Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Система автоматического управления продольной подачей при точении

Содержание

Введение

Конструктивная схема

Функциональная схема САУ

Уравнения элементов системы автоматического управления

Процесс резания

Определение устойчивости системы

Синтез САР

Список использованной литературы

Введение

Совершенствование технологии и повышение производительности труда относятся к важнейшим задачам технического прогресса. Эффективное решение этих задач возможно при внедрении систем автоматического регулирования и управления как отдельными объектами и процессами, так и производством в целом. Поэтому изучение основ автоматического регулирования и управления предусматривается в настоящее время при подготовке студентов практически всех инженерных специальностей.

В результате изучения дисциплины «Теория управления» студент должен уметь анализировать производственный процесс с целью его автоматизации, определения управляемых и управляющих параметров, выбора отдельных элементов и устройств системы автоматического управления (САУ) объектом. Умение разделять САУ на основные функциональные элементы и составлять функциональные и структурные схемы способствует ясности представлений о физических процессах, происходящих в системе, и имеет большое значение для дальнейшего исследования и расчета систем.

Целью курсовой работы по дисциплине «Теория управления» является закрепление теоретических знаний и овладение навыками анализа и синтеза систем автоматического управления объектами на примере металлорежущих станков и промышленных роботов. При выполнении курсовой работы приобретается опыт разработки и расчета САУ производственными процессами и отдельными объектами в машиностроении.

Конструктивная схема

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

САУ предназначена для стабилизации, либо изменения по определенному закону силы резания при точении за счет управления продольной подачей.

На точность обработки при точении большое влияние оказывает сила резания, в частности, ее составляющая Р_У. Вследствие случайных колебаний припуска, твердости заготовки, затупления резца и других факторов сила резания при точении непостоянна, что приводит к изменению упругих деформаций технологической системы станка и образованию погрешностей обработки. Значительно повысить точность токарной обработки можно за счет стабилизации силы резания. Кроме того, при обработке нежестких деталей, например, обточке валика без люнета, для устранения погрешности, вызванной упругими деформациями, необходимо регулировать силу резания по определенному закону в зависимости от податливости детали в месте точения.

Деталь 1 установлена в патроне 2 и в заднем центре 3 токарного станка. Резец 4 установлен в устройстве 5, выполняющем функции преобразователя силы (например: тензометрический динамометр), которое через усилитель 6 подключено ко входу устройства сравнения 7. Движение подачи суппорту 8 сообщается через ходовой винт 9, редуктор 10 от регулируемого двигателя 11. Для питания двигателя 11 служит усилитель-преобразователь 12.

САУ работает следующим образом. На вход сравнивающего устройства 7 подается сигнал Uз соответствующий требуемому значению составляющей Р_У силы резания в определенном масштабе. На другой вход устройства 7 поступает сигнал U_О, вырабатываемый преобразователем силы 5 и усилителем 6. Этот сигнал соответствует реальному значению составляющей Р_У силы резания. Ошибка U = U_З - U_О поступает на вход усилителя-преобразователя 12, который вырабатывает напряжение питания двигателя 11, определяющее величину продольной подачи так, чтобы свести рассогласование к минимуму. Таким образом, САУ за счет управления по продольной подаче осуществляет стабилизацию силы резания на заданном уровне. В качестве объекта управления в САУ входит процесс резания и упругая система станка.

Значения данных приведены в таблице 1.

ТЭУ , с	КЭУ	ТТП , с	КТП	КР	ТЯ , с	ТМ , с	КД , 1/сВ	К n , B/H	ТР , с	СРУ	ХРУ	УРУ	V, м/мин	n	t0, мм	КV	w0 1/с	С, Н/мм
0	75	0,04	25	0,04	0,09	0,43	0,8	4·10-3	1	3·103	1,0	0,7	100	0,3	2,0	1,5	-	106

Функциональная схема САУ

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Уравнения элементов системы автоматического управления

1. Тиристорный усилитель-преобразователь

где Т_ТП - постоянная выхода тиристорного преобразователя, с;

U_ВЫХ - выходное напряжение, В;

U_ВХ - входное напряжение, В;

K_ТП - коэффициент передачи (усиления).

2. Электродвигатель постоянного тока

где Т_Я - электромагнитная постоянная времени якоря, с;

Т_М - электромеханическая постоянная двигателя, с;

- угловая скорость, с^-1;

K_Д - коэффициент передачи электродвигателя, 1/сВ;

U_Д - напряжение якоря, В.

,

где ;

3. Механический редуктор

,

где - угловая скорость выходного звена редуктора;

- угловая скорость входного звена редуктора;

К_Р - коэффициент передачи.

4. Ходовой винт

,

где t - шаг винта, мм,

S - подача, мм/об,

- угловая скорость выходного звена редуктора.

Процесс резания

Передаточная функция процесса резания:

W5 = K_РЕЗ / (T_Р S+ 1),

где K_РЕЗ - коэффициент резания;

Т_Р - постоянная времени стружкообразования, с.

1. Преобразователь силы

,

где U_ВЫХ - выходное напряжение преобразователя, В ;

К_n - коэффициент передачи, В/Н;

Р_ВХ - входной силовой параметр, Н.

,

2. Электронный усилитель

,

где Т_ЭУ - постоянная времени электронного усилителя, с;

U_ВЫХ - выходное напряжение, В;

U_ВХ - входное напряжение, В;

К_ЭУ - коэффициент усиления.

Определение устойчивости системы

Чтобы добиться устойчивости системы определим передаточную функцию системы.

Передаточная функция системы будет иметь вид:

После подстановки всех данных получаем неустойчивую систему, что видно из рисунка. Для получения устойчивой системы необходимо подобрать корректирующее устройство.

Получив устойчивую систему, по графику переходного процесса определим основные показатели качества

1. Максимальное перерегулирование

у = (х_max-х_вын)·100%/х_вын = (3,26-2,28)·100%/2,28 = 42%

2. Время регулирования

t_р = 2,1 с.

3. Число колебаний = 1

4. Собственная частота колебаний

W = 2р/t_k = 2·3.14/0,45 = 14.

5. Логарифмический декремент затухания

D = ln(q_i/q_i+1) = ln1,33 = 0,3.

6. Максимальная скорость обработки сигнала [dx/dt]_max = 7,2

Синтез САР

При получении дополнительных условий

_max< = 25%; t_р< = 0.4с; е < = 18

Определим частоты для построения желаемой ЛАХ

е_w = е_w< = 18

= 15; е_w = 3;

D_k = 400 D_L = 65

w_L = _L = 8.1;

w_k = D_k = 400;

По диаграмме Солодовникова определяем частоту среза w_ср

= 19.6 lgw_ср = 1.3

По передаточной функции разомкнутой системы найдем точки изгиба

lgw = -0.3

lgw = 0.9

По найденным значениям построим неизменяемую и желаемую ЛАХ и определим передаточную функцию корректирующего устройства.

Определим передаточную функцию желаемой ЛАХ:

где ;

;

K = 136.4

Найдем передаточную функцию корректирующего устройства как отношение желаемой и неизменяемой ЛАХ системы.



По передаточной функции корректирующего устройства выбираем схему корректирующего устройства.

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

;

Произведем расчет элементов корректирующего устройства

1) Т = T = 0,2

T = 0,32

T = Т = 2

Т = Т = 0,05

Пусть С = 10мкФ, тогда

2) Т = T = 0,12

T = Т = 0,12

T = Т = 0,05

Т = Т = 0,05

Пусть С = 10мкФ, тогда

конструктивный функциональный автоматический управление

Переходный процесс на выходе из системы

Переходный процесс по ошибке

Лах неустойчивой САР

Переходный процесс на выходе из системы

Переходный процесс по ошибке

Лах скорректированной САР

Список использованной литературы

Теория автоматического управления. Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов. Под ред. Ю.М.Соломенцева. - М.: Высшая школа, 1999.

В.В. Семенов, А.В. Пантелеев, А.С. Бортовский. Математическая теория управления в примерах и задачах. - М.: МАИ, 1997.

Размещено на Allbest.ru

...