Проектирование системы управления приводом подачи, адаптированной к изменениям параметров процессов резания - Курсовая работа

При фрезеровании заготовки погрешность обработки вызвана упругими деформациями системы СПИД и зависит от колебаний составляющей силы резания РХ. Уменьшения погрешности в машиностроении позволяют как снизить экономические затраты на производство деталей, так и уменьшить время на производство.Произведем анализ процесса резания как объекта управления. Анализ будем производить в несколько этапов (рис. 1): Произведем анализ процесса резания как объекта управления. На выходную координату оказывают влияние: диаметр фрезы D, число зубьев фрезы z, ширина фрезерования B, подача на зуб Sz, частота вращения шпинделя nш. Выбор управляющей координаты, оказывающей самое эффективное воздействие на выходную координату при соответствующих ограничениях.Схема взаимодействия электропривода и процесса резания приведена на рис. САР регулирует выходную координату процесса резания с заданной точностью. Процесс резания на схеме обозначен функциональным блоком ПР, управляющая координата ПР обозначена Х, возмущающее воздействие f. Двигатель Д преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения вала. Преобразователь электрической энергии (ПЭ) преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряжения U, питающего цепь якоря двигателя Д.Его передаточная функция: Значение постоянных времени T1 и T2 дано в исходных данных, а значение коэффициента передачи найдем из условия номинального значения напряжения якоря двигателя. двигатель можно представить в виде следующей схемы (рис. Передаточная функция имеет следующий вид: Передаточное устройство является линейным звеном. Зная номинальные значения частоты вращения вала двигателя и подачи на зуб фрезерного станка, запишем передаточную функцию: , =0,008 тогда Wпу(р) = [мм*мин/(зуб*об)] Уравнение касательной будет иметь вид: Для получения коэффициента передачи при действии возмущении тп проанализируем уравнение , где ; т.к. здесь тп в первой степени, то зависимость уравнения с аргументом тп можно считать линейной.Данная схема обеспечивает лишь устойчивость системы при отсутствии параметрических возмущений или при их весьма маленьком воздействии. На практике с течением времени могут меняться параметры объекта управления. Данная система не может обеспечить требуемое качество переходного процесса при значительных возмущениях, поэтому необходимо синтезировать систему управления, способную компенсировать действие параметрических возмущений. Обеспечение высокой точности изготовления деталей современных машин при использовании обычных методов лезвийной обработки сопряжено с большими материальными затратами, высокой трудоемкостью и связано с понижением производительности обработки. Кроме рассмотренных факторов на изменение системы могут оказывать влияние и другие факторы: изменение условий среды, в которой происходит обработка (изменение свойств СОЖ), изменение физико-химических свойств обрабатываемого и инструментального материала.По типу контура адаптации выбираем замкнутую систему.Для того, чтобы исключить влияние изменения коэффициента резания при действии возмущенийна погрешность обработки, необходимо построить систему, которая бы отслеживала изменение этого коэффициента и вводила в основной контур корректирующий сигнал, обратно пропорциональный коэффициенту передачи процесса резания.По характеру настройки устройства управления основного контура выбираем самый простой тип адаптивной системы управления - самонастраивающаяся:Далее, выходной сигнал реального объекта делится на выходной сигнал модели, получаем сигнал, пропорциональный изменению коэффициента передачи процесса резания.Синтезированная АДСУ приведена на рисунке (рис. Из графиков переходных процессов, протекающих в системе видно, что система без контура стабилизации не удовлетворяет никаким требованиям задания, т.к. при любом изменении коэффициента резания изменяется и погрешность обработки, что недопустимо (рис. 14 - Переходной процесс в системе с отключенными контуром адаптации при изменении коэффициента резания в 5 раз При включении контура адаптации процесс остается устойчивым при любом изменении коэффициента резания (рис. Как видно из рисунков, адаптивный наблюдатель очень быстро определяет изменение коэффициента резания и может уверенно отслеживать это изменение.В процессе выполнения курсовой работы был рассмотрен процесс резания, как объект управления. Была поставлена задачу проектирования системы управления приводом подачи, которая была бы инвариантна к изменению коэффициента резания и других параметров внутри объекта управления на основе уже разработанной САР.

Содержание

Введение

1. Анализ технологического процесса как объекта управления

2. Определение структуры основного контура системы

3. Определение математической модели ОУ и управляющего устройства основного контура

4. Обоснование необходимости адаптивного управления

5. Выбор класса адаптивной системы управления

6. Разработка структурной схемы АДСУ

7. Выбор метода и алгоритма адаптивного управления

8. Разработка функциональной схемы АДСУ

9. Синтез АДСУ

10. Анализ системы по результатам моделирования

Вывод

При фрезеровании заготовки погрешность обработки вызвана упругими деформациями системы СПИД и зависит от колебаний составляющей силы резания РХ. Колебание силы РХ обусловлено изменением величины снимаемого припуска ТП.

Уменьшения погрешности в машиностроении позволяют как снизить экономические затраты на производство деталей, так и уменьшить время на производство.

В данной курсовой работе производится синтез АДСУ на основе разработанной ранее САР, позволяющей стабилизировать погрешность обработки с заданной точностью, при изменении тп в заданных пределах. Хотя САР позволяет уменьшить погрешность производимой детали, при существенном изменении параметров процесса резания такая система не способно адекватно работать. Возникает задача синтеза системы, которая адаптируется к изменениям параметров процессов резания.

1.

В процессе выполнения курсовой работы был рассмотрен процесс резания, как объект управления. Была поставлена задачу проектирования системы управления приводом подачи, которая была бы инвариантна к изменению коэффициента резания и других параметров внутри объекта управления на основе уже разработанной САР. Параметрами изменения коэффициента резания могут быть: износ инструмента, глубина резания, твердость материала заготовки, а также температура окружающей среды, свойства охлаждающей жидкости, изменение геометрии инструмента, загрязнения, износ механизма подачи и др. В результате была синтезирована простейшая система адаптивного управления, которая, тем не менее, полностью удовлетворяет поставленным задачам. Полученная система устойчива и отрабатывает любые теоретически сколь угодно большие изменения коэффициента резания. Все элементы контура адаптации физически реализуемы. Поставленные цели были достигнуты.