Проектирование системы управления приводом подачи, адаптированной к изменениям параметров процессов резания

Содержание

Введение

1.  Анализ технологического процесса как объекта управления

2.  Определение структуры основного контура системы

3.  Определение математической модели ОУ и управляющего устройства основного контура

4.  Обоснование необходимости адаптивного управления

5.  Выбор класса адаптивной системы управления

6.  Разработка структурной схемы АдСУ

7.  Выбор метода и алгоритма адаптивного управления

8.  Разработка функциональной схемы АдСУ

9.  Синтез АдСУ

10.  Анализ системы по результатам моделирования

Вывод

Введение

 

При фрезеровании заготовки погрешность обработки вызвана упругими деформациями системы СПИД и зависит от колебаний составляющей силы резания Р_Х. Колебание силы Р_Х обусловлено изменением величины снимаемого припуска t_П.

Уменьшения погрешности в машиностроении позволяют как снизить экономические затраты на производство деталей, так и уменьшить время на производство.

В данной курсовой работе производится синтез АдСУ на основе разработанной ранее САР, позволяющей стабилизировать погрешность обработки с заданной точностью, при изменении t_п в заданных пределах. Хотя САР позволяет уменьшить погрешность производимой детали, при существенном изменении параметров процесса резания такая система не способно адекватно работать. Возникает задача синтеза системы, которая адаптируется к изменениям параметров процессов резания.

1.  Анализ технологического процесса как объекта управления

Схема процесса:

 

,

Рис. 1 – Схема процесса

 - частота вращения шпинделя,

- скорость подачи,

ППД – привод главного движения,

ПП – привод подачи.

Произведем анализ процесса резания как объекта управления. Анализ будем производить в несколько этапов (рис. 1):

Произведем анализ процесса резания как объекта управления. Анализ будем производить в несколько этапов:

1.  Определение состава выходных координат ОУ. При фрезеровании, в качестве выходных координат мы получаем: толщину стружки, вращающий момент, мощность;

2.  Выбор выходной координаты, количественно определяющей качество хода ПР. По заданию нам необходимо регулировать погрешность обработки с заданной точностью. Погрешность обработки, в свою очередь, по прямопропорциональна силе резания P_x, поэтому именно она будет количественно определять качество хода процесса резания;

3.  Выполнение математического описания. Зависимость выходной координаты от различных влияющих на нее факторов описывается так:

 где  

4.  Определение ограничений, в условии которых должен производится ПР. Основным ограничением будет то, что напряжение может регулироваться только вниз, т. е. мы можем только уменьшать входную координату X;

5.  Определение состава управляющих координат. На выходную координату оказывают влияние: диаметр фрезы D, число зубьев фрезы z, ширина фрезерования B, подача на зуб S_z, частота вращения шпинделя n_ш.

6.  Выбор управляющей координаты, оказывающей самое эффективное воздействие на выходную координату при соответствующих ограничениях. По условию задания, диаметр и число зубьев фрезы, ширина фрезерования являются постоянными величинами, поэтому мы можем отнести их к входным параметрам. Показатель степени при n_ш мал, он составляет всего 0,2. Поэтому изменение частоты вращения шпинделя не будет оказывать существенного влияния на силу резания. Ее мы тоже можем отнести к входным параметрам. В качестве управляющей координаты выберем S_z.

7.  Определение состава возмущений. По условию задания на процесс резания, в качестве возмущений, действует колебание величины снимаемого припуска. Учитывая все это, мы можем представить процесс резания в качестве объекта управления следующим образом (рис. 2):

 

Рис. 2 - Процесс резания как ОУ

А формула (2) перепишется следующим образом:

,

где ; (4)

8.  Определение диапазона изменения возмущений. Возмущение  изменяется в пределах от 0,7 мм до 1 мм.

9.  Определение диапазона изменения выходной координаты при совместном действии возмущений. Согласно формуле (4) выходная координата P_x будет изменяться в пределах от

 до

;

 мкм;

 мкм;

 мкм.

10. Определение возможного диапазона изменения управляющего воздействия. Учитывая функциональные возможности фрезерного станка, мы можем изменять подачу в диапазоне от 0,005 мм/зуб до 0,05 мм/зуб.

11. Определение заданной точности регулирования выходной координаты. Заданная точность ,  мкм.

Так как реальное отклонение выходной координаты больше допустимого, то нам придется регулировать выходную координату, т.е. нам необходимо проектировать систему автоматического регулирования P_x.