Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Так, для интегрирующего звенамую с углом наклона-20 дБ/дек,L(oo)представляет собой пряпересекающую ось ординат в точке8(00)- прямую, параллельную осиабсцисс при0 = -п/2 (см.табл.2O1g К,3.1).аДля упрощения построения логарифмических характеристик используютасимптотические ЛЧХ. Например, для апериодического звена до частоты сопряженияlg(l/1),где Т-постоянная времени, характеристикаL(w)представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс (как для усилительногозвена), а при больших частотах сигнала, подаваемого на станочную систему,-наклонную линию (как для интегрирующего звена). Имеются таблицыпоправок, с помощью которых можно скорректировать асимптотические характеристики. Так, для апериодического звена поправка на частотесоставляет-3 дБ.= - arctg (Тоо).w = 1/Т0(00) =Фазовую характеристику строят согласно уравнению1033.1.
Методы теории автоматического регулирования ...Таблица3.1Динамические характеристики типовых звеньев САРНаи менование звена,График переходнойвид передаточнойфункциифункциилчхh(t)hИнтегрирующее,L,дБкW(s) = -20sl1(t) =Кtоо2 lg ro- 7t/4-7t/2 1--------.---00L, дБhАпериодическое,0(ro)к:,.,: - _20--t-,-_-_-----~- ~W(s)= - Ts+1- 20 дБ/дек10,E!JоNо:c==-::-J:=-----'--'t--'--~c,::------:-----,,--3 lg ro- п /28(ro)1---------=::::==""';,,...00Колебательное,L, дБhW(s) =40к=-----T2s 2 + 2~Ts + 1::.::30,E!J20~10lg roо-7t/2-7t l-------======'----:_-00Форсирующее первого порядка,0° L, дБh [~------.--~W(s) = K(-rs + 1),где't -время за-паздывания типового звена::.::1- п/2 t----:2:--::0-t-------==='--7t/4оо2L(ro)1043.Приводы станковРассмотрим теперь пример синтеза САР привода станка для путевогоконтура (см.
рис.3.1),который включает в себя скоростной контур и обратную связь по перемещению рабочего органа станка. Пусть передаточнаяфункция разомкнутого контура имеет видкW(s)=-----,s(ТэдS + l)(Tys + 1)где К -1общий коэффициент передачи привода, К = 220 с- ; Тэд -ная времени электродвигателя, Тздтеля, Ту=(3.5)0,01= 0,02с; Ту-постоянпостоянная времени усилис.Для передаточной функции(3.5) на рис. 3.7 построены исходные частотL0(ro) и 0 0(ro).
Точка пересечения характеристики с осьюординат (при w = О) 201g К= 46 дБ.ные характеристикиL,дБ60Рис.3.7.Пример синтеза путевого кошура электропривода подач станка с ЧПУПо Найквисту, для обеспечения устойчивости электропривода подач примем следующие запасы устойчивости по амплитуде и по фазе:ЛL2б дБ;ле2 30°.Для улучшения качества электропривода подач, которое заключается вувеличении частоты среза Ыс (привод более компактен, все его элементыимеют приблизительно один и тот же момент инерции, возможны гармонические колебания с частотами доWc),желаемая ЛЧ:Х проходит через точку Wc2 ,Такой привод должен иметь корректирующий фильтр, который сдвигает частоту среза и представляет собой электронное устройство.3.1.
Методы теории автоматического регулирования ...Для устойчивой системы частота среза ffic105(L(ffic) = О) должна быть меньшечастоты ffi_n, при которой ФЧХ системы пересекает линию с ординатой -п.В рассматриваемом случае ffici>ffiп, поэтому необходима коррекция контура.Для этого строят желаемую ЛЧХ системы. При этом определяют частоту среза, обеспечивающую требуемое качество переходного процесса (переходнойфункции)-время переходного процесса fп и параметр перерегулированияcr = hм lho - 1 (см. рис. 3.3). По значениям fп и cr находят ffic = Вп ltп, где Вп """"lO(cr - 0,05). Так, при cr = 0,3 (30 %) Рп"" 2,5.
Тогда при tп= 0,07 с получаютffic2 = 35 с-'.Построение желаемой Lж(ro) ЛЧХ системы управления станка начинают спроведения среднечастотной асимптоты (проходит через ffic2)- 20 дБ/деки протяженностью в1под угломдек таким образом, чтобы ее излом на правом конце совпал бы с частотой требуемойL 0( ro)характеристики системы.Высокочастотную асимптоту сопрягают со среднечастотной асимптотой снаклоном-40 дБ/дек, при этом запас по фазе составляет Л0, а по амплитуде ЛL. АЧХ последовательного корректирующего фильтра определяют путемвычитания из желаемой ЛАЧ Lж( ro) нескорректируемой САР ЛАЧ.Передаточную функцию корректирующего устройства Wк.з(s) чаще всегореализуют на операционных усилителях и связанных с ними RС-цепочках,например:T 0 .y(s) + 1W: ( s ) --к.з- Ткор(s) + 1'где Т0 .у -постоянная времени операционного усилителя; Ткор-то же корректирующего контура.3.1.4.
Технологическийконтур приводов подач станков с ЧПУТехнологический контур включает в себя системы позиционирования иконтурной обработки, адаптивный контур и др. Системы позиционированияхарактеризуются двумя типами законов управления приводом (рис.3.8),обеспечивающими точность позиционирования и минимизацию его времени.Законы управления первого типа предполагают ступенчатое снижениескорости при подходе к точке с заданными координатами. На рис.3.8, а покаSmaxзано двухступенчатое управление при снижении подачи с максимальнойдоминимальной(рис.Smin.Такжеможетбытьтрехступенчатоеуправление3.8, б) и управление с реверсом (рис.
3.8, в-д). При двухступенчатомуправлении приводом в его узлах (например, IIIВП) возникают напряжения,которые в дальнейшем могут привести к смещению рабочего органа станка скоординаты позиционирования Хпоз· Для разгрузки механизмов привода используют реверс рабочего органа (см. рис.3.8, в).1063.Приводы станковssSrnaxS1 1----+~Smin 1 - - - - - t - - - ,оХ □озХ3S 11----+--~S min t----+-+---,1оХох l Хпоз Х3Х1--~------1---+-ХI-S,юзбаХ3ХпозХваamaxо 1----+-----т-----.-----а rnax 1 - - - - + - - - ~ t - - - ~s\\'--одРис.3.8.Законы управления позиционным приводом, обеспечивающиеточность позиционирования (а-в) и минимизацию его времени (г, д)Законы управления второго типа обеспечивают минимизацию временипозиционирования рабочего органа станка в результате максимального ускорения ашах при разгоне и торможении. При этом скорость изменяется по закону «треугольника» (см.
рис.3.8,г). Однако, как правило, имеет место трапецеидальный закон, когда реальная кривая содержит семь участковрис.(см.3.8, д, штриховые линии).Контурная система управления (рис.3.9,а) имеет двух.координатныйпривод подач стола станка, с помощью которого можно изготовлять детали,ограниченные криволинейными контурами. На рис .3.9,б показан результатобработки контура, ограниченного прямым углом, где ◊нар, ◊вн-соответственно наружная и внутренняя погрешности обработки контура. Эти погрешностиявляются результатом инерционности всех элементов приводов.Вследствие сложения двух траекторий движения по координатам х и уответственно переходным процессам при торможении стола и пригоне--соего разобразуется сложный реальный профиль.Передаточные функции приводов по координатам будем считать идентичными, т. е.Wx(s) = Wy{s).ляться перерегулированиемния, а внутренняя -Тогда наружная погрешность ◊нар будет опредеfx(t) переходного процесса по скорости торможенаходиться под углом45° к полученному контуру:◊вн = ✓2 · €x{to),гдеto = 1 /К.1073.1.
Методы теории автоматического регулирования ...2 3у2х6Рис.3.9.Схема двухкоординатного привода подач фрезерного станка (а)и формирование погрешностей при обработке прямого углафреза;1-2-деталь;3-продольный стол;Для вычисления погрешности<54-(6):салазки и поперечный столпри обработке контура, ограниченногоокружностью радиусом R, можно использовать приближенное выражение():=:,() <5;а 2(R -()а)'где <5а -погрешность обработки по ускорению, <5а = S~ /(К2 R); <5s -скорости, <5s= Sпр/К1; Ki,К2то же покоэффициенты передачи по скорости и уско-рению соответственно.Погрешность при обработке окружности радиусомRвычисляют по формуле<5 = R[l где Ф(iro)нате;-IФ(iro)I],замкнутая частотная передаточная функция привода по коордиro = Sпр/R-угловое ускорение фрезы.Адаптивный контур включает в себя обратную связь по силе резания.Расчет этого контура сводится к вычислению предельного значения коэффициента Кад, определяемого из выражения для передаточной функции разомкнутого адаптивного контура:Wад (S) -где Тэд-ККад(ТэдS + l)(Tps + l)(TycS + 1)постоянная времени электродвигателя привода; Трвремени процесса резания; Туе привода.,-постояннаяпостоянная времени усилительных каскадов1083.3.1.5.
ЭкстремальныйПриводы станковконтур и распределение функций управленияв иерархических производственных системахЭкстремальный контур содержит оптимизатор, задачей которого является оптимизация процесса резания по заданной целевой функции. Обычно целевую функцию вычисляют по нескольким параметрам, т. е. используют многоканальные оптимизаторы. Одноканальный оптимизатор имеет один входной параметр-скорость перемещения рабочего органа станка. В качественаиболее простого алгоритма оптимизации можно использовать алгоритмГаусса-Зайделя (алгоритм покоординатного спуска).Наиболее эффективной идеологией распределения функций управления виерархических производственных системах является технология SСАDАсистем. Архитектура системы управления технологическим процессом включает четыре уровня.
Первый-это системы датчиков и исполнительных механизмов, которые имеют самостоятельный вычислительный ресурс и могутвьшолнять функции управления,самонастройки и самодиагностики, чтоупрощает их обслуживание, снижает нагрузку на управляющие машиныверхних уровней и делает систему более распределенной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
