Исследование схемы взаимодействия электропривода и процесса резания. Применение метода логарифмических частотных характеристик. Определение диапазона изменения возмущений. Анализ устойчивости нескорректированной системы автоматического регулирования.
Аннотация к работе
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет Курсовая работа по дисциплине «Теория автоматического управления»Теория автоматического управления и регулирования - наука, которая изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем, работающих по замкнутому циклу, в любой области техники.Оптимальная температура в зоне резания обеспечивает минимум интенсивности изнашивания режущего инструмента. Температура в зоне резания для данной пары «инструмент-деталь» определяется выражением: , Колебание напряжения в сети может вызывать отклонение расчетных значений скорости вращения шпинделя и скорости вращения двигателя механизма подачи на () заданного расчетного значения, в результате чего температура в зоне резания может отклоняться от расчетной. Для поддержания температуры в зоне резания на уровне с заданной точностью изменяем V, регулируя скорость вращения двигателя шпинделя , при неизменном задании , однако при этом величина S колеблется изза напряжения сети на () заданного.САР регулирует выходную координату процесса резания с заданной точностью. Процесс резания на схеме обозначен функциональным блоком ПР, управляющая координата ПР обозначена -, возмущающее воздействие -. Двигатель Д преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения вала. ПЭ - преобразователь электрической энергии, преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряжения U, питающего цепь якоря двигателя Д. Блоком задания задается напряжение , его величина определяет величину задания выходной координаты САР.Анализ процесса резания как объекта управления осуществляется в несколько этапов. В качестве выходной координаты можно принять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, износ инструмента, уровень шероховатости обработанной поверхности и т.д. В качестве выходной координаты примем температуру в зоне резания, т.к. при оптимальной температуре резания происходит минимальный износ инструмента, что обеспечивает высокое качество ПР. Уравнение , (1) определяет связь между выходной координатой и воздействиями , , . Выбор управляющей координаты, оказывающей самое эффективное воздействие на выходную координату, так как по условию резания V=const, то S - управляющая координата.Структурную схему составим на основании функциональной схемы и схемы на рис. Структурная схема неизменяемой части САР будет включать в себя все элементы САР, кроме корректирующих устройств. Найдем передаточные функции для элементов схемы. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени и . Составим уравнение касательной к уравнению (2) в точке мм/об, которое имеет вид: электропривод резание возмущение автоматическийЛАХ имеет вид: ЛФХ имеет вид: При построении ЛАХ и ЛФХ видно, что нескорректированная система является неустойчивой, так как ЛФХ пересекает раньше, чем ЛАХ пересекает 0 (логарифмический критерий устойчивости).В качестве корректирующего устройства принимаем интегродифференцирующее звено с передаточной функцией вида: Принимаем Тогда ЛАХ скорректированной системы будет иметь вид: А ЛФХ скорректированной системы будет иметь вид: Из ЛАХ и ЛФХ видно, что скорректированная САР является устойчивой.Переходной процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия от 0.11 до 0.14 В на 50 секунде: Переходный процесс выходной координаты при изменении возмущения от 1.0 мм до 1.6 мм на 50 секунде при управляющем воздействии U = 0.14В: Переходный процесс устойчивый, система со временем стабилизируется, но установившееся значение выходной координаты далеко от необходимого значения. Статическая ошибка выходной координаты составляет Переходный процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия (от 4В до 5В) на 5 секунде: Переходной процесс выходной координаты при изменении возмущения от 1.0 до 1.6 на 3 секунде при управляющем воздействии 5 В: Время переходного процесса сВ данной работе была спроектирована система автоматического регулирования температурой в области резания.