ТАУ 43 (АТП) - файл n1.doc

приобрести
ТАУ 43 (АТП)
скачать (399.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1472kb.19.06.2005 10:53скачать

n1.doc

  1   2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра АТС

Курсовая работа


СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (САР)

по дисциплине «Теория автоматического управления»

Вариант №43



Выполнил:


Проверил:

Уфа-2005
Содержание

Введение…………………………………………………………………………3


  1. Задание…………………………………………………………………….4

  2. Анализ исходных данных…………………………………………..……5

  3. Анализ процесса резания как ОУ………………………………………..7

  4. Разработка структурной схемы САР……………………………………8

  5. Анализ устойчивости некорректированной САР……………………..12

  6. Синтез САР с заданными показателями качества…………………….14

  7. Анализ качества САР………………………………………….…..……17

Заключение……………………………………………………………………..21

Список использованной литературы…………………………...…….22

Введение
Теория автоматического управления и регулирования – наука, которая изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем, работающих по замкнутому циклу, в любой области техники.

Целью данной работы является проектирование системы автоматического регулирования (САР) температуры в зоне резания. Данная САР должна поддерживать температуру в области резания на заданном уровне с определенной точностью и отвечать требованиям точности и быстродействия. Для анализа и синтеза САР в данной работе применен метод логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ). Данный метод является наиболее удобным благодаря простоте, наглядности и точности.

1. Задание
Оптимальная температура в зоне резания обеспечивает минимум интенсивности изнашивания режущего инструмента. При точении жаропрочного сплава ХН77ТЮР резцом ВК6М с параметрами заточки мм; ; ; оптимальная температура составляет C. Температура в зоне резания для данной пары «инструмент-деталь» определяется выражением:

, (1).

Колебание напряжения в сети может вызывать отклонение расчетных значений скорости вращения шпинделя и скорости вращения двигателя механизма подачи на () заданного расчетного значения, в результате чего температура в зоне резания может отклоняться от расчетной. Кроме того, изменение величины припуска в пределах так же может вызывать отклонение температуры в зоне резания. Для поддержания температуры в зоне резания на уровне с заданной точностью изменяем V, регулируя скорость вращения двигателя шпинделя , при неизменном задании , однако при этом величина S колеблется из-за напряжения сети на () заданного.

Произвести синтез САР температуры резания с запасами устойчивости по фазе , по модулю дб, обеспечивающей заданную точность поддержания температуры, при заданных величинах возмущений.
Исходные данные:




вар.

Режим резания

Условие

резания

Допуск на

температуру

резания –


,

м/мм

,

мм/об

,

мм

,

мм

43

45

0,11

1,7

1,3








Двигатель 2ПН180LУХЛ4:

P= 42 кВт U=440 В nном=1000 об/мин КПД=82,5 % Rя=0,585 Ом Lя= 20 мГн Jном=0,23 кг*м2
Передаточное устройство (ПУ): с

Преобразователь энергии (ПЭ): T1=0,018 с Т2=0,142 с

Измерительная система выходной координаты (ДУ): с

Сумматор (С): с
2. Анализ исходных данных
Схема взаимодействия электропривода и процесса резания приведена на рис. 1:



Рис. 1 Схема системы автоматического регулирования (САР) выходной координаты
САР регулирует выходную координату процесса резания с заданной точностью. Процесс резания на схеме обозначен функциональным блоком ПР, управляющая координата ПР обозначена – , возмущающее воздействие – . ПУ – передаточное устройство, это механическая система, преобразующая механическую энергию вала двигателя в механическую энергию управляющего воздействия процесса резания. ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени . Двигатель Д преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения вала. Двигатель является машиной постоянного тока с независимым возбуждением. Возбуждение машины осуществляется обмоткой ОВД. Поток возбуждения в процессе регулирования не изменяется и остается равным его номинальному значению. Регулирование скорости двигателя осуществляется изменением напряжения якоря U.

ПЭ – преобразователь электрической энергии, преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряжения U, питающего цепь якоря двигателя Д. Преобразователь электрической энергии является линейным звеном. Выходное напряжение U равно номинальному значению при напряжении управления 10 В. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени и .

УС – усилитель, является безынерционным звеном, усиливает напряжение, поступающее от корректирующего устройства

КУ – корректирующее устройство, корректирует динамические свойства САР. Статический коэффициент передачи КУ равен 1.

БЗ – блок задания. Блоком задания задается напряжение , его величина определяет величину задания выходной координаты САР. БЗ содержит в себе источник стабилизированного напряжения и резистор R3. В.

ДУ – измерительная система выходной координаты процесса резания. С точки зрения динамики представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени . При номинальном значении выходной координаты выдаёт напряжение В.

С – сумматор на базе операционного усилителя и на резисторах R1, R2, R3. Является безынерционным звеном с коэффициентом передачи равным 1. Суммирование осуществляется по алгоритму .
Функциональная схема САР, которая соответствует нашему заданию, представлена на рис.2:



Рис. 2 Функциональная схема САР
Данная САР является следящей, так как в ней выходная величина (температура в области резания) поддерживается с заданной точностью, т.е. система следит за поддержанием выходной координаты. На вход системы подается напряжение , соответствующее заданной температуре в области резания. Это напряжение сравнивается с напряжением , поступающим с датчика обратной связи (например, термопары). Если существует ненулевая разница этих напряжений – ошибка регулирования , то она с соответствующим знаком поступает на КУ, УС, ПЭ. ПЭ таким образом меняет напряжение на своем выходе, чтобы свести ошибку регулирования путем изменения скорости вращения двигателя к минимуму. Если на систему действуют возмущения, то система с обратной связью будет компенсировать эти возмущения, поддерживая температуру в области резания постоянной.

3. Анализ процесса резания как ОУ.

В соответствии с заданием в качестве выходной координаты возьмём температуру в зоне резания (именно оптимальной температуре резания соответствует минимальный износ инструмента).

Математическое описание ОУ: 0 = 267*(V^0.384)*(S^0.132)*(tп^0.098), 0С

(отражает влияние на температуру различных факторов. )

На выходную координату оказывают влияние скорость резания V, величина припуска tп, подача S.

В качестве управляющей координаты берем V (по заданию). Также из уравнения видно, что V оказывает наибольшее влияние на температуру в зоне резания

Как видно из задания, на ПР в качестве возмущений действуют:

1) изменение величины снимаемого припуска в пределах t п макс – t п мин.

2)Задание Sз неизменное, но величина S колеблется из-за напряжения сети на (+10%-

-15%) Sз заданного.
Учитывая вышесказанное, ПР в качестве объекта управления можно представить следующим образом:


Sз

t

рис 3. Процесс резания, как ОУ

Определение диапазона изменения возмущений:

1) tп изменяется в пределах от 1,3 до 1,7 мм., т.е. Δtп=0,4 мм.

2)S изменяется от +10% до –15% Sз, т.е. Sмин=Sз – Sз*0,15=0,0935 мм/об

Sмакс=Sз + Sз*0,1=0,121 мм/об

ΔS=0,0275 мм/об

Определение отклонения выходной координаты

При совместном действии возмущений: температура в зоне резания будет изменяться в пределах:

Θмин=267*45^0.384*1,3^0.098*0.0935^0.132=866,3 0С

Θмакс=267*20^0.384*1,7^0.098*0.121^0.132=920 0С

ΔΘ=53,70С
Реальное отклонение выходной координаты Θ гораздо больше требуемого +- 50С, а потому необходим синтез САР выходной координаты.


  1   2


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации