Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 7
Глава 1 Области применения и существующие методы оценки
технического состояния систем приводов механизмов параллельной
кинематической структуры .......................................................................................... 17
1.1 Области применения механизмов параллельной кинематической
структуры и актуальность оценки технического состояния системы их
приводов ........................................................................................................................ 17
1.2 Анализ существующих методов оценки технического состояния систем
приводов машин и механизмов параллельной кинематической структуры ..................... 30
1.2.1 Анализ методов оценки текущего технического состояния
электромеханических исполнительных приводов МПКС ........................................ 30
1.2.2 Анализ методов оценки текущего технического состояния
гидравлических приводов МПКС ................................................................................ 40
1.2.3 Анализ существующих методов оценки прогнозного технического
состояния систем приводов МПКС ............................................................................. 44
1.3 Выводы по главе 1 ........................................................................................................ 46
Глава 2 Динамический анализ и принципы выбора режима эксплуатации
механизмов параллельной кинематической структуры при частичном отказе
исполнительных приводов ............................................................................................. 47
2.1 Динамика управляемой платформы механизма параллельной
кинематической структуры с независимыми параллельными звеньями ........................... 48
2.2 Динамика управляемой платформы МПКС со сходящимися
кинематическими цепями ............................................................................................................. 55
3
2.3 Принципы выбора режима эксплуатации механизмов параллельной
кинематической структуры при частичном отказе систем приводов ................................. 64
2.4 Выводы по главе 2 ........................................................................................................ 68
Глава 3 Принципы построения систем оценки технического состояния
приводов машин и механизмов параллельной кинематической структуры ........... 69
3.1 Требования, предъявляемые к системам оценки технического состояния
приводов машин и механизмов параллельной кинематической структуры ..................... 69
3.2 Принципы построения систем оценки технического состояния
исполнительных приводов машин и механизмов параллельной кинематической
структуры ......................................................................................................................................... 75
3.3 Принципы построения систем оценки технического состояния машин и
механизмов параллельной кинематической структуры ......................................................... 80
3.4 Принципы синтеза отказоустойчивых систем приводов механизмов
параллельной кинематической структуры ............................................................................ 82
3.5 Принципы построения информационной части системы оценки
технического состояния приводов машин и механизмов параллельной
кинематической структуры ........................................................................................................ 85
3.6 Выводы по главе 3 ........................................................................................................ 90
Глава 4 Метод оценки технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ............................................ 91
4.1 Принципы моделирования технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ......................................................... 91
4.2 Метод оценки текущего технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ......................................................... 92
4.2.1 Экспериментальные исследования электрических приводов
при различной нагрузке по параметру тока ............................................................... 94
4
4.2.2 Экспериментальные исследования электрических приводов с
неисправностью механических элементов исполнительного оборудования по
параметру питающего тока ........................................................................................ 103
4.2.3 Экспериментальные исследования электрических приводов по
вибрации ....................................................................................................................... 110
4.2.4 Экспериментальные исследования гидравлических приводов по
вибрации ....................................................................................................................... 116
4.3 Модель оценки текущего состояния систем приводов механизмов
параллельной кинематической структуры .............................................................................. 121
4.4 Метод и алгоритм оценки текущего технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ....................................................... 132
4.5 Принципы прогнозирования технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры .................................................. 134
4.6 Модель и метод прогнозирования технического состояния исполнительных
приводов механизмов параллельной кинематической структуры .................................... 136
4.7 Выводы по главе 4 ...................................................................................................... 142
Глава 5 Метод синтеза отказоустойчивых машин и механизмов
параллельной кинематической структуры ............................................................... 143
5.1 Анализ способов повышения надежности механизмов параллельной
кинематической структуры ........................................................................................................ 143
5.2 Критерии выбора режима эксплуатации механизмов параллельной
кинематической структуры с учетом технического состояния системы приводов ....... 151
5.3 Метод синтеза отказоустойчивых систем приводов механизмов
параллельной кинематической структуры ........................................................................... 157
5.3.1 Модель и метод расчета текущей нагрузки на приводы МПКС ......... 157
5.3.2 Модель и метод определения дополнительной нагрузки
на приводы МПКС ...................................................................................................... 160
5.3.3 Выбор режима эксплуатации системы приводов МПКС ..................... 169
5
5.4 Метод управления механизмами параллельной кинематической
структуры с учетом технического состояния системы исполнительных
приводов ......................................................................................................................................... 183
5.5 Выводы по главе 5 ...................................................................................................... 191
Глава 6 Принципы структурирования киберфизических систем
оценки технического состояния систем приводов машин и механизмов
параллельной кинематической структуры ............................................................... 192
6.1 Синтез системы оценки технического состояния приводов механизмов
параллельной кинематической структуры .............................................................................. 192
6.2 Синтез отказоустойчивой системы приводов машин и механизмов
параллельной кинематической структуры ........................................................................... 196
6.3 Синтез интеллектуальной системы управления движением
механизмов параллельной кинематической структуры при частичном
отказе в системе приводов .......................................................................................................... 199
6.4 Синтез архитектуры киберфизической системы оценки технического
состояния исполнительных приводов машин и механизмов параллельной
кинематической структуры ........................................................................................................ 201
6.5 Синтез алгоритмов функционирования киберфизической системы оценки
технического состояния отказоустойчивых машин и механизмов параллельной
кинематической структуры ........................................................................................................ 205
6.6 Выводы по главе 6 ...................................................................................................... 211
Глава 7 Экспериментальные исследования моделей и методов оценки
технического состояния и синтеза отказоустойчивых приводов механизмов
параллельной кинематической структуры ................................................................ 212
7.1 Исследование метода оценки технического состояния приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ....................................................... 213
6
7.2 Исследование метода синтеза отказоустойчивых систем приводов
механизмов параллельной кинематической структуры ....................................................... 223
7.3 Экспериментальные исследования метода управления механизмами
параллельной кинематической структуры при частичном отказе системы
исполнительных приводов ......................................................................................................... 232
7.4 Анализ эффективности применения методологии оценки технического
состояния отказоустойчивой системы приводов механизмов параллельной
кинематической структуры ........................................................................................................ 237
7.5 Рекомендации по проектированию отказоустойчивой системы
приводов механизмов параллельной кинематической структуры .................................... 242
7.6 Выводы по главе 7 ...................................................................................................... 249
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 251
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................ 255
Приложение А. Программные модули киберфизической системы
оценки технического состояния отказоустойчивой системы приводов
механизмов параллельной кинематической структуры .......................................... 297
Приложение Б. Акты внедрения результатов диссертационного
исследования ............................................................................................................ 312
