Аннотация 2
Введение 5
1 Состояние вопроса 5
1.1 Обзор существующих технологий и решений 6
1.1.1 Применение устройств плавного пуска двигателей 6
1.1.2 Классификация и виды устройств плавного пуска двигателей 7
1.1.3 Автоматически движущаяся транспортная платформа 11
1.1.4 Ходовая часть AGV роботов 13
1.1.5 Анализ данных по проекту и определение его концепции 22
2 Разработка устройства мягкого пуска электродвигателя 26
2.1 Аппаратное обеспечение устройства мягкого пуска
электродвигателя 26
2.2 Компонентная база устройства мягкого пуска электродвигателя 29
3 Система управления устройства мягкого пуска 43
3.1 Алгоритм коммутации обмоток электродвигателя 43
3.2 Широтно-импульсная модуляция 46
3.3 Разработка управляющей программы 48
Заключение 51
Список используемой литературы 52
Приложение А Перечень элементов к схеме электрической принципиальной УПП 55
Приложение Б Программный код системы управления УПП 56
В настоящее время роботизация является ключевой частью комплексной автоматизации производственных процессов. На любые автоматические линии или отдельно взятые производственные процессы, входящие в их состав, можно внедрить промышленных роботов, что положительно скажется на их производительности и общем качестве функционирования.
Промышленные роботы в общем случае представляют собой автоматическое устройство, состоящее из исполнительных систем и механизмов, а также программируемого устройства управления. Транспортные роботы и автоматически движущиеся транспортные платформы применяются при необходимости перемещения объектов в пространстве. Применение таких роботов многократно упрощает производственный процесс и повышает эффективность его выполнения.
В составе разнообразных промышленных роботов часто можно встретить двигатели постоянного тока, питающиеся от изолированной бортовой сети устройства и обеспечивающие подвижность степеней свободы или непосредственное перемещение самого робота.
В автоматически движущихся транспортных платформах двигатели постоянного тока и их приводная система являются ключевой составляющей ходовой части, так как обеспечивают возможность перемещения робота в пространстве.
Целью выполнения выпускной квалификационной работы является улучшение качества функционирования устройств, включающих в свой состав двигатели постоянного тока, пусковых и рабочих характеристик двигателей, а также повышение их срока службы, по средствам разработки и проектирования программно-аппаратного комплекса на базе микроконтроллера, реализующего мягкий пуск двигателей постоянного тока.
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы были реализованы все поставленные задачи. Был разработан модуль, представляющий собой устройство мягкого пуска электродвигателей постоянного тока на базе микроконтроллера.
Для разработанного устройства были спроектированы все необходимые электрические и электронные связи, подобрана аппаратная платформа и компонентная база. Была разработана управляющая программа, реализующая контроль рабочего цикла и плавный пуск электродвигателя.
Была составлена структурная схема и схема электрическая принципиальная для разработанного устройства плавного пуска.
Составлен график сопоставления сигналов датчиков Холла с сигналами обратной электродвижущей силы каждой из обмоток электродвигателя, что было необходимо для разработки алгоритмов коммутации и управления.
Разработан необходимый алгоритм коммутации обмоток для выбранного бесколлекторного двигателя постоянного тока, а также принцип фиксации и отслеживания обратной электродвижущей силы в обмотках для определения положения ротора двигателя в текущий момент времени.
Была разработана управляющая программа, обеспечивающая контроль работы и плавный пуск выбранного электродвигателя постоянного тока. Для полученного программного кода были составлены все необходимые блок- схемы алгоритма работы. В том числе блок-схемы, описывающие работу отдельных составных частей программного комплекса устройства мягкого пуска.
Разработанное устройство плавного пуска, при дальнейшей доработке схемотехнической части, модернизации и отладке программного обеспечения может быть использовано в качестве одного из составных элементов ходовой части автоматически двигающихся транспортных роботов или их прототипов.
