Система стабилизации мощности резания процесса сквозного бесцентрового шлифования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НГТ

Кафедра автоматики

Курсовая работа по теории автоматического управления

Тема: Система стабилизации мощности резания процесса сквозного бесцентрового шлифования

Группа: АА- 48

Студент: Оськин С.А.

Преподаватель

Шпилевая О.Я.

Новосибирск 2007

Оглавление

1. Техническое задание

1.1 Описание системы

1.2 Технологические требования к системе стабилизации

2. Расчет регулятора частотным методом синтеза

2.1 Построение ЛАЧХ объекта

2.2 Построение желаемой ЛАЧХ

2.3 Расчет ПФ корректирующего звена

2.4 Вид переходного процесса в замкнутой системе

Заключение

Список используемой литературы

1. Техническое задание

Целью курсовой работы по теории автоматического управления является приобретение навыков практического расчета систем регулирования.

В каждом из вариантов схем, описываемых в последующих разделах, для расчета предлагается функциональная схема объекта, и приводятся уравнения движения каждого элемента. Понятно, что на практике проектировщик системы управления прежде всего и должен грамотно составить функциональную схему объекта и выделить группы переменных .

1.1 Описание системы

Станок предназначен для обработки цилиндрических деталей небольшого диаметра (3…20 мм) с высокой точностью, причем на точности обработки деталей сказываются упругие деформации станка. Известно, что стабилизировать упругие деформации можно путем стабилизации мощности, расходуемой на резание приводом шлифовального круга, а это, в свою очередь, ведет к повышению точности обработки деталей. Поэтому целью курсовой работы является синтез системы стабилизации мощности, расходуемой на резание.

1.2 Технические требования к системе стабилизации

Переходный процесс в замкнутой системе стабилизации мощности, расходуемой на резание, должен быть монотонным (т.е. без перерегулирования); вид переходного процесса не должен зависеть от переменного параметра h (припуска обрабатываемой детали); требуемое время переходного процесса tп и точность работы системы заданы в исходных данных.

На первом этапе расчета можно считать припуск обрабатываемых деталей постоянным, равным верхнему пределу.

Исходные данные:

R1=60 Ом

T1=0.4 с

C1=10 В/С

C2=10 Н*м*А-1

J=0.1 кг*м2

K1=0.005 м

K2=108 Н/м

K3=0.001 с

T2=0.05 с

h=0.00006…0.00014 м

tп=0.8 с

=3%

Выбор метода синтеза регулятора.

Станок для бесцентрового шлифования является объектом существенно нестационарным, так как припуск h обрабатываемых деталей может изменяться в четыре и более раз. При использовании традиционных частотных методов синтеза обеспечить требуемые качественные показатели системы стабилизации мощности привода шлифовального круга не представляется возможным, поэтому рекомендуется воспользоваться методом синтеза, основанным на принципе локализации.

2. Расчет регулятора частотным методом синтеза

Система описывается следующей передаточной функцией:

W(p)=

После подстановки численных значений:

Примем наихудший вариант h=140 мкм, тогда передаточная функция примет вид:

ЧМС предполагает следующую структурную схему:

M(t)

V U y

H

Рассчитываем регулятор при условии, что M(t)=H=0. Передаточная функция разомкнутой системы равна Wр(p)=Wк(p)*Wо(p). Частотную характеристику представим в форме:

Wр(j)=Aр()*ej().

Отсюда следует соотношение для амплитудных частотных характеристик:

Aр()=Aк()*Aо(),

которое в логарифмическом масштабе примет вид:

Lр()=Lк()+Lо().

Формируем желаемую характеристику L*() разомкнутой системы, соотношение будет:

L*()=Lк()+Lо(). (3.1)

Из уравнения (3.1) получаем расчетное соотношение для логарифмической характеристики корректирующего звена, являющееся основным в частотном методе синтеза:

Lк()=L*()-Lо(). (3.2)

Таким образом расчет корректирующего звена состоит из следующих этапов:

построение асимптотической ЛАЧХ объекта Lо();

формирование желаемой ЛАЧХ разомкнутой системы L*() по требованиям к качеству замкнутой;

определение ЛАЧХ корректирующего звена в соответствии с соотношением (3.2) и восстановление на основе Lк() передаточной функции Wк(p).

На рис. 3 изображена ЛАЧХ Lо()

На рис. 4 изображена ЛАЧХ L*()

На рис. 5 изображена ЛАЧХ Lо(), L*(), Lк().

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

2.1 Построение ЛАЧХ объекта

Так как ПФ объекта третьего порядка с коэффициентом kо=0.074 в числителе и постоянной времени T10.05, T20.4 => lg11.301, lg20.398, то ЛАЧХ объекта представляет собой прямую параллельную оси абсцисс и пересекающую ось L в точке 20lg(kо), при достижении точки (lg=0.398, 20lg(kо)) прямая получает наклон -40дБ/дек, а при достижении второй точки прямая получает наклон -60дБ/дек

2.2 Построение желаемой ЛАЧХ

Желаемая ЛАЧХ строится из требований к качеству работы замкнутой системы в статике и динамике. Из условий заданной статической ошибки выбираем коэффициент разомкнутой системы kр, равный произведению коэффициентов усиления объекта и корректора kр=kо*kк. Расчетное соотношение для kр имеет вид:

Для уменьшения о увеличим kр, в расчетах примем kр=40.

Частота среза с рассчитывается по формуле:

=> lgс1.071.

Так как %=0% => L40дБ.

В области низких частот желаемая ЛАЧХ совпадает с ЛАЧХ объекта, а в области высоких параллельна.

2.3 Расчет ПФ корректирующего звена

Асимптотическая ЛАЧХ корректирующего звена определяется по формуле (3.2). Затем по Lк() находим ПФ Wк(p).

lg1=-1 => T110

lg2=0.398 => T20.4

lg3=1.3 => T30.05

lg4=3 => T40.001

2.4 Вид переходного процесса в замкнутой системе

Заключение

В результате работы синтезирована система стабилизации мощности расходуемой на резание приводом шлифовального круга, со следующими показателями качества переходного процесса:

tп не превышает 0.8 с;

% не превышает 3%;

%=0%.

Список используемой литературы

регулятор стабилизация переходной

1. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического управления. Линейные системы: Учеб. пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1997ю-123 с.

2. Французова Г.А. Теория автоматического управления. Нелинейные системы: Лекции.

1. Размещено на www.allbest.ru