Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

БЗ – блок задания. Блоком задания задается напряжение , его величина определяет величину задания выходной координаты САР. БЗ содержит в себе источник стабилизированного напряжения и резистор R3. В.

ДУ – измерительная система выходной координаты процесса резания. С точки зрения динамики представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени . При номинальном значении выходной координаты выдаёт напряжение В.

С – сумматор на базе операционного усилителя и на резисторах R1, R2, R3. Является безынерционным звеном с коэффициентом передачи равным 1. Суммирование осуществляется по алгоритму .

Функциональная схема САР представлена на рис.3:

Рис. 3 Функциональная схема САР

По алгоритму функционирования данная САР является следящей. В ней выходная величина – температура в области резания – регулируется с заданной точностью при изменении напряжения на входе, т.е. система управляет выходной координатой. На вход системы подается напряжение , соответствующее заданной температуре в области резания. Это напряжение сравнивается с напряжением , поступающим с датчика обратной связи – например, естественной термопары. Если существует ненулевая разница этих напряжений – ошибка регулирования , то она с соответствующим знаком поступает на КУ, УС, ПЭ. ПЭ таким образом меняет напряжение на своем выходе, чтобы свести ошибку регулирования путем изменения скорости вращения двигателя к минимуму или нулю. Если на систему действуют возмущения, то система с обратной связью будет компенсировать эти возмущения, поддерживая температуру в области резания постоянной.

4 Разработка структурной схемы САР

Найдем передаточные функции для элементов схемы.

Преобразователь энергии (ПЭ). С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени и . Его передаточная функция имеет вид:

,

где

Передаточное устройство (ПУ). ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени , тогда:

,

где и

Датчик обратной связи (ДУ). Является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени , тогда:

,

где и

Двигатель (Д).

Ь

Электрический двигатель состоит из двух частей: электрической и механической.

А

кг*м2

рад/с

В*с/рад

Н*м

Н*м/А

Процесс резания (ПР). Описывается уравнением , .

мм

, (2)

Линеаризуем эту зависимость. Составим уравнение касательной к уравнению (2) в точке м/мин, которое имеет вид:

,

где

,

Линеаризовав, получили уравнение касательной , , где – тангенс угла наклона касательной в рабочей точке, – отклонение касательной от начала координат.

, м/мин

Усилитель (УС). Является безынерционным звеном, его передаточную функцию находим из условия:

,

где находим из условия: ,

где и

Корректирующее устройство (КУ).

Для того, чтобы обеспечить требуемые свойства в качестве КУ выберем ПИ-регулятор, передаточная функция которого в общем виде имеет вид:

Таким образом, передаточная функция КУ имеет вид:

Таким образом структурная схема процесса резания имеет следующий вид:

где subsystem «ДВИГАТЕЛЬ»:

Переходный процесс данной системы представляет следующий вид:

Перерегулирование:

5 Анализ устойчивости скорректированной системы

ЛАХ имеет вид:

ЛФХ имеет вид:

Из графиков видно, что САР является устойчивой, так как ЛФХ пересекает позже, чем ЛАХ пересекает 0 (логарифмический критерий устойчивости). Система имеет запасы устойчивости по фазе , по модулю дБ.

6 Построение АдСУ

Процессы механообработки, как и большинство других технологических процессов, подвержены существенным внутренним и внешним сигнальным и параметрическим возмущениям. Одним из эффективных подходов к построению систем управления такими процессами является реализация их в классе адаптивных систем.

При точении большинства конструкционных сталей и сплавов показатели степени имеют значение: ; ; . При практически применяемых скоростях резания для этих материалов значение термоЭДС Е лежит в пределах 10-30 мВ, т.е. .

Приняв практически возможные пределы ; ; ; . При ; получим изменение коэффициента усиления процесса резания:

Таким образом, коэффициент передачи процесса резания может изменяться более чем в 100 раз. Кроме рассмотренных факторов на изменение КПР могут оказывать влияние и другие факторы: изменение условий среды, в которой происходит обработка (изменение свойств СОЖ), изменение физико-химических свойств обрабатываемого и инструментального материала.

При таких вариациях коэффициента передачи процесса резания обычные САУ температурой резания с постоянными параметрами корректирующих и управляющих элементов не смогут обеспечить требуемые условия точности в изменяющихся условиях процесса резания.

Для обеспечения требуемых свойств системы необходимо синтезировать АдСУ, инвариантную к изменению коэффициента передачи объекта управления.

Инвариантность к изменению коэффициента передачи объекта управления можно обеспечить введением в основной контур управления сигнала, обратно пропорционального изменению этого коэффициента. Применим систему с эталонной моделью. В данном случае АдСУ по типу контура адаптации – с замкнутым контуром адаптации; по способу адаптации – с прямой адаптации (т.к. мы знаем математическую модель процесса резания); по характеру настройки основного контура системы – СНС.

Структурная схема синтезированной адаптивной системы управления процессом резания приведена на следующей странице.

Адаптивная система управления процессом резания

При отсутствии возмущений и выключенном контуре адаптации:

При увеличении KПР в 2 раз на 5 секунде и отключенном контуре адаптации:

При увеличении KПР в 2 раз, включенных возмущениях на 5 секунде и включенном контуре адаптации:

При увеличении KПР в 10 раз на 5 секунде и отключенном контуре адаптации:

При увеличении KПР в 10 раз, включенных возмущениях на 5 секунде и включенном контуре адаптации:

Заключение

В ходе данной курсовой работы была синтезирована адаптивная систему управления процесса резания по температуре. Проанализировав полученные в результате моделирования на ЭВМ в пакете MatLab переходные процессы, выяснили, что система при введении возмущения и при отключенном контуре адаптации становится неустойчивой. При подключении контура адаптации система не теряет устойчивость, а возвращается в исходное состояние, скачкообразные возмущения быстро отрабатываются.

Характеристики

Список файлов курсовой работы