металло и автоматы (841805), страница 106
Текст из файла (страница 106)
наоборот, задаются свойства, которыми должна обладать система управления. и необходимо создать такую систему. Очевидно, что задача синтеза много сложнее задачи анализа из-за своей неоднозначности. В общем виде порядок исследования следящей системы управления в обоих случаях включает математическое описание системы, исследование ее уста- новившихся и переходных режимов.::: Математическое описание следящей: системы управления начинается с раз-: биения ее на звенья и описания этих: звеньев.
Последнее может осуществ- '' ляться либо аналитически в виде урав- ' нений, связывающих входные и выход-:: ные величины звена, либо графически '-' в виде характеристик, описывающих ту;. же связь. По уравнениям или характе-- ристикам отдельных звеньев составля-,": ют уравнения или характеристики сис- ':; темы в целом, на основании которых, она исследуется. После разбиения системы на звенья.',! и их математического описания состав-,! ляют структурную схему системы управ-:-; ления. При разработке математической мо-:: дели следящей системы управления сле-; дует обязательна учитывать динамику ', ее механической части -.
привода,'. подач от выходного вала двигателв -";, до рабочего органа станка. Аналити-::,, ческую связь между входной и выход-::; ной величиной звена дает передаточ- " ная функция. Следящую систему можно::, рассматривать как комбинацию дина-:! мических звеньев с определенными типовыми передаточными функциями Улучшение свойств и повышение точ-' ':,.: ности работы следящей системы произ- '-:, водится изменением ее параметров или, ';.' если это необходимо, ее структуры— введением дополнительных корректи-,~1 рующих средств. В следящих системах.:,",.,' управления станками в качестве таких Ъ' средств наиболее рационально приме-:.„ нять обратные связи, которые техни-:.';.' чески легко реализуются и имеют свой-':1 ство уменьшать влияние нелинейностей 'з тех участков цепи, которые ими охваты-:.':.
'.: ри !21 ~ и )жхи игь «;.гп~ пан.~~~ и: * ..м«иэ *, °:я ж т~ яаь::~ жя з4пх ( пр 385 )йвэьзэьмлм Э;:щютея. Кроме того,; Онн снижают "Кум му постоянны х времени звеньев, вхо.,":.дящих в систему управления, и увели"чивают быстродействие Динамические свойства линейных :— . звеньев и системы управления в целом : могут быть описаны уравнениями и гра:: фическими характеристиками — пере' ходными и частотными.
Если входное : воздействие в следящей системе возник. ло внезапно, то в ней происходит переходный процесс, который постепенно . 'переходит в установившийся режим ра: боты (рис. 321). В нелинейных системах возможны ,автоколебания, т. е. устойчивые свобод'ные колебания с постоянной амплитудой при отсутствии внешних колебательных воздействий. Поведение следящей системы во время переходных и установившихся режимов работы можно косвенно характеризовать ее амплитудной и фазовой частотными характеристиками (см. , рис. 100). Частотные характеристики определяют режим установившихся вынуж, денных колебаний системы (амплитуду ' и фазу) в зависимости от амплитуды и частоты поданного на ее вход гармо'нического воздействия. Амплитудная .
частотная характеристика АЧХ (см. рис. 100,б) по мере увеличения частоты из-за инерционности звеньев в конце концов становится равной нулю. Чем менее инерционно звено. тем длиннее : его амплитудная частотная характеристика, т. е. тем больше полоса пропускаемых системой частот. Фазовая частотная характеристика (ФЧХ) у обычных инерционных звеньев . отрицательна (гр(0), т.
е. выходные '- колебания отстают по фазе от входных, и это отставание растет с увелйченнем частоты (см. ряс.. 100,а). АЧХ,и ФЧХ можно объединить в одну амплитуднофазовую частотную характеристику (АФЧХ), используя Л(со) и Ч (ы) в качестве полярных координат (см. рис. 100,г). Каждая точка амплитудно-фазоаой частотной характеристики соответствует определенному значению частоты ы. При исследовании следящей системы управления амплитудную и фазовую частотные характеристики удобно строить в логарифмических координата х. Важнейшими показателями работоспособности и качества следящей системы управления является устойчивость ее работы, точность и быстродействие.
Устойчивость определяет работоспособность системы, а быстродействие влияет иа динамическую точность и производительность станка. Под устойчивостью следящей системы управления понимается ее способность возвращаться к установившемуся состоянию после прекращения воздействий, которые вывели систему из этого состояния. Инерционность объекта управления, а также наличие некоторого запаздывания при прохождении сигнала по цепям следящей системы обусловливает возможность возникновения колебаний в системе.
Амплитуда этих колебаний может уменьшаться или увеличиваться. Если, например, трение в направляющих и подшипниках будет велико, колебания будут затухающими (см, рнс. 321), а система устойчивой. Но если энергия, поступающая по цепи 'обратной связи, окажется достаточной для преодоления сил трения с некоторым запасом, амплитуда колебаний будет эмтвемхм нарастать. объект управления будет раскачиваться все сильнее, и система будет неустойчивой. О степени устойчивости. системы судят по ее поведению в переходном процессе, по величине перерегулирования о "вах — "е 1()0 ю„ лт где п„,„и пс — соответственно максимальное и установившееся значения регулируемой величины. Используют также частотные методы определения критерия устойчивости системы (критерии устойчивости Рауса -- Гурвица, Михайлова и Найквиста) .
Точность следящей системы характеризуется величинами статической 6„ и динамической 6, ошибок (рис. 321). Статической ошибкой 6. является ошибка, получаемая по окончании отработки входного сигнала пец при неподвижном выходном вале следящего привода подачи. Она складывается из ошибок датчика обратной связи; кинематических погрешностей передаточных механизмов; ошибок от помех, дрейфа нулей и нечувствительности электронных и других усилителей мощности; ошибок, возникающих в статике под действием нагрузки на управляемый рабочий орган станка.
Динамическая ошибка может быть установившейся 6, и неустановившейся (переходной) 6,„ (см. рис. 32!). Ошибка, измеренная в установившемся режиме, когда выходной вал вращается с постоянной скоростью, равной скорости, задаваемой на входе (угол поворота входного вала а„„), называется установившейся динамической ошибкой 6„. Ошибка, измеряемая в переходном процессе, когда выходной вал системы движется с ускорением (замедлснием), стремясь к установившейся скорости (к полной остановке), называется неустановившейся (переходной) динамической ошибкой 6„„.
Очевидно, что с течением времени эта ошибка меняется, стремясь к некоторому установившемуся значению б„,„если переходный процесс заканчивается движением с постоянной установившейся скоростью, или к значению 6„, если переходный процесс заканчивается остановкой системы. Для умеиыцения степени влияния 386 динамической погрешности ' следящей',, системы на точность воспроизведения';: заданного контура детали требуется вы-:: сокое быстродействие системы управле-: ния. Неблагоприятная форма кривой: переходного процесса с большим пере-.'.
регулированием является причиной воз-,, никновения дополнительной погрешно-.' сти слежения и недопустимых дина- ., мических сил, действующих на кинема-; тические цепи станка. Быстродействие:;,: следящей системы управления характе-.! ризуется временем переходного процес- ',: са 1„(см. рис. 321). Следящие системы управления ши. ', роки применяют в станкостроении. На'::,: их основе построены различные типы:: следящих копировальных систем и:, систем числового программного управ- . ления замкнутого типа.
5 2. Особенностн проемтнрованне спедащнх сметем управненне Проектирование следящих систем' сводится к нахождению компромиссно-., гс решения между стремлением пслу-'.' чить высокое качество работы системы в) стремлением достигнуть этого качества: более простыми техническими сред-. ствами. Исходными данными для проектиро-': вания системы управления являются:., параметры объекта регулирования; требования, предъявляемые к статическим; динамическим, энергетическим и конст-:; руктивным характеристикам системы;-'- условия ее эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
