Проектирование системы автоматического регулирования (САР) погрешности обработки при фрезеровании заготовки. Разработка структурной схемы САР. Применение метода с использованием логарифмических частотных характеристик. Расчет характеристик двигателя.
Аннотация к работе
Министерство образования Российской Федерации Уфимский Государственный Авиационный Технический УниверситетТеория 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. Объекты и устройства систем регулирования отличаются по своей физической природе и принципам построения, поэтому проектировщику необходимо не только иметь хорошую подготовку в области механики, электротехники, электроники, но и уметь учитывать специфические особенности объекта.При фрезеровании заготовки погрешность обработки вызвана упругими деформациями системы СПИД и зависит от колебаний составляющей силы резания Px. Колебания силы Px обусловлено изменением величины суммарного припуска fп. Погрешность обработки определяется по формуле: (1) где W - податливость системы шпиндель - стол; Сила Px определяется по формуле: (2) где Cp - коэффициент, учитывающий особенности условий обработки; Скорость вращения шпинделя: Для заданной пары инструментальный и обрабатываемый материал выбираем значения коэффициентов и показателей степени: Cp=8.25; x=1.0; y=0.75; n=1.1; q=1.3; w=0.2.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 -, 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.Анализ процесса резанья можно провести следующим образом в несколько этапов: Определение состава выходных координат ОУ. При фрезеровании, в качестве выходных координат мы получаем: вращающий момент, силу резания Px, мощность толщину стружки; По заданию нам необходимо регулировать погрешность обработки с заданной точностью. За выходную координату примем погрешность обработки ?. На выходную координату оказывают влияние: число зубьев фрезы z, диаметр фрезы D, подача на зуб Sz, ширина фрезерования B, частота вращения шпинделя nш.Структурную схему составим на основании функциональной схемы и схемы на рис.1. Структурная схема неизменяемой части САР будет включать в себя все элементы САР, кроме корректирующих устройств. Процесс резания ПР описывается уравнением (1), (2): при Зависимость изменения погрешности обработки от подачи: Таким образом, процесс резания можно представить в следующем виде: погрешность фрезерование заготовка двигатель Используя систему уравнений двигателя, его структурную схему можно представить следующим образом: Рис.5Анализ устойчивости произведем, используя логарифмические частотные характеристики, логарифмическим критерием устойчивости Найквиста.В качестве корректирующего устройства принимаем интегрирующее звено с передаточной функцией вида: Принимаем Коэффициенты подобраны таким образом, чтобы система имела максимальное быстродействие и не была колебательной.Переходной процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия от 0,0037 до 0,0038 В: Переходной процесс выходной координаты при изменении возмущения от 0,7 до тп=1 при управляющем воздействии 0,0037 В: Переходный процесс устойчивый, система со временем стабилизируется, но установившееся значение выходной координаты далеко от необходимого значения. Система не удовлетворяет всем требуемым параметрам. Переходной процесс выходной координаты при изменении управляющего воздействия от 4.5 до 5 В: Переходной процесс выходной координаты при изменении возмущения от 0,7 до тп=1 при управляющем воздействии 5 В: Разработанная система автоматического регулирования погрешности обработки при фрезеровании заготовки поддерживает погрешность на заданном уровне вне зависимости от действия возмущений. Система удовлетворяет всем требуемым параметрам. Установившееся значение выходной координаты после окончания переходного процесса Ууст = 12,775 мкмВ данной работе была спроектирована система автоматического регулирования погрешности обработки при фрезеровании.
План
Содержание
Введение
1.Задание
2. Анализ исходных данных
3. Анализ процесса резания как ОУ
4. Разработка структурной схемы САР
5. Анализ устойчивости некорректированной САР
6. Синтез САР выходной координаты ОУ с заданными показателями качества