Разработка САУ привода подачи токарного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Разработка САУ привода подачи токарного станка»

Введение

Конечной целью совершенствования металлорежущих станков является повышение эффективности процесса обработки. Достижение этой цели связано с изменением в желаемом направлении производительности, стоимости и точности обработки. Эти параметры взаимозависимы, и поэтому заманчивая перспектива их одновременного благоприятного изменения нереальна; можно лишь, в соответствии с известными принципами оптимизации стремится к достижению экстремального значения какого-либо одного параметра, наложив соответствующие ограничения на остальные. Так, например можно ставить задачу достижения наивысшей производительности, ограничив точность, стоимость и некоторые другие параметры обработки. Подобной постановке в большей или меньшей степени отвечают станки с программным управлением и адаптивной коррекцией программ, обеспечивающей максимальную производительность при колебаниях припуска, твердости заготовки и некоторых других условий обработки.

Следует отметить, что требования к повышению точности обработки являются несравненно более категоричными, нежели требования к производительности и стоимости. Несоответствие реальной точности обработки предъявляемым в конкретной ситуации требованиям делают бессмысленной эксплуатацию станка.

1. Характеристика объекта автоматизации и разработка функциональной схемы автоматики

1.1 Краткое описание технологического процесса и аппаратов

технологический алгоритм расточный станок

Модернизации системы управления токарного станка предназначена для повышения качества механической обработки деталей с цилиндрической поверхностью, конусных поверхностей, нарезание резьб и других деталей, обработка которых ранее была невозможна из-за недостаточной точности. Технические характеристики и высокая жесткость станка позволяют применять инструмент из быстрорежущих сталей и твердых сплавов и вести обработку в режиме скоростного точения. Безлюфтовые кинематические цепи подач обеспечивают точность и плавность перемещений исполнительных органов станка, но также нуждаются в замене, так как при длительной эксплуатации имеются выработки. Исполнительные органы станка перемещаются от индивидуальных приводов с электродвигателями постоянного тока с бесступенчатым регулированием, что позволяет выбирать наиболее рациональные режимы обработки. Привод подачи шпинделя приводится в движение от двигателя через коробку скоростей, обеспечивающую различные частоты вращения. Технические характеристики станка приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики токарного станка

Наименование параметра	Числовое значение
Максимальное расстояние между центрами приотведенной назад пиноли задней бабки, мм	6
Максимальный диаметр точения над суппортом, мм	1000
Минимальный диаметр точения, мм	10
Высота центров над станиной, мм	700
Максимальный вес заготовки, кг	25000
Максимальный вес заготовки при закреплении в планшайбу шпиндельной бабки, кг.	25000
Шпиндельная бабка
Диаметр планшайбы шпиндельной бабки, мм	900
Максимальный, диаметр зажима, мм	600
Минимальный диаметр зажима, мм	200
Угол конуса центра, градусов	75
Числа оборотов планшайбы об/мин	1-200
Максимальный крутящий момент на планшайбе, кг	6000
Характеристическое число оборотов (число оборотов при максимальной, мощности и максимальном, крутящем моменте), об/мин	9
Суппорт
Максимальная, главная составляющая усилия резания, кг	15000
Ход поперечных салазок, мм	370
Ход перемещения резцедержателя	0-1000
Диапазон скоростей подачи суппорта в продольном и поперечном направлениях, м/мин	0,1-2
Скорость ускоренного хода, м/мин	12
Масса узлов станка
Станина, комплектно с консолью двигателя, кг	16400
Шпиндельная бабка, кг	12800
Главный двигатель, кг	1050
Верхний суппорт, кг	1300
Продольные салазки, кг	2800
Рабочая площадка, комплектно, кг	400
Задняя бабка, кг	3900

Внешний вид токарного станка приведен на рисунке 1.1.

Точность зависит практически от всех компонентов системы управления:

– зазоров и сил трения в кинематических звеньях;

– места установки, статических и динамических погрешностей датчиков;

– упругих отклонений инструмента и детали в статических и динамических режимах, воздействия внешних возмущений.

Задача повышения точности должна решаться путем тщательного анализа механизмов формирования погрешностей и последующей разработки комплексных мероприятий, направленных на следующие мероприятия:

– сокращение длины кинематической цепи между рабочим органом и датчиком положения;

– введение программной или аппаратной компенсации нелинейностей звеньев цифрового электропривода. Один из показателей производительности обеспечивается заменой обыкновенных приводов современными высокоскоростными приводами. Надежность оборудования характеризуется коэффициентом технического использования. Наиболее эффективными средствами повышения надежности являются: выбор элементов, которые имеют наименьшую вероятность отказа; проектирование средств защиты от аварий; разработка развитой системы диагностики.

В настоящее время токарный станок имеет недостаточные показатели точности и быстродействия, система автоматического управления устарела морально и физически, что обуславливает частые сбои и простои станка. Повышение надежности работы оборудования позволяет сократить потери времени на ремонт оборудования, а также уменьшить материальные расходы, так как срок службы современных систем управления значительно дольше.

Привод подач - один из основных узлов, определяющих производительность и точность станка с ЧПУ. Поскольку УЧПУ практически безынерционно формирует сигналы управления приводом, обеспечивающие движение по заданной траектории или позиционирование в заданной координате, большое значение приобретает совершенствование параметров исполнительного двигателя и схемы управления им с учетом особенностей кине­матической цепи привода.

По мере совершенствования УЧПУ, увеличения жесткости и точности узлов станка повышаются требования к быстродействию и точности привода подач: скорость быстрых перемещений в современных многоцелевых станках доведена до 15-25 м/мин, дискретность перемещений - до 1 мкм.



Рисунок 1.1 - Расположение основных органов и органов управления (вид сверху)

1.2 Основные показатели эксплуатационных качествстанка

Основными показателями эксплуатационных качеств станка являются точность и производительность обработки деталей. На сегодняшний день критерии качества изготовления деталей, для токарных станков, очень высоки и повышаются каждый день, и поэтому многие станки устарели и не удовлетворяют точностным параметрам. При постоянно растущей рыночной конкуренции не малую роль играет и производительность, потому что при увеличении производительности снижаются затраты на изготовлении продукции и соответственно детали выполненные на таких станках становятся более конкурентоспособными.

Точность обработки определяется относительными перемещениями заготовки и инструмента, а также другими факторами, влияющими на требуемые размеры и формы, а также относительного расположения обрабатываемых поверхностей.

Производительность определяется принятым технологическим процессом, степенью его автоматизации, особенностями конструкции станка и характеристиками его динамической системы.

Требуемые качества станка могут быть обеспечены только при учете динамических процессов, происходящих во время работы, учете упругости и других динамических характеристик.

Достижение самых высоких параметров точности и быстродействия возможно только при использовании современных систем автоматического управления, которые имеют высокое быстродействие, надежность, способны работать в жестких условиях эксплуатации, очень просты в монтаже и программировании.

При обработке тел вращения различают следующие виды погрешностей:

1 Геометрические погрешности узлов самого станка:

- отклонение от прямолинейности направляющих станины;

- отклонение от параллельности оси центров и направляющих станины.

2 Пружинные деформации:

- деформации суппорта и станины;

- деформации заготовки, которые вызываются переменным припуском в продольном разрезе;

- деформации заготовки, которые вызваны изменением положения режущего инструмента;

- изменение силы резания, которая обусловлена неоднородностью физико-механических особенностей обрабатываемого материала в продольном разрезе.

3 Тепловые деформации:

- тепловые деформации станины при неоднородном температурном поле;

- тепловые деформации элементов суппорта и режущего инструмента при переходном процессе (разогрев инструмента после врезания в заготовку).

4 Износ инструмента.

В поперечном разрезе на точность формы влияют следующие факторы:

1 Геометрические ошибки:

- биение шпинделя;

- биение заднего центра.

2 Гибкие деформации:

- гибкие деформации суппорта и станины, которые вызваны припуском поперечном разрезе;

- гибкие деформации заготовки, которые вызваны неоднородным припуском в поперечном разрезе.

Все перечисленные виды погрешностей обусловлены большим количеством причин, многие из которых не поддаются учету и контролю. Современные автоматические системы имеют огромное множество преимуществ, которые помогают управлять технологическими процессами, учитывая влияние практически всех погрешностей и подстраиваться в режиме реального времени. Перед использованием новой программы обработки имеется возможность выполнить симуляцию и выявить ошибки, которые могут привести к браку изготовления деталей, а соответственно практически исключается вероятность того, что предприятие понесет убытки из-за испорченных заготовок.

1.3 Выбор регулируемых и регулирующих параметров

При модернизации автоматизированной системы управления приводом подачи токарного станка с учетом технологических, а также конструктивных особенностей технологического процесса можно выделить основные параметры, влияющие на качество конечной продукции. Такими параметрами являются: температура, перемещение и скорость суппорта. Эти параметры непосредственно влияют на получение конечной продукции с заданными технологическими свойствами.

Управляемой величиной является перемещение суппорта. Контроль перемещение суппорта осуществляется изменением длительности импульсов ШИМ. Если показания датчиков не соответствуют заданному значению, то изменением среднего напряжения двигателя регулируется перемещение суппорта. Поэтому рассматриваемая система автоматического управления осуществляет пропорциональный закон управления. Т.е. значение сигнала на выходе регулятора всегда строго пропорционально значению его входной величины.

2. Разработка функциональной схемы автоматизации

2.1 Задачи автоматической системы управления

технологический алгоритм расточный станок

Основой разработки АСУ ТП является построение моделей производственных процессов, а также процессов сбора и обработки информации о ходе этих процессов. Общая цель моделирования подчинена цели любых естественно - научных исследований - прогнозировать результаты предстоящих экспериментов.

Создание автоматизированной системы управления главным приводом токарно-расточного станка является одним из этапов модернизациивсего станка. АСУ главным приводом токарно-расточного станка предназначена для выполнения следующих задач:

Ї постоянный обмен данными между ПЛК и СУ;

Ї сбор, обработку и анализ информации о состоянии привода и СУ;

Ї выработку управляющих воздействий;

Ї передачу управляющих воздействий (сигналов, команд) на исполнение;

Ї контроль выполнения управляющих воздействий;

Ї технологическую сигнализацию;

Ї отображение необходимых параметров и коэффициентов;

Ї оперативный ввод и изменение скоростных параметров;

Ї оперативное изменение параметров настройки системы;

Ї контроль за соблюдением технологии операторами СУ с необходимыми блокировками и ограничениями;

Ї защиту от некорректных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию привода и СУ;

Ї защиту от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства;

Ї настройку СУ без прерывания технологического процесса, защиту от случайных или ошибочных изменений;

Ї алгоритмы управления в различных режимах работы;

Ї диагностирование, с указанием места, вида и причины возникновения нарушений правильности функционирования привода и СУ;

Ї квитирование предупредительных и аварийных сообщений;

Ї ведения журнала работы системы;

Ї регистрацию и хранение информации о предаварийном состоянии СУ;

Ї защиту от ошибок при вводе и обработке информации, обеспечивающую заданное качество выполнения функций СУ;

Ї безусловное выполнение функций при наличии только необходимых для этого данных (отсутствие отдельных данных не сказывается на выполнении функций, при реализации которых эти данные не используются);

Ї интуитивно понятный графический интерфейс;

Ї поддержание единого времени во всей системе.

2.2 Режимы работы системы

В зависимости от условий работы и характера выполнения исполнительных команд система может реализовывать следующий режим работы:

Ї Автоматический - управление с ЭВМ. Автоматический режим является основным режимом работы станка. В данной системе управления в БД хранятся указания на автоматические действия, которые выполняются в определенных ситуациях. Специальная таблица БД указывает, при каком значении некоторого параметра вызывается исполнительная команда;

Ї Полуавтоматический ? программа работы системы управленияразработана ЭВМлишь на определенный период. Полуавтоматический режим используют при обработке сложных заготовок;

Ї Наладочный(ручной) - управление мастером на местном щите. Наладочный режим предназначен для первоначальной наладки станка, установки упоров, режущего инструмента, проверки работоспособности станка и изготовления первой детали.

2.3 Описание режимов функционирования объекта

В общем случае все режимы функционирования технологического процесса управления приводом подачи токарного станка можно разделить на следующие группы:

Ї режим нормальной эксплуатации;

Ї предаварийные режимы эксплуатации;

Ї аварийные режимы эксплуатации.

Допустимость тех или иных режимов работы определяется характеристиками и возможностями оборудования. В соответствии с общими принципами установка считается безопасной, если при длительной ее эксплуатации во всех режимах, включая аварийные, будет исключено серьезное повреждение потенциально опасных узлов, а также обеспечена соответствующая зашита персонала установки.

Режимы нормальной эксплуатации включают в себя основные фазы производственного процесса:

Ї непосредственно сам технологический процесс;

Ї подготовку к пуску главного привода (ГП) станка;

Ї запуск ГП;

Ї останов ГП.

Предаварийные режимы работы соответствуют следующим случаям:

Ї параметры регулирования системы находятся в допустимых, но близких к критическим значениям.

К числу аварийных режимов работы ГП следует отнести:

Ї Повышение тока;

Ї Повышение уровня вибраций;

Ї отключение электрического питания;

Ї режим работы при выходе за определенные границы различных параметров регулирования;

Ї при выходе из строя различных контролирующих устройств (датчиков);

Ї при обрыве связи с объектом.

Основными функциями автоматизированной системы управления ГП:

Ї автоматический пуск и останов оборудования;

Ї дистанционное управление оборудованием;

Ї настройка параметров управления;

Ї информационное обслуживание оперативного персонала о ходе технологического процесса и работе технологического оборудования;

Ї документирование и архивирование информации: архивы технологических параметров, действий оператора, тревог;

Ї диагностику и анализ аварийных ситуаций;

Ї наладочные функции удаленного конфигурирования и программирования контроллеров с операторских станций;

Ї диагностика текущего состояния технологического оборудования и системы управления;

Ї реализация функций автоматики безопасности и их дублирование программно-аппаратными средствами с использованием дополнительного контроллера безопасности.

2.4 Разработка функциональной схемы автоматизации

Существующая система на предприятии должна иметь иерархическую структуру с тремя уровнями системы управления.

Ї Нижний уровень представлен датчиками и исполнительными механизмами, а так же устройствами локальной автоматики.

Ї На среднем уровне обеспечивается программное управление по заданному технологическому процессу с поста оператора.

Ї На верхнем уровне осуществляется централизованная обработка информации о технологическом процессе на предприятия по сети Ethernet. Обработка информации включает контроль за ходом технологического процесса, протоколирование, архивирование и оперативный контроль.

Связь между верхним и средним уровнями осуществляется по локальной сети Ethernet, между контроллерами управления и безопасности - по промышленной шине Profibus DP, между средним и нижним параллельными каналами ввода-вывода через дискретные и аналоговые модули контроллеров.

Цель работы создать систему управления приводом подачи токарного станка, обеспечив при этом максимальную точность и надежность, т.е. регулировать перемещение и температуру суппорта, и контролировать ток двигателя и уровень вибраций суппорта.

Функциональная схема технической реализации принципов управления приводом подачи токарного станка приведена на рисунке 2.2.



Рисунок 2.2 - Функциональная схема технической реализации принципов управления главным приводом расточного станка

Для регулирования положения суппорта установлена измерительная линейка, с нее сигнал поступает в контроллер. В контроллере программно реализован регулятор, который формирует и подает импульсы управления на ШИМ. А с помощью ШИМ осуществляется регулирование перемещения суппорта.

Температура суппорта регулируется с помощью датчика температуры. Регулятор температуры также реализован программно в контроллере.

Изменением скорости вращения привода подачи регулируется с помощью датчика перемещений. При этом сигнал подается в контроллер, в котором программно реализован регулятор для расчета компенсации смещения вала.

В зависимости от материала обрабатываемой детали и режима работы станка программа определяет, нужна ли СОЖ и подает сигнал управление на электромагнитный клапан М2, который управляет подачей СОЖ.

Для надежной эксплуатации с помощью датчиков тока и вибрации контролируется ток двигателя и уровень вибраций суппорнта. При выходе этих параметров за допустимые пределы формируется сигнал аварии.

Технические средства автоматической системы управления приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 ? Технические средства АСУ

Название	Диапазон величин	Обозначение
Двигатель главного движения станка 1PH4	1 - 1257 с-1
Электромагнитный клапан21H8KV120	12 В
Датчик скорости SIMAG H2	? 13000 мин-1
Контур системы регулирования (скорость, индикация, регистрация, регулирование)
Датчик тока CSLA2DJ	0 - 220 А
Контур системы регулирования (ток, индикация, регистрация, сигнализация)
Датчик температуры PT100	+5…+120°С
Контур системы регулирования (температура, индикация, регистрация, регулирование)
Датчик вибраций МВ-06	10…500 Гц
Контур системы регулирования (вибрация, индикация, регистрация, сигнализация)
Датчик аксиального смещения МР	0…500 мкм
Контур системы регулирования (смещение, индикация, регистрация, регулирование)
Контур системы регулирования подачи СОЖ (расход, индикация, регистрация, регулирование)
Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-400

3. Выбор и расчет оптимальных настроек автоматического регулятора

3.1 Характеристика системы

Рассматриваемая система является следящей системой, т.е.обеспечивает с заданной точностью движение исполнительного органа рабочей машины в соответствии с произвольно изменяющимся входным сигналом управления. Система предназначена для воспроизведения с заданной точностью положения суппорта, т.е. есть позиционной.

По характеру управления во времени рассматриваемая система является непрерывной; непрерывного действия напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно подается на двигатель. релейной системой управления, т.к. присутствует управляющее устройство. Следящая система релейного действия характеризуется тем, что напряжение подается только тогда, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. Поэтому работа релейной следящейсистемы характеризуется определенной зоной нечувствительности по отношению к входному сигналу.

Принцип управления, заложенный в схеме

Рассматриваемая система управления электропривода является следящей системой, которая осуществляет принцип управления по рассогласованию напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования

Управляющее воздействие принимают пропорционально сигналу рассогласования регулируемого параметра. Т.е. решение о задании положения принимают по анализу отклонения действительной скорости от заданной.

Импульсная следящая система отличается тем, что управляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов напряжения, амплитуда и частота или заполнение которых изменяется в зависимости от сигнала рассогласования. В этих случаях говорят об широтно-импульсной модуляции управления.

Определение закона регулирования управляемой величины

Управляемой величиной является перемещениесуппорта. Контроль перемещения суппортаосуществляется изменением длительности импульсов ШИМ. Если показания датчиков не соответствуют заданному значению, то изменением среднего напряжения двигателя регулируется положения суппорта. Поэтому рассматриваемая система автоматического управления осуществляет пропорциональный закон управления. Т.е. значение сигнала на выходе регулятора всегда строго пропорционально значению его входной величины.

Место, назначение и устройство каждого элемента системы

Рассматриваемая система автоматического управления состоит из датчика скорости, регулятора скорости, широтно-импульсного модулятора и объекта управления. Датчик скорости предназначен для контроля скорости вращения двигателя. Регулятор скоростиформирует управляющее воздействие. Широтно-импульсный модулятор задает напряжение двигателя, который является объектом управления, что приводит к изменению положения суппорта.

Характеристика объекта управления

Объектом управления является двигатель движения подачи суппорта токарного станка. Контролируемым параметром здесь является перемещение суппорта, которое регулируется напряжением. Так как все процессы, происходящие в объекте управления, описывается дифференциальными уравнениями, то объект является астатическим, те. Управляемая величина здесь по окончании переходного процесса равна заданному значению. Возможна ошибка управления, свойственная реальным системам автоматики, обусловлена несовершенством её элементов.

Функциональная схема управления

Функциональная схема управления электроприводом движения подачи токарного станка представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 ?Функциональная схема управления электроприводом

Совершенствование системы автоматического управления

На основе использования дополнительного малоинерционного контура управления по выбранной координате объекта.

Совершенствование системы управления на основе использования дополнительного малоинерционного контура управления используется для увеличения скорости и качества регулирования. Это достигается введением местных обратных связей. В рассматриваемой схеме самым инерционным звеном является электродвигатель. Поэтому желательно скорректировать управляющее воздействие до рассматриваемого звена. В связи с этим в качестве промежуточной координаты объекта принимаем выход ШИМ. Функциональная схема при этом примет вид, изображенный на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 ? Усовершенствование системы автоматического управления на основе использования дополнительного малоинерционного контура

Структурная схема системы

Конфигурация структурной схемы соответствует функциональной (рисунок 4.3).

Но вместо пояснения внутри каждого звена указываются соответствующие передаточные функции:

Рисунок 4.3 ? Структурная схема управления электроприводом

Первое звено ? регулятор и четвертое звено - датчик положения описывается безынерционным звеном, т.к. его постоянной времени можно пренебречь:

(4.1)

(4.2)

Широтно-импульсный преобразователь является звеном первого порядка, т.к. все процессы, протекающие в нём, описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка:

(4.3)

Объект управления (электродвигатель), описывается апериодическим звеном первого порядка и имеет коэффициент передачи, отличающийся от единицы и достаточно большую постоянную времени:

(4.4)

3.2 Исследование системы

Определение параметров системы

Коэффициент передачи датчика определяем по формуле:

(4.5)

где напряжение на датчикеположения;

максимальная скорость вращения двигателя.

Коэффициент передачи регулятора выбираем по методическим указаниям [4]:

.

Коэффициент передачи двигателя и постоянная времени зависят от конструктивных параметров двигателя, поэтому принимаем:

;

.

Коэффициент передачиШИМ определяем по формуле:

(4.6)

где Напряжение на выходе ШИМ;

Напряжение на входе ШИМ.

Постоянную времени выбираем по методическим указаниям [4]: .

Подставим числовые величины в выраженияпередаточных функций.

(4.7)

(4.8)

(4.9)

(4.10)

Определим передаточную функцию системы автоматического управления по каналу вход-выход исполнительного механизма. Звенья W1 (p), W2 (p) и W3 (p) охвачены обратной отрицательной связью при помощи звена W4 (p), поэтому:

Подставив данные получим:

Исследование устойчивости САУ без учета времени запаздывания

Исследование устойчивости по расположению корней характеристического уравнения.

Запишем характеристическое уравнение системы автоматического управления по каналу вход-выход исполнительного механизма:

 (4.13)

Решив уравнениеполучили два комплексно сопряженных мнимых корня.

Нанесем корни на координатную плоскость.

Корни характеристического уравнения представлены на рисунке 4.4. Так как корни лежат слева от мнимой оси, то система устойчива.

Рисунок 4.4 ? Корни характеристического уравнения на координатной плоскости

Исследование устойчивости по алгебраическому критерию Гурвица.

Запишем коэффициенты характеристического уравнения САУ:

а₀= 1;

а₁= 31,36;

а₂=364,16.

Составим определитель Гурвица:

Найдем диагональные определители:

(4.15)

Так как диагональные определители имеют одинаковые знаки, то система устойчива.

Исследование устойчивости по алгебраическому критерию Рауса.

На основании характеристического уравнения составим таблицу Рауса. В первой строке таблицы записываются коэффициенты характеристического уравнения с четными индексами, начиная с нулевого, а во второй - с нечетными индексами. Все значения, находящиеся ниже второй строки рассчитываются по формуле:

Таблица 4.1 - Таблица коэффициентов матрицы Рауса

0	1	364,16
0	31,36	0
0	364,16	0

Так как члены первого столбца таблицы Рауса имеют одинаковый знак, то система устойчива.

Исследование устойчивости по частотному критерию Михайлова.

В характеристическом уравнении заменим оператор Лапласа р на произведениеjw:

(4.19)

Отделяем вещественную часть от мнимой:

(4.20)

(4.21)

Зададимся рядом значений щи определим U(щ) и V(щ).

Например, прищ = 0:

 (4.22)

(4.23)

Результаты остальных расчетов сведем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Результаты расчетов мнимой и вещественной части

щ	0	1	2	5	10	20	30	50
U(щ)	364,16	163,16	360,16	339,16	264,16	-35,84	-535,84	-2135,8
V(щ)	0	31,36	62,72	156,8	313,6	627,2	940,8	1568

По данным таблицы построим годограф Михайлова, представленный на рисунке 4.5. Полученный годограф при втором порядке характеристического уравнения из первого квадранта попадает во второй, то есть проходит квадранты последовательно, поэтому, система устойчива.

Рисунок 4.5 ? годограф Михайлова

Исследование устойчивости САУ с учетом времени запаздывания

Исследование устойчивости по частотному критерию Найквиста.

С помощью пакета Matlab строим годограф Найквиста (рисунок 4.6).



Рисунок 4.6 ? годограф Найквиста

Из графика видно, что АФЧХ разомкнутой системы не охватывает точку (-1, j0), следовательно, система устойчива.

Исследование устойчивости по логарифмическому частотному критерию.

С помощью пакета Matlab строим ЛАЧХ и ФЧХ системы (рисунок 4.7).



Рисунок 4.7 ?ЛАЧХ и ФЧХ системы

По рисунку 4.7 определяем, что на участке L(щ) > 0ц(щ) больше величины -180⁰, следовательно система устойчива.

Запас устойчивости по амплитуде:

Запас устойчивости по фазе:

Заключение

Аппаратно система управления выполнена на базе высокопроизводительного микропроцессорного комплекта Simatic S7-400 фирмы SIEMENS, который работает в реальном масштабе времени.

Автоматическаясистема управления обеспечивает автоматическое программное управление скоростью, положением рабочих органов в режиме реального времени. Точность и безотказность в работе, является характерной особенностью систем управления.

Благодаря разработанной АСУ станок обеспечит следующие параметры:

? минимальную погрешность обработки;

? возможность подбора рабочего усилия и скорости в зависимости от качества, размера заготовки и вида выполняемой операции;

? снижение времени переналадки и настройки на обработку;

? низкие энергетические затраты;

? увеличение производительности;

? снижение удельной себестоимости продукции.

Размещено на Allbest.ru