровня, что подготовка водителей на тренажерах стала более эффективной, чем подготовка на реальном транспортном средстве. Такая эффективность тренажеров обусловлена их широкими возможностями по

реализации нештатных ситуаций на дорогах и высокой интенсивностью подготовки. Также на тренажере можно без ограничений выполнять отработку действий в предаварийных ситуациях, некоторые из которых либо опасны в реальных условиях, либо вообще их отработка запрещена. Кроме этого, подготовка водителей на тренажерах выгодна с экономической точки зрения, несмотря на высокую стоимость современных тренажеров, приближающуюся к стоимости самого транспортного средства [2].

Тренажеры военной техники представляют особую ценность, так как они позволяют практически без ограничений имитировать реальную боевую обстановку, которую трудно сымитировать в ходе учений [3].

Так, на тренажере специальное программное обеспечение, реализующее симулятор движения транспортного средства (рисунок 1.1.) позволяет мгновенно менять дорожные условия, погоду, останавливать выполнение задания для разбора и повтора [4].

Рисунок 1.1 - Состав тренажёра вождения автомобилей

Реалистичность передается не только изображением на мониторе, но и повторением приборов и органов управления внутри кабины. Динамическая система обеспечения подвижности на базе платформы Стюарта, перемещающая кабину, дает водителям ощущение движения, возникающего при ускорении транспортного средства или изменения его углового положения, тем самым

осуществляет динамическую имитацию вождения. В тренажёрах в качестве имитирующих сил выступают сила земного тяготения и переносные силы инерции. Длительно действующая продольная и боковая перегрузки имитируются путем наклона платформы тренажера в противоположном направлении вектору перегрузки [5].

Система обеспечения подвижности также имитирует кратковременно продольную, боковую и нормальную перегрузки путем линейных перемещений по соответствующим направлениям, а также угловые ускорения по всем трём осям. Она воспроизводит тряски и удары, возникающие при движении по неровностям дорожного покрытия, а также вибрацию, идущую от двигателя. Система обеспечения подвижности позволяет передать ощущения поперечных колебаний, возникающих при движении прицепного автопоезда. Эти колебания приводят к неустойчивому движению автопоезда и могут вызвать занос прицепа, поэтому важно при обучении на тренажёре передавать курсанту ощущения движений, возникающих при вождении и обучить его правильным действиям в случае потери управляемости транспортного средства.

Исторически первые динамические тренажёры применялись для динамической имитации полёта в пилотажных тренажёрах. Передовыми разработчиками пилотажных тренажёров являются ГосНИИ ГА, Центр экспертизы и сертификации авиационных тренажеров при ЦАГИ, Пензенское конструкторское бюро моделирования [6], ОАО НПП «ЭРА», ОКБ «Антонов», Институт авиационной и космической медицины, компании «Транзас», ЦНТУ "Динамика" и другие [7]. На указанных предприятиях накоплен значительный опыт, как в создании тренажёров, так и в динамической имитации движения, обеспечивающей реалистичность восприятия движения человеком. Этот опыт впоследствии был использован при создании тренажёров наземных транспортных средств и военной техники компаниями: «Транзас» - тренажёры морской техники и бронетехники [8,9], «Зарница» - комплексные тренажёры вождения легковыми и грузовыми автомобилями, «Эйдос» - тренажёры вождения грузовыми

автомобилями, ПО «Муромский машиностроительный завод» - тренажёры бронетехники и многоосных тягачей.

В современных комплексных тренажёрах для обеспечения подвижности используются те же платформы, которые используются для реализации подвижности пилотажных тренажёров и представляют собой роботов параллельной кинематической структуры с шестью степенями подвижности (6DOF). Они позволяют имитировать наиболее полный перечень возможных воспринимаемых человеком движений, аналогичных по реализации сложными пилотажными тренажёрами (Level-D FAA). Существуют и более простые подвижные платформы тренажёров вождения автомобилей (в дальнейшем тренажёров вождения) с тремя степенями подвижности, аналогичных тем, что применяются в пилотажных тренажёрах среднего уровня (Level-A FAA) [10].

Динамическая имитация движения транспортного средства основана на использовании особенностей восприятия движения вестибулярным аппаратом человека. Вестибулярный аппарат более чувствителен к изменениям перегрузок поступательного движения и к изменениям угловых скоростей вращения, чем к величинам этих перегрузок и угловых скоростей [11, 12]. Длительность воспринимаемых перегрузок при имитации движения лежит в диапазоне от десятых долей секунды при кратковременно действующих перегрузках, таких, как например, при движении транспортного средства по неровному дорожному покрытию и до нескольких секунд при длительно действующих перегрузках, вызванных изменением направления движения транспортного средства [13].

Для передачи водителю ощущения движения в заданном направлении необходимо имитировать перегрузки за счёт ускоренного движения платформы тренажёра в нужном направлении, далее в силу ограниченности хода приводов робота, осуществляется возврат с перегрузками ниже порога чувствительности вестибулярного аппарата человека с одновременным изменением углового положения. Этот процесс должен сопровождаться имитацией движения с помощью системы визуализации [14,15].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Грешняков Павел Иванович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бариеников, Е.М. Контраварийная тренажёрная подготовка водителей автоспортсменов и народного хозяйства: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. пед. наук (13.00.04): защищена 15.11.1994: утв. 15.03.1994 / Бариеников Евгений Михайлович. - М., 1994. - 24 с.

2. Краснов, Е.И. Моделирующий комплекс тренажера для подготовки водителей многоосных тягачей / Е.И. Краснов, С.А. Левшин, В.В. Емельяненко [и др.] // Тренажерные технологии и симуляторы -2002; материалы науч.-техн. конф.- СПб.: Изд-во СПб. ГПУ, 2002.- С. 108-113.

3. Оружие и технологии России: энциклопедия XXI век / ред. А. Сердюков. - М.: Оружие и технологии, 2009. - Т. 18: Тренажеры и технические средства обучения. - 623 с.

4. Ноговицин, А. Анализ состояния и основные направления развития тренажерной базы войск и ВУЗов ВВС / А. Ноговицин // Мир авионики. - 2003. -№3. - С. 44.

5. ГОСТ Р В 29.05.005-95 Тренажеры военной техники. Общие эргономические требования. - М.: Издательство стандартов, 1998. - 17 с.

6. Кондращин, H.A. Авиационное тренажеростроение в Пензе / H.A. Кондращин, B.C. Пустыльников. - Пенза: Изд-во ТГУ, 2005. - 360 с.

7. Чак, Вейроч. Новое поколение систем подвижности [Электронный ресурс] / Чак Вейрач // АО ЦНТУ «Динамика». - 2013. - Режим доступа: http://www.dinamika-avia.ru/mcenter/forum/detail.php?id=2503.

8. Ганин, Р.А. Сравнительный анализ динамических моделей систем подвижности тренажеров автотранспорта и спецтехники / Р.А. Ганин, Д.В. Казунин // Интеллектуальные системы в производстве. - 2017. - Т. 15, № 1. - С. 605.

9. Ганин, Р.А. Анализ динамических платформ подвижности тренажеров авто- и спецтехники / Р.А. Ганин, Д.М. Костыгова, Д.В. Казунин // Сетевое

партнерство в науке, промышленности и образовании: сб. трудов Международной мультиконференции. - 2016. - С. 229-236.

10. Flight Simulation Training Device Qualification Standards for Extended Envelope and Adverse Weather Event Training Tasks: Federal Aviation Administration (FAA), DOT: Notice of proposed rulemaking (NPRM). - 79. - FR 39462.

11. Шмидт, Р. Основы сенсорной физиологии: учебник / Р. Шмидт -. М.: Мир, 1984. - 287 с.

12. Куроливили, А.К. Физиологические функции вестибулярной системы / А.К. Куроливили, Б.И. Бабияк. - М.: Изд-во «Медицина», 1975.

13. Прошкин, В.Н. Способ моделирования психофизиологических эффектов в тренажере / В.Н. Прошкин // Сборник материалов Международной научно-технической конференции. - Пенза, 1998. - С. 95-96.

14. Berger, D.R. Simulating believable forward accelerations on a Stewart motion platform / D.R. Berger, J. Schulte-Pelkum, H.H. Bulthoff // ACM Trans Appl Percept 7(1:5)/ - P. 1-27.

15. Peters, R.A. Dynamics of the vestibular system and their relation to motion perception, spatial disorientation and illusions / R.A. Peters // Technical report NASA-CR-1309, NASA Ames Research Center. - 1969.

16. Siegler, I. Sensorimotor Integration in a Driving Simulator: Contributions of Motion Cueing in Elementary Driving Tasks / I. Siegler, G. Reymond, A. Kemeny, A. Berthoz // Presented at Driving Simulator Conference. - Paris. - 2001.

17. Александров, В.В. Математические задачи динамической имитации аэрокосмических полётов / В.В. Александров, Л.И. Воронин, Ю.Н. Глазков [и др.]; под ред. В.А. Садовничего. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 160 с.

18. Schmidt, S.F. Motion Drive Signals for Piloted Flight Simulators / S.F. Schmidt, B. Conrad // Technical report NASA-CR-1601, May 1970.

19. Reid, L.D. Flight simulation motion-base drive algorythms / L.D. Reid, M.A. Nahon // Part 1, 2. UTIAS Report №307, May 1986.

20. Компания "ST Software" [Электронный ресурс]. - 2018. - Режим доступа: https: //www. stsoftware. nl/index.html.

21. Suikat, R. The new Dynamic Driving Simulator at DLR / R. Suikat // Presented at Driving Simulator Conference. - Orlando, Florida, 2005.

22. Компания "Mechanical Simulation" [Электронный ресурс]. - 2018. -Режим доступа: https://www.carsim.com/company/index.php.

23. Тимаков, В.М. Сертификация системы подвижности на базе автоматизированной системы снятия характеристик: Сбор. материалов / В.М. Тимаков, Д.А. Сотников, А.М. Мухаммедов // Международная научно-техническая конференция "Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажёров". - Пенза, 1998. - С. 127 - 128.

24. Прошкина, Л.А. Автоматизированные системы для сертификационных, испытаний динамических стендов тренажеров транспортных средств / ЛА. Прошкина. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та. - С. 224-226.

25. Brunger-Koch, M. Motion Parameter Tuning and Evaluation for the DLR Automotive Simulator / M. Brunger-Koch // Presented at Driving Simulator Conference. - Orlando, Florida, 2005.

26. Reymond, G. Role of Lateral Acceleration in Curve Driving: Driver Model and Experiments on a Real Vehicle and a Driving Simulator / G. Reymond, A. Kemeny, J. Droulez, A. Berthoz. - Human Factors. - 2001. - V. 43.- P. 483 - 495

27. Boer, E.R. Affording Realistic Stopping Behavior: A Cardinal Challenge for Driving Simulators / E.R. Boer, N. Kuge, T. Yamamura // Presented at 1st Human Centered Transportation Conference. - Iowa City, 2001.

28. Hoffmann, S. Avoidance of Simulator Sickness by Training the Adaptation to the Driving Simulation / S. Hoffmann, H.P. Kruger, S. Buld // VDI Berichte Nr., 2003. - P.1745.

29. Сотников, Д.А. Оптимизация способов динамической имитации полёта с помощью динамических стендов опорного типа: Сбор. материалов / Д.А. Сотников, В.В. Кабанячий, В.М. Тимаков, А.М. Мухаммедов // Международная научно-техническая конференция "Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажёров". - Пенза, 1998. - С. 123 - 126.

30. Murgovski, N. Vehicle modelling and washout filter tuning for the chalmers vehicle simulator / N. Murgovski // Master's thesis. Chalmers University of Technology. - Sweden, Goteborg, 2007.

31. Решетникова, Н.В. Адаптивное управление подвижной платформой авиационного тренажера / Н.В. Решетникова, И.Г. Криволапчук // Сборник докладов Завалишинские чтения 15. - Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. - 2015. - С. 121-125.

32. Reid, L.D. Flight Simulation Motion-Base Drive Algorithms / L.D. Reid, M.A. Nahon // Part 1 - Developing and Testing the Equations. Technical Report UTIAS Report. - University of Toronto: Institute for Aerospace Studies. - 1985. - № 296.

33. Reid, L.D. Flight Simulation Motion-Base Drive Algorithms / L.D. Reid, M.A. Nahon // Part 2 - Selecting the System Parameters. Technical Report UTIAS Report. - University of Toronto: Institute for Aerospace Studies. - 1986. - №. 307.

34. Weiß, С. Control of a Dynamic Driving Simulator: Time-Variant Motion Cueing Algorithms and Prepositioning" / С. Weiß // MA thesis. Deutschen Z entrum fur Luft und Raumfahrt. - 2006.

35. Boer, E.R. Experiencing the same Road Twice: A Driver Centered Comparison between Simulation & Realtiy / E.R. Boer, T. Yamamura, N. Kuge, A. Girshick // Presented at Driving Simulator Conference. - Paris, 2000.

36. Базилевский, А.Н. О формировании управляющего сигнала движением кабины тренажера при имитации вертикальных перегрузок: Сбор. / А.Н. Базилевский // Имитаторы и тренажеры. - Киев, 1974. - Выпуск II. - 167 с.

37. Бушуев, В.В. Механизмы параллельной структуры в машиностроении / В.В. Бушуев, И.Г. Хольшев // СТИН, 2001. - №1. - С. 3 - 8.

38. Чермашенский, А.П. Перспективы и возможности использования пространственных механизмов с параллельной кинематикой в технологическом оборудовании / А.П. Чермашенский, В.А. Гаврилов // Динамика систем, механизмов и машин. - 2004. - № 2. - С. 172-175.

39. Гутыря, С.С. Механизмы параллельной структуры в современном машиностроительном производстве / С.С. Гутыря, В.П. Яглинский // Технолопчш комплекси. - 2010. - № 2 (2). - С. 025-035.

40. Глазунов, В.А. Механизмы параллельной структуры и их применение: робототехнические, технологические, медицинские, обучающие системы / В.А. Глазунов; ред. академик Р.Ф. Ганиев. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2018. - 1036 с.

41. Скворцов, С.А. Механизм тренажера для подготовки водителей авторанспортных средств и пилотов воздушных судов. / С.А.Скворцов, В.А. Глазунов // Машины, технологии и материалы для современного машиностроения. Матер. Межд. Научной конф. Под ред. Акад. Р.Ф Ганиева. М.: Изд. «Институт компьютерных исследований». 2013. С. 97.

42. Смирнов, В.А. Динамическая модель механизма с параллельной кинематикой / В.А. Смирнов , Л.Н. Петрова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение, 2009. - № 11 (144). - С. 50-56.

43. Афонин, В.Л. Анализ кинематических характеристик робота-станка при введении дополнительных неуправляемых координат/ В.Л. Афонин, А. Н. Смоленцев, А.Н. Панфилов // Проблемы машиностроения и автоматизации, №4, 2014 г. - c 63-69.

44. Рыбак, Л.А. Новые технологии высокоскоростной механической обработки на станках с параллельной кинематикой / Л.А. Рыбак, Е.В. Гапоненко, Ю.А. Мамаев // Современные проблемы науки и образования. -2012. - № 6. - С. 21.

45. Подураев, Ю.В. Разработка манипулятора с параллельной архитектурой для прецизионной микроробототехнической системы / Ю.В. Подураев, И.Ю. Гапонов, Х.Ч. Чхо // Вестник МГТУ Станкин, 2011. - Т. 2, № 4. -С. 161-166.

46. Зенкевич, С.Л. Основы управления манипуляционными роботами / С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко. - М.: МГТУ им. Баумана, 2004. - 480 с.

47. Mckerrow, P. Introduction to Robotics / P. Mckerrow. // Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc. - Boston: MA, USA, 1991.

48. Тимаков, В.М. Исследование и проектирование элементов обратных связей систем управления динамическими стендами авиационных тренажеров / В.Н. Прошкин, И.А. Прошин, В.М. Тимаков // Труды международного симпозиума "Надёжность и качество". - Пенза. - 2009. - Том II. - С. 421 - 423.

49. Лапиков, А.Л. Динамическая модель манипулятора платформенного типа с шестью степенями свободы / А.Л. Лапиков, В.Н. Пащенко, П.В. Середин, А.В. Артемьев // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2015. - № 5. - С. 59-81.

50. Попов, Д.Н. Выбор оптимального регулятора для робастного управления электрогидравлическим следящим приводом авиационного тренажера с шестью степенями подвижности / Д.Н. Попов, А.А. Таха // Известия ВУЗов. Серия "Машиностроение". - 2007. - № 9. - С. 19-27.

51. Белый, В.Д. Исследование жесткостных параметров механизма с параллельной структурой на базе платформы Огюарта / В.Д. Белый, В.А. Гаврилов, Д.А. Спиридонов. - Депонированная рукопись № 1042-В2001 20.04.2001.

52. Sirouspour, M.R. A New approach to the control of a hydraulic Stewart platform / M.R. Sirouspour, S.E. Salcudean // Proceedings of the 7th International Symposium on Experimental Robotics. - 2000. - P. 447-460.

53. Davliakos, I. Model-based control of a 6-dof electrohydraulic Stewart-Gough platform / I. Davliakos, E. Papadopoulos // Mechanism Machine Theory. - 2008. - 43 (11). - P. 1385-1400.

54. Grewal, K.S. LQG controller design applied to a pneumatic stewart-gough platform [Text] / K.S. Grewal, R. Dixon, J. Pearson // International Journal of Automation and Computing. - 2012. - № 9 (1). - P. 45-53.

55. Rapp, P. Valve flow rate identification and robust force control for a pneumatic actuator used in a flight simulator / P. Rapp, M. Weickgenannt, C. Tarin, O.

Sawodny // Proceedings of the American Control Conference. - 2012. - Art. no. 6314702. - P. 1806-1813.

56. Андриевский, Б.Р. Управление платформой Стьюарта с шестью степенями свободы на базе пневмоприводов / Б.Р. Андриевский, С.А. Зегжда, Д.В. Казунин, [и др.] // XII всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014: сб. статей. - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2014. - С. 2150-2153.

57. B. Andrievsky, D.V. Control of pneumatically actuated 6-DOF Stewart platform for driving simulator / B. Andrievsky, D.V. Kazunin, D.M. Kostygova, [et al] // 19th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, MMAR 2014. - 2014. - Art. no. 6957433. - P. 663-668.

58. Наземцев, А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Ч. 1. Пневматические приводы и средства автоматизации / А.С. Наземцев. - М.: ФОРУМ, 2004. - 240 с.

59. Наземцев, А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы: Ч. 2. Гидравлические приводы и системы. Основы / А.С. Наземцев. - М.: ФОРУМ, 2007. - 304 с.

60. Следящие приводы: В 3 т. / ред. Б.К. Чемоданова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. - Т. 1.: Теория и проектирование следящих приводов.

61. Попов, Е.П. Автоматическое регулирование и управление / Е.П. Попов; ред. О.К. Соболев. - М.: Физматгиз, 1962. - 388 с.

62. Ilyukhin, Yu.V. Computer simulation of electro-pneumatic drives for vertical motion mobile robots / Yu.V. Ilyukhin, Y.V. Poduraev, S.A. Arfikyan, // Procedia Engineering. - 2015. - 100. - P. 1003-1012.

63. Илюхин, Ю.В. Расширение функциональных возможностей электропневматических следящих приводов с компьютерным управлением / Ю.В. Илюхин, С.А. Арфикян // Мехатроника, автоматизация, управление: материалы междунар. науч.-техн. конф. (МАУ - 2009). - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. -С. 246-248.

64. Илюхин, Ю.В. Промышленные мехатронные электропневматические приводы / Ю.В. Илюхин, А.Н. Харченко, С.А. Арфикян // Вестник Донского государственного технического университета. - 2010. - Т. 10, № 8 (51). - С. 11841189.

65. Илюхин, Ю.В. Позиционные электропневматические приводы на основе прогнозирующих моделей для задач робототехники / Ю.В. Илюхин, С.А. Арфикян // Труды XI Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». - СПб.: НПО Специальных материалов, 2008. - Том 5: «Экстремальная робототехника».- С. 442 - 448.

66. Сидоренко, В.С. Пневматические позиционирующие устройства станков повышенного быстродействия и точности: сб. науч. тр / В.С. Сидоренко, А.Н. Сиротенко, В.А. Чернавский // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем. - Ростов-на-Дону. - 1998. - С. 58-62.

67. Gradetsky, V.G. Dynamic characteristics of pneumatic wall-climbing robots. / Gradetsky, V.G., Knyazkov M.M., Semenov E.A., Sukhanov A.N. // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2018. № 10-1. С. 58-64.

68. Ефремова, К.Д. Следящий пневмопривод с цифровым управлением. / Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4 (16). С. 21.

69. Герц, Е.В. Динамика пневматических систем машин / Е.В. Герц. -М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

70. Т. Иси . Мехатроника / Т. Иси, И. Симояма, Х. Иноуэ [и др.]// пер. с япон. - М.: Мир, 1988. - 318 с.

71. Илюхин, Ю.В. Синергетический (мехатронный) подход к проектированию систем управления технологических роботов / Ю.В. Илюхин // Мехатроника. - 2000. - № 2. - С. 7-12.

72. Подураев, Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение [Текст]: учеб. пособие / Ю.В. Подураев. - М.: Машиностроение, 2006. - 256 с.

73. Сидоренко, В.С. Мехатронный измерительный модуль параметров исполнительных движений станочных систем [Текст] / В.С. Сидоренко, Ч.К. Ле, Д.Д. Дымочкин // Инженерный вестник Дона, 2013. - Т. 26, № 3 (26). - С. 4.

74. Илюхин, Ю. В. Проектирование исполнительных систем роботов. Линеаризованные системы // Ю. В. Илюхин, Ю. В. Подураев - Учебное пособие — М.: Издательство МПИ, 1989. — 75 с.

75. Егоров, О.Д. Расчет и конструирование мехатронных модулей / О.Д. Егоров, Ю.В. Подураев // Автоматизация технологических процессов и производств: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств. - ГБОУВПО Московский гос. технологический ун-т "Станкин". - М. - 2012.

76. Залманзон, Л.А. Микропроцессоры и управление потоками жидкостей и газов / Л.А. Залманзон. - М.: Наука, 1984. - 486 с.

77. Сидоренко, В.С. Динамика быстродействующего позиционного пневмопривода робота с внешним тормозным устройством / Дао Тхе Ань, В.С. Сидоренко, Д.Д. Дымочкин // Динамика и виброакустика машин: сб. докл. II междунар. науч. техн. конф., 15-17 сентября, СГАУ. - Самара: СГАУ, 2014. - Т. 2.- С. 658-662.

78. Дмитриев, В.Н. Основы пневмоавтоматики / В.Н. Дмитриев, В.Г. Градецкий. - М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

79. Градецкий, В.Г. Пневматический робот с плавным торможением движения пневматического исполнительного механизма / В.Г. Градецкий, А.А. Парой // Вестник машиностроения. - 1981. - № 3. - С. 5-8.

80. Компания «Транзас» [Электронный ресурс].- Режим доступа: http:// www.transas.ru..

81. Компания «Зарница» [Электронный ресурс].-: http://zamitza.ru/katalog-tovarov/avtoshkola/avtotrenazhery/uchebnye-trenazhery-gruzovykh-avtomobüejj/.

82. Компания «Эйдос» [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://eidos-trener.ru/.

83. Yin, Y. A nonlinear feedback tracking control for pneumatic cylinders and experiment study / Y. Yin, J. Wang // Proceedings of the American Control Conference.

- 2009. - Art. no. 5160340. - P. 3476-3481.

84. Wang, J. A practical control strategy for servo-pneumatic actuator systems Control Engineering Practice / J. Wang, J. Pu, P. Moore // Control Engineering Practice.

- 1999. - 7 (12). - P. 1483-1488.

85. Rosas-Flores, J.A. Optimal linearization of the dynamic behavior of an on/off actuated single pneumatic cylinder / J.A. Rosas-Flores, J.A. Flores-Campos, L.G. Corona-Ramírez // 5th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control, CCE, 2008. - Art. no. 4723441. - P. 380-385.

86. Force tracking of pneumatic servo systems using on/off solenoid valves based on a greedy control scheme / Le. M. Quyen, M. Tu Pham, R. Moreau, [et al]// Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Transactions of the ASME, 2011. - 133 (5). - Art. no. 054505.

87. Пат. 2114457 Российская Федерация, МПК7Н04В1/38, H04J13/00. Многопоточный дискретный клапан-дроссель / Грачев В.В.; заявитель и патентообладатель: Грачев Вениамин Васильевич, Гулиенко Анатолий Иванович, Шталенков Валерий Михайлович.- № 2002129138/06; заявл. 31.10.2002; опубл. 27.11.2004 - 1 с.

88. Харченко, А.Н. Разработка и исследование электропневматических следящих приводов на основе мехатронного силового агрегата / А.Н. Харченко, Ю.В. Илюхин // Вестник Воронежского государственного технического университета. - ГОУ ВПО «Воронежский Государственный технический университет». - 2008. - Т. 4, № 11. - С. 80-84.

89. Илюхин, Ю.В. Электропневматические пропорциональные регуляторы давления компании CAMOZZI / Ю.В. Илюхин, А.Н. Харченко // Новости приводной техники. - 2008. - №2(82). - С. 3-4.

90. Илюхин, Ю.В. Быстродействующие электропневматические приводы массивных объектов с дискретным компьютерным управлением / Ю.В. Илюхин,

С.А. Арфикян. - М.: Изд-во «Новые технологии», Мехатроника, автоматизация, управление. - 2011. - № 11. - С. 11-17.

91. Илюхин, Ю.В. Повышение точности и быстродействия электропневматических следящих приводов с компьютерным управлением на базе распределителей дискретного действия / Ю.В. Илюхин, С.А. Арфикян // Труды XVII международной научно - технической конференции «Информационные средства и технологии». - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. -Т. 2. - С. 108 - 114.

92. Сосонкин, В.Л. Дискретная гидроавтоматика (Следящие и шаговые системы станков) / В.Л. Сосонкин. - М.: Машиностроение, 1972. - 164 с.

93. Siivonen, L. Analysis of fault tolerance of digital hydraulic valve system / L. Siivonen, M. Linjama, M. Vilenius // Bath Workshop on Power Transimission and Motion Control (PTMC'05). - Bath, 2005. - 7-9 September. - P. 133.

94. Linjama, M. Accurate trajectory tracking control of water hydraulic cylinder with non-ideal on/off valves / M. Linjama, K.T. Koskinen, M. Vilenius // International Journal of Fluid Power. - 2003. - 4 (1). - P. 7-16.

95. Гимадиев, А.Г. LMS Imagine.Lab AMESim как эффективное средство моделирования динамических процессов в мехатронных системах / А.Г. Гимадиев, П.И. Грешняков, А.Ф. Синяков. - Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2014. -138 с.

96. Гимадиев, А.Г. Исследование теплопередачи в змеевиковом охладителе мехатронной системы подготовки пробы теплоносителя / А.Г. Гимадиев, А.В. Уткин // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - Самара. - 2016. - Т. 15, № 4. - С. 195-203.

97. Шахматов, Е.В. Математическое моделирование динамических процессов в гидроприводе с дискретным регулятором потока жидкости / Е.В. Шахматов, А.Г. Гимадиев, В.Я. Свербилов, А.Ф. Синяков // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2013. - № 1 (39). -С. 157-167.

98. Стендовое оборудование для исследования гидропривода с дискретным регулятором потока жидкости / В.П. Шорин, А.Г. Гимадиев, В.Я. Свербилов, [и др.] // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). -2013. - № 1 (39). - С. 168-177.

99. Грешняков, П.И. Разработка и исследование характеристик дискретного пневматического регулятора давления / П.И. Грешняков, А.Ф. Синяков, В.Н. Илюхин // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2012. - № 3-2 (34). - С. 164-170.

100. Hodgson, S. Dynamical model averaging and PWM based control for pneumatic actuators / S. Hodgson, M. Tavakoli, M.T. Pham, A. Leleve // Proceedings -IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2014. - Art. no. 6907561. - P. 4798-4804.

101. Shen, X. Nonlinear model-based control of pulse width modulated pneumatic servo systems / X. Shen, J. Zhang, E.J. Barth, M. Goldfarb // J Dyn Syst, Meas, Control. - 2006. - № 128. - P. 663-669.

102. Messina, A. Experimenting and modelling the dynamics of pneumatic actuators controlled by the pulse width modulation (PWM) technique / A. Messina, N.I. Giannoccaro, A. Gentile // Mechatronics. - 2005. - 15 (7). - P. 859-881.

103. Sande, H. Switched backstepping control of an electropneumatic clutch actuator using on/off valves / H. Sande, T.A. Johansen, G.O Kaasaf,etc. // Proceedings of the American Control Conference. - 2007. - Art. no. 4282614. - P. 76-81.

104. Уткин, В. И. Скользящие режимы и их применения в системах с переменной структурой / В.И. Уткин. - М.: Наука, 1974. - С .265-272.

105. Girin, A. High-order sliding-mode controllers of an electropneumatic actuator: application to an aeronautic benchmark / A. Girin, F. Plestan, X. Brun, A. Glumineau // Int J Control. - 2006. - № 79(2). - P. 119-131.

106. Nguyen, T. Accurate sliding-mode control of pneumatic systems using low-cost solenoid valves / T. Nguyen, J. Leavitt, F. Jabbari, J.E. Bobrow. // IEEE, ASME Trans Mech, 2007. - № 12(2). - P. 216-219.

107. Ning, S. High steady-state accuracy pneumatic servo positioning system with PVA/PV control and friction compensation / S. Ning, G.M. Bone // Proceedings -IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2002. - № 3. - P. 28242829.

108. Lee, H.K. A study on tracking position control of pneumatic actuators / H.K. Lee, G.S. Choi, G.H. Choi // Mechatronics. - 2002. - 12(6). - P. 813-831.

109. Vijayaraghavan, G. Practical grounding, bonding, shielding, and surge protection. / G. Vijayaraghavan, M. Brown, M. Barnes // Elsevier, Newnes, 2004. - P. 237.

110. Caruso, M. Analog grounding considerations / M. Caruso. - Honeywell. -AN-103.

111. Durham, M.O. Data quality and grounding considerations for a medical facility / M.O. Durham, R.G. Arnold // MWSCAS-2002. The 2002 45th Midwest Symposium on Circuits and Systems. - V. 2, 4-7. - Aug. 2002. - P. II-184 - II-187.

112. Ke, H. Grounding techniques and induced surge voltage on the control signal cables / H. Ke, W.J. Lee, M.S. Chen, J.P. Liu, J.S. Yang // IEEE Trans. on Industry Applications. - 1998. - V. 34, №. 4. - P. 663- 668.

113. Денисенко, В.В. Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматики / В.В. Денисенко, А.Н. Халявко // СТА, 2001.-№1. - С. 68-75.

114. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами / Д. Барнс. -М.: Мир, 1990. - 239 с.

115. Granosik, G. Minimizing air consumption of pneumatic actuators in mobile robots / G. Granosik, J. Borenstein // Proceedings of 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation. - 2004 (4). - P. 3634-3639.

116. Le, M.Q. Transparency of a pneumatic teleoperation system using on/off solenoid valves / M.Q. Le, M.T. Pham, R. Moreau, T. Redarce // Proceedings of 2010

IEEE International Workshop on Robot and Human Interactive Communication. - 2010.

- Art. no. 5598682. - P. 15-20.

117. Hodgson, S. Improved tracking and switching performance of an electro-pneumatic positioning system / S. Hodgson, M.Q. Le, M. Tavakoli, M.T. Pham // Mechatronics. - 2012. - 22 (1). - P. 1-12.

118. Le, M. Sliding mode control of a pneumatic haptic teleoperation system with on/off solenoid valves / M. Le, M. Pham, M. Tavakoli, R. Moreau // Proceedings of 2011 IEEE international conference on robotics and automation (ICRA). - Shanghai, China. - 2011.

119. Грешняков, П.И. Разработка пневматических систем с дискретными регуляторами со скользящим режимом управления / П.И. Грешняков, А.Г. Гимадиев // Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития. - 2016.

- С. 318.

120. Stewart, D. A platform with six degrees of freedom / D. Stewart // Proceedings of the IMechE. - 1965-1966. - V. 180. - № 15. - P. 371-385.

121. Патент No RU 2 618 790 C1 Российская Федерация. Стенд для испытаний работоспособности уровнемеров компонентов топлива в баках ракеты -носителя / А.Г. Гимадиев., В.В. Дмитриев, П.И. Грешняков, А.В. Мухаметзянов; опубл. 11.05.2017, Бюл. № 14.

122. Greshniakov, P. Analysis of Stewart platform dynamic characteristics with pneumatic actuating elements / P. Greshniakov., A. Gimadiev, V. Ilyukhin // Proceedings - ICSV 22 International Congress on Sound and Vibration. - 2015.

123. Dietmaier, P. The Stewart-Gough platform of general geometry can have 40 real postures / P. Dietmaier // Advances in Robot Kinematics: Analysis and Control. Springer Netherlands. - 1998. - P. 7-16.

124. Hugo Elias. Inverse Kinematics [Электронный ресурс], Improved Methods. Available at: http://freespace.virgin.net/hugo.elias/models/m_ik2.htm.

125. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, 1988.

126. Понятский, В.М. Проектирование систем управления с CAD/CAE элементами SolidWorks в среде имитационного моделирования MATLAB / В.М. Понятский, Г.И. Колесников, В.Г. Федорищева // Доклады Российской конференции с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ'08), 10 - 12 ноября 2008 г. - М.: ИПУ РАН, 2008. - С 445 - 452.

127. Giles. Simulating Mechanical Systems in Simulink with SimMechanics: Technical report [Электронный ресурс]/ Giles, D. Wood. - 2003.- Режим доступа: http: //www.mathworks.com.

128. Walker, M.W. Efficient Dynamic Computer Simulation of Robotic Mechanisms / M.W. Walker, D.E. Orin // Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. - 1982. - 104. - P. 205-211.

129. Haug, E.J. Computer Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems / E.J. Haug // Basic Methods, Allyn and Bacon, 1989. - Volume 1.

130. Kane, T.R. Multibody Dynamics / T.R. Kane, D.A. Levinson // Journal of Applied Mechanics. - 1983. - 50. - P. 1071-1078.

131. Gosselin, C. Singularity Analysis of Closed Loop Kinematic Chains / C. Gosselin, J. Angeles // IEEE Transactions on Robotics and Automation. - 1990. - V. 6(3). - P. 281-290.

132. Попов, Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: учеб. для вузов по направлению подгот. дипломир. специалистов в обл. техники и технологии, 2-е изд. / Д.Н. Попов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 319 с.

133. Brian, Armstrong-Helouvry. Stick Slip and Control in Low-Speed Motion / Armstrong-Helouvry Brian // IEEE Trans. on Automatic Control, October 1990. -38(10). - P.1483-1496.

134. Karnopp, D. СотрШег simulation of stick slip friction in mechanical dynamic systems / D. Karnopp // Transactions ASME/ Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. - 1985. - V. 107, March. - P. 100-103.

135. Experimental comparison of five friction models on the same test-bed of the micro stick-slip motion system / Y.F. Liu, J. Li, Z.M. Zhang [и др.] // Mechanical Sciences. - 2015. - 6 (1). - P. 15-28.

136. Berger, E.J. Friction modeling for dynamic system simulation / E.J. Berger // Applied Mechanics Reviews. - 2002. - 55 (6). - P. 535-577.

137. Astrom, K.J. Revisiting the LuGre Friction Model / K.J. Astrom, C. Canudas-De-Wit // IEEE Control Systems. - 2008. - 28 (6). - P. 101-114.

138. Roy, S. Finite-element models of Viscoelasticity and diffusion in Ashesively Bonded Joints / S. Roy, J, N. Reddy // International Journal for Numerical Methods in Engineering. - 1988. - 26. - P. 2531-2546.

139. Camarasa, P. Prediction of elastomer end-stops in non-linear isolators for space applications / P. Camarasa, A. Febvre // Constitutive Models for Rubber VIII -Proceedings of the 8th European Conference on Constitutive Models for Rubbers: ECCMR. - 2013. - P. 657-662.

140. Кривилев, A.B. Основы компьютерной математики и использованием системы MATLAB / A.B. Кривилев. - М.: Лекс-Книга, 2005.

141. Тарасевич, Ю.Ю. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс / Ю.Ю. Тарасевич. - М.: Едиториал-УРСС, 2001. -152 с.

142. Чен, К. MATLAB в математических исследованиях / К. Чен, П. Джиблин, А. М., А. М. Ирвинг. - М.: Мир, 200. - 346 с.

143. Каталог пневматической аппаратуры Camozzi [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://catalog.camozzi.ru/.

144. Репин, А.И. Алгоритм оптимальной настройки реальных ПИД регуляторов на заданный запас устойчивости / А.И. Репин, В.Р. Сабанин, Н.И. Смирнов // Современные методы и алгоритмы систем автоматизации в энергетике. - 2010. - №4 (9). - С. 7-12.

145. Piskorowski, J. Phase-compensated time-varying Butterworth filters / J. Piskorowski // Analog Integrated Circuits and Signal Processing. - 2006.- 47 (2). - P. 233-241.

146. Вадутов, О.С. Математические основы обработки сигналов. Практикум / О.С. Вадутов.- Томск: Изд. ТПУ, 2014. - 102 с

147. Адоменас, П. Измерители АЧХ и их применение / П. Адоменас, Я. Аронсон, Е. М. Бирманас. - Связь, 1968.

148. Винокуров, В.И. Электрорадиоизмерения / В.И. Винокуров, С.И. Каплин, И. Г. Петелин; под ред. В.И. Винокурова; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986.

149. ГОСТ 8.331-99 ГСИ. Измерители коэффициента гармоник. Методы и средства поверки и калибровки. - М.: ИПК Издательство стандартов № 2001, 2001.

150. Blagouchine, I. Analytic Method for the Computation of the Total Harmonic Distortion by the Cauchy Method of Residues / I. Blagouchine, E. Moreau // IEEE Transactions on Communications. - 2011. - V. 59, № 9. - P. 2478—2491.

151. Ерофеев, А.А. Теория автоматического управления / А.А. Ерофеев. -2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2005. - 302 с.

152. Есипов, Б.А. Методы оптимизации и исследование операций: учеб. пособие / Б.А. Есипов. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм, ун-та, 2007. - 180 с.

153. Greshniakov, P.Position Control of Pneumatic Cylinder Actuated by Low-Cost On/Off Valves Pulse Number Modulation/ P. Greshniakov, H. Handroos, V. Sverbilov // 2018 Global Fluid Power Society PhD Symposium, GFPS 2018, статья № 8472404.

154. Barnela, M. Implementation and Performance Estimation of FIR Digital Filters using MATLAB Simulink" / M. Barnela, S. Kumar, A. Kaushik, Satvika // International Journal of Engineering and Advanced Technology. - 2014. - vol. 3.

155. Прохоров, С.А. Перспективные средства вычислительной техники и автоматизации для создания интеллектуальных АСНИ / С.А. Прохоров, В.П. Дерябкин, А.О. Кривошеев. - Самара.: НПЦ "Авиатор", 1994. - 99 с.

156. Климентьев, К.Е. Основы графического программирования в среде LabVIEW: учеб. пособие / К.Е. Климентьев. - Самара: СГАУ, 2002. - 65 с.

157. Денисенко, В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием / В.В. Денисенко - М.: Горячая линия-Телеком, 2009. - 608 с.

158. Бородюк, В.П. Статистические методы в инженерных исследованиях / В.П. Бородюк, А.П. Вощинин, А.З. Иванов/-М.: Высшая школа, 1983.-216 с.

159. РД 153-34.0-11.201-97 Методика определения обобщенных метрологических характеристик измерительных каналов ИИС и АСУ ТП по метрологическим характеристикам агрегатных средств измерений. - М.: РАО "ЕЭС РОССИИ", 1999. - 17 с.

Приложение А. Исследование влияния конфигураций платформы Стюарта на размер рабочей зоны и требуемые усилия приводов

Фрагмент научно-технического отчёта о работах, выпаленных автором диссертации в интересах малого инновационного предприятия ООО "Аквил"

Конфигурация системы обеспечения подвижности тренажёра на базе платформы Стюарта описывается как треугольники со сторонами 2Lj в основании и 2L2 в подвижной части. Точки крепления шарниров Bj-B6 и P\-P6 (B-Base, P-Platform) разнесены от вершин треугольников на расстояния k и k2, соответственно, kj=k2=50мм.

Рисунок А1 - Схема геометрической параметризации платформы

В опорах установлены приводы, имеющие ход Н=600 мм и общая длина которых изменяется в диапазоне 650...1250 мм.

■800 -400 0 400 800

Косюдината X. мм

Рисунок А2 - Оцениваемые характеристики рабочей зоны платформы

Ближайшие области особых положений соответствуют положениям центра тяжести подвижной платформы совмещённым с вершиной

треугольника основания в проекции на плоскость XY. Для оценки устойчивости осуществлялось циклическое движение платформы Стюарта с «идеальными» приводами под углом 60° к оси Х, в направлении одной из вершин треугольника основания из точки [-300 -500 400] в точку [300 500

400] с частотой 0.25 Гц масса нагрузки составляет 1т., максимальное усилие

2 2

развиваемое приводом 10645 Н моменты инерции 1Х=20 кг-м , 1У= 20 кг-м , 1=20 кгм2.

Границы рабочей зоны получены в результате сканирования положения выходного звена по шести координатам, с учетом геометрических ограничений: ограничения длин соединительных штанг; минимальный угол наклона соединительных штанг по отношению к нормали выходного звена и основанию. Выявлено, что для платформ, в которых 2Ь2/И< 1.66 в пределах рабочей зоны имеются сингулярности (особые положения), в которых теряется устойчивость механизма. При 2Ь2/И>2.07 и 2Ь1/Н>2,23, механизм устойчив. В остальных случаях механизм находится на границе устойчивости (ГУ): у платформы ухудшается точность позиционирования за счёт потери высоты вблизи особых положений, но при этом кинематика механизма не позволяет "завалиться" и потерять устойчивость.

Таблица А1. - Примеры прохождения платформы через особые положения с потерей устойчивости

400х400 мм 2Ь1/И=1,33 2Ь2/И=1,33

неустойчива

Момент перед потерей устойчивости

Продолжение таблицы А1. - Примеры прохождения платформы через особые положения с потерей устойчивости

1200х1200 мм 2Ь^И=2 2Ь2/И=2

на границе устойчивости (не держит высоту, но кинематически устойчива)

1200х800 2Ь 1/И=2 2Ь2/И=1,33

неустойчива

1200х1000

2Ь1/И=2 2Ь2/И=1,66

неустойчива

1240х1240 2^1/И=2,07 2Ь2/И=2,07

на границе устойчивости (не держит высоту, но кинематически устойчива)

Момент перед потерей устойчивости

Потеря устойчивости

Таким образом, устойчивость механизма можно обеспечит за счёт искусственного ограничения хода пневматических приводов, а также за счёт увеличения размеров треугольников основания и подвижной платформы с одновременным сохранением хода приводов

Таблица А.2. - Графическое представление рабочих зон платформы Стюарта и усилий на штоках пневмоцилиндров

/К

/Л

( ■ \ / \ /л

\ / \ / —7 Г/

\1 /

V / \ \ : /

V \ /

V >

4 б Бремя, с

Продолжение таблицы А.2. - Графическое представление рабочих зон платформы Стюарта и усилий на штоках

Изометрический вид рабочей зоны платформы Стюарта

Проекция рабочей зоны платформы Стюарта

Нагрузки на приводы

о -г

гч ^ч

и о -г

гч

гч -

гч

и

н? гч

го"

о

300

1200

1000

о -г

гч ^ч

и о -г

го

-

гч

и

н? гч

воо

°РОи. "400

ч"Натя V -в® -воо

■400 __ V. мм

эоо

Ор^тауЛ0а

-300

-300

-400 „-гя 1

Анализ результатов. С увеличением размеров платформы и основания улучшается устойчивость, центр тяжести опускается ниже, снижаются нагрузки на приводы, но уменьшается рабочая зона. Положительный эффект достигается также, если увеличивается размер только основания с сохранением размеров платформы и ограничении хода электропневматических приводов за счёт увеличения длины неподвижной части привода (корпуса пневмоцилиндра с соединениями).

Таблица А.3 -Наличие особых положений платформы в пределах рабочей зоны и её устойчивость вблизи особых положений в зависимости от размеров

Основание, 2Ь

2Ьг/И 1.33 1.66 2 2.07 2.23 2.33

2Ь2/И мм 800 1000 1200 1240 1340 1400

н сч 1,33 800 Н Н Н Н Н Н

сЗ 1,66 1000 Н Н Н Н Н

СР о 2 1200 ГУ ГУ ГУ -

-©ф н 2,07 1240 ГУ У -

сЗ 2,23 1340 - -

2,33 1400 -

В таблице: Н - в рабочей зоне присутствуют сингулярности, платформа неустойчива, ГУ - в рабочей зоне сингулярности отсутствуют, по краям рабочей зоны теряется точность позиционирования; У - в рабочей зоне сингулярности отсутствуют, платформа устойчива, по краям достигается удовлетворительная точность

Исследовались так же радиус рабочей зоны Rmax размеры рабочей зоны и максимальные усилия на штоках Fmax в зависимости от соотношения Ь^И, Ь2/И размеров оснований и подвижных платформ.

Графическое представление рабочих зон, положение платформы при втянутых приводах и переходные процессы усилий на приводах приведены в таблице А.2. Числовые значения полученных характеристик сведены в таблицу А.4.

Таблица А.4 - Характеристики рабочей зоны платформы Стюарта

Длина стороны Длина стороны 2Ьг/И 2Ь2/И Rmax, Fmax,

основания, мм платформы, мм мм Н

1 1200 1200 2 2 580 6185

2 1340 1200 2,33 2 520 5567

3 1240 1240 2,07 2,07 500 6115

4 1340 1240 2,33 2,07 500 5560

Приложение Б. Состав измерительно-управляющего комплекса

Таблица Б.1.

Наименование

Характеристики

Внешний вид

сМ0-9023

Контроллер с ОС реального времени

Процессор 533 МГц, ПЗУ 2 ГБ, 256 ОЗУ МБ DDR2, ОС LabVIEW Real-Time

NI cRIO-9116

8-слотовое шасси с ПЛИС

8-слотовое шасси с ПЛИС ХШпхУ^ех-5 ЬХ85реконфигурируемого ввода-вывода, 51840 логических вентилей на матрице

N19229 Модуль ввода

аналогового

4 дифференциальных канала аналогового ввода ±60 В, 24 бит АЦП, частота опроса 50 кГц/канал, анти-алиасный фильтр

N19477

Модуль дискретного вывода

Выход до 1 А на канал (20 А на модуль), 32 канала вывода, 60 УБС, период 8 мкс

Phoenix Contact QUINT -PS/3AC/24DC/10

Блок питания 24В

Блок питания QUINTP0WER для установки на несущую рейку, выход: 24 В БС / 10 А

Camozzi AP-7211-QR2-

U7*

Электропневматическ ий распределитель прямого действия

2/2 Н.З. распределитель прямого действия, управление ШИМ или токовым сигналом. Разомкнутый контур управления расходом. Условный проход 2,4 мм. Рабочее давление 4 бар.

Camozzi 61М2Р032А250

Пневматический цилиндр

Пневмоцилиндр, диаметр поршня 32 мм, диаметр штока 12 мм, ход 250 мм, магнитный, присоединение воздуха G1/8, рабочее давление 1-10 бар.

Оей-ап ЬТ-М-0275-8

Датчик линейных перемещений

Датчик линейных перемещений, ход 275 мм, потенциометрический, независимая линейность 0,05%, повторяемость 0.01 мм, макс. скор <10 м/с

ШМ 8Б5000

Датчик учета расхода сжатого воздуха

Датчик общепромышленного применения, диапазон измерения 1...250 л/мин, точность в диапазоне измерения ± 3 %, аналоговый выход 010 В.

ЦЯНЯ

L

ВТ 206/10

Преобразователь

давления

Датчик давления (тензорезисторный) для измерения статикодинамического давления. Питание датчика 6 В. Погрешность не более ±0,8%. Диапазон измерения от 0 до 10 бар. Выходной сигнал: - номинальный - 0,63 - 9 мВ.

К-Р-16А-0,15-С3

Датчик

силоизмерительный

Дитчик сило- и весоизмерительный тензорезисторный. Предел измерения 150 кг, коэффициент передачи 2 мВ/В, питание 5-12 В. Предел допускаемой погрешности ±0,01%

Приложение В. Программа системы управления и регистрации параметров стенда для исследования

характеристик следящего пневматического привода

Рисунок В.1 - -Блок-диаграмма программы, работающей на уровне клапанов и датчиков, в которой реализован быстродействующий ПДД2-регулятор, фильтр Баттерворта, генератор синусоидального сигнала для определения статических характеристик, а так же динамических характеристик построением ЛФЧХ и ЛАЧХ привода.

л

Рисунок В.2 - ПДД -регулятор, реализованный на ПЛИС (FPGA)

Приложение Г. Сборочный чертёж робота-тренажёра вождения

1 5: '■у 5 1 <1 Обозначение Наименодание 1 II

Докцментация

№ Ст.ОО.ОО.ООСВ Сборочный чертеж 1

Сборочные единицы

к! 1 Cw.00.01.00 Платформа нижняя 1

& 2 Ст.00.02.00 Плawфopмa дерхняя 1

Летали

М 3 Cw.00.00.01 Bwцлкa шар одой опоры 6

М Cw.00.00.02 Втцлка 6

1 1 1 1 I § М 5 Cw.00.00.03 Водило датчика положения 6

н 6 Cw.00.00M 1Ъдложка датчика положения 12

м 7 Cw.00.00.05 Кресло 1

м 8 Cw.00.00.06 [шит кртем сити Визушщш 1

Стандаотные изделия

9 Болт ¡16x30 ГОСТ 15591-70 2%

10 Болт ¡18x18 ГОСТ 15589-70 68

11 джк\%-(щжтт7т 24

12 ймАМб-бцхяттш 4,8

CmW.00.00

Мзн /¡ист №да<цп Падп. Пит

Разрой шит 6 М Система подвижности тренажёра божПения Лит. Лист Листай

Проб. 'иппдиед А.Г 1 2

[трет цниберашш каф. АСЗЧ

Нхантр

Чяй

КрпирЛал_Фщш77 М

1 Обозначение Наименобание £ II

13 Винт !%-6цхЮ ГОСТ Р 50791595

14 Гайка МШ ГОСТ 5929-70 48

15 Гайка М6-6НГОСТ 5915-70 48

16 Гайка ПЫ-Ш ГОСТ 15521-70 68

17 Гайка М5-6Н ГОСТ 5927-70 24

18 Прокладка ГОСТ 9833- 73 6

19 Ша А 837ГОСТ6958-78 6

Прочив издвлия

20 1Т-N-(3225-5 Датчик положения 6

21 61М2Р032А0200 Пнебмоцилиндр 6

22 ШР-432(3 Шаробая опора 12

23 5ТА072-1 Т Скоба 12

24 АР-721Ш2-Ц711 Распрвдвлитвль 24

Cm.00.00.00

Нзм Двст /Эдаким Пода Ваш

■в

1

«о