Конструктивная схема САР с исходными данными

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к расчетно-графической работе по дисциплине

« Теория автоматического управления»

 

 

Группа МХС-317	Фамилия, и., о.	Подпись	Дата	Оценка
Студент	Протасов С.В.
Консультант	Фецак С.И.
Принял

 

 

Уфа 2018 г.

Содержание

1  Конструктивная схема САР с исходными данными. 3

2  Функциональная схема САР. 5

3  Структурная схема САР по заданной совокупности уравнений. 6

4  Оценка устойчивости и качества регулирования исходной САР. 11

5  Синтез последовательных корректирующих устройств, обеспечивающих заданные показатели качества. 12

5.1. Построение ЛАХ неизменяемой части. 12

5.2. Построение ЛАХ желаемой системы. 14

5.3. Построение ЛАХ корректирующего устройства. 15

6. Оценка устойчивости и качества регулирования скорректированной САР. 16

7. Техническая реализация корректирующих устройств. 18

Вывод. 24

Список литературы.. 25

 

 

 

                                                                                                                                                     

                                                                                                                                                     

 

                                                                                                                                            

                                                                                                                                            

 

Функциональная схема САР

Рис. 2 Функциональная схема

 

ПЛП – Преобразователь линейных перемещений,

Д – Электродвигатель,

Р – Редуктор,

ХВ – ходовой винт,

ТП – Тиристорный преобразователь,

ПР – Процесс резания,

ЭУ – Электронный усилитель,

УСС – Упругая система станка,

ТГ – Тахогенератор.

 

Структурная схема САР по заданной совокупности уравнений

Структурная схема соответствует динамической модели САУ и ее получение является конечной целью математического описания системы. Выполняется это в передаточных функциях или дифференциальных уравнениях.

 

Электронный усилитель (ЭУ)

где: Тэу – постоянная времени электронного усилителя, с;

ΔU1 – выходное напряжение, В;

ΔU – входное напряжение, В;

Кэу – коэффициент усиления.

Передаточная функция усилителя (апериодическое звено I порядка)

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

Тиристорный преобразователь

где: Тэу – постоянная времени электронного усилителя, с;

ΔUТП – выходное напряжение, В;

ΔU1 – входное напряжение, В;

КЭУ – коэффициент усиления.

Передаточная функция усилителя (апериодическое звено I порядка)

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

 

Двигатель (Д)

где ТЯ – электромагнитная постоянная времени якоря, с;

ТМ – электромеханическая постоянная двигателя, с;

ω – угловая скорость, с-1;

KД – коэффициент передачи электродвигателя, 1/сВ;

ΔUТП – напряжение якоря, В.

Передаточная функция электродвигателя постоянного тока (колебательное звено)

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

 

Редуктор (Р)

где Кр – коэффициент передачи;

ω – входная угловая скорость, рад/с;

ωР – выходная угловая скорость, рад/с;

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

Ходовой винт (ХВ)

где t – шаг винта, мм;

ωР – входная угловая скорость, рад/с;

S – выходное линейное перемещение, мм.

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

 

Процесс резания (ПР)

Передаточная функция процесса резания (апериодическое звено I порядка):

где Кр – коэффициент резания

Тр – постоянная времени стружкообразования, с.

Сила резания при равномерном фрезеровании цилиндрической фрезой:

При полном фрезеровании торцовой фрезой:

;

где: СР – постоянный коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого        материала;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, мм/сек.

Z – число зубьев

Подставляя значения получим:

;

Согласно исходным данным (таблица 1) получим:

Тахогенератор (ТГ)

Общая схема.

Вывод

В ходе данной расчетно-графической работы была изучена САУ токарного станка. Была составлена ее функциональная и структурная схема. При заданных параметрах система оказалась неустойчивой. Поэтому было разработано корректирующее устройство, позволившее добиться заданных параметров качества и устойчивости.

Также были получены навыки синтезирования корректирующих устройств с целью получения заданных параметров качества заданной системы регулирования. Построены ЛАХ неизменяемой части, желаемая ЛАХ, определены параметры корректирующих усилительных устройств системы; в Matlab получены ЛАХ неизменяемой части корректирующего устройства и желаемая ЛАХ .

В работе по полученной передаточной функции была сделана реализация корректирующего устройства на электронных компонентах, с помощью которого переходный процесс заданной системы регулирования из неустойчивого превратился в устойчивый, с приемлемыми показателями качества.

Данная система соответствует заданным показателям качества:

· Время переходного процесса:t _ПП = с.

· Величина перерегулирования: σ = 19,7 %

 

Список литературы

1. Теория систем автоматического управления-[учебное пособие] / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов .— Изд. 4-е, перераб. и доп. — СПб, Изд-во«Профессия», 2003 .— 752 с.

2. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления : для вузов / В. А. Бесекерский [и др.] ; под ред. В. А. Бесекерского .— 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : Наука, 1978 .— 512 с.

4. Конспект лекций по дисциплине «Теория автоматического управления».

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к расчетно-графической работе по дисциплине

« Теория автоматического управления»

 

 

Группа МХС-317	Фамилия, и., о.	Подпись	Дата	Оценка
Студент	Протасов С.В.
Консультант	Фецак С.И.
Принял

 

 

Уфа 2018 г.

Содержание

1  Конструктивная схема САР с исходными данными. 3

2  Функциональная схема САР. 5

3  Структурная схема САР по заданной совокупности уравнений. 6

4  Оценка устойчивости и качества регулирования исходной САР. 11

5  Синтез последовательных корректирующих устройств, обеспечивающих заданные показатели качества. 12

5.1. Построение ЛАХ неизменяемой части. 12

5.2. Построение ЛАХ желаемой системы. 14

5.3. Построение ЛАХ корректирующего устройства. 15

6. Оценка устойчивости и качества регулирования скорректированной САР. 16

7. Техническая реализация корректирующих устройств. 18

Вывод. 24

Список литературы.. 25

 

 

 

                                                                                                                                                     

                                                                                                                                                     

 

                                                                                                                                            

                                                                                                                                            

 

Конструктивная схема САР с исходными данными

Система автоматического управления продольной подачей при точении.

САУ предназначена для стабилизации, либо изменения по определенному закону силы резания при точении за счет управления продольной подачей и представлена на рис. 1.

UЗ

U00

DU

1

3

2

8

9

11

10

12

7

6

4

5

1 A

2 A

<

<

Рис. 1. Конструктивная схема

САУ предназначена для управления приводами подач копировального фрезерного станка.

На точность обработки при точении большое влияние оказывает сила резания, в частности, ее составляющая Р_Y. Вследствие случайных колебаний припуска, твердости заготовки, затупления резца и других факторов сила резания при точении непостоянна, что приводит к изменению упругих деформаций технологической системы станка и образованию погрешностей обработки. Значительно повысить точность токарной обработки можно за счет стабилизации силы резания. Кроме того, при обработке нежестких деталей, например, обточке валика без люнета, для устранения погрешности, вызванной упругими деформациями, необходимо регулировать силу резания по определенному закону в зависимости от податливости детали в месте точения.

Деталь 1 установлена в патроне 2 и в заднем центре З токарного станка. Резец 4 установлен в устройстве 5, выполняющем функции преобразователя силы (например: тензометрический динамометр), которое через электронный усилитель 6 подключено к входу устройства сравнения 7. Движение подачи суппорту 8 сообщается через ходовой винт 9, регулятор 10 от регулируемого двигателя 11. Для питания двигателя 11 служит полупроводниковый преобразователь 12.

САУ работает следующим образом. На вход сравнивающего устройства 7 подается сигнал U_З соответствующий требуемому значению составляющей Р_Y силы резания в определенном масштабе. На другой вход устройства 7 поступает сигнал U_O, вырабатываемый преобразователем силы 5 и усилителем 6. Этот сигнал соответствует реальному значению составляющей Р_Y силы резания. Ошибка ΔU = И — U_O поступает на вход преобразователя 12, который вырабатывает напряжение питания двигателя 11, определяющее величину продольной подачи так, чтобы свести рассогласование к минимуму. Таким образом, САУ за счет управления по продольной подаче осуществляет стабилизацию силы резания на заданном уровне. В качестве объекта управления в САУ входит процесс резания.

Значения данных приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тэу С	КЭУ	ТП, С	КтП	КРЕД	Ктг, Вс	Кп, Вс/мм	Тя, С	Тм, С	Кд,	Тр, С	СРу	К	Sм,	μ,	Z
0,01	80	0,04	15	0,01	0,05	4500	0,07	0,29	2,4	0,01	800	0,31	0,02	0,05	10

 

ω0, 1/с	ζ	С, H/м
230	0,1	108

 

 

Функциональная схема САР

Рис. 2 Функциональная схема

 

ПЛП – Преобразователь линейных перемещений,

Д – Электродвигатель,

Р – Редуктор,

ХВ – ходовой винт,

ТП – Тиристорный преобразователь,

ПР – Процесс резания,

ЭУ – Электронный усилитель,

УСС – Упругая система станка,

ТГ – Тахогенератор.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: