Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Содержание


Введение

1 Исходные данные

2 Анализ процесса резания как ОУ

3 Определение структуры основного контура системы

4 Разработка структурной схемы САР

5 Анализ устойчивости скорректированной системы

6 Построение АдСУ

Заключение


Введение


В процессе обработки в зоне резания возникает повышенная температура, оказывающая существенное влияние на стойкость инструмента


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,


где Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки – показатель степени и коэффициент, зависящие от материалов инструмента, заготовки, а также вида обработки; Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки – температура резания, °С.

Затупление инструмента, поступление более интенсивного охлаждения, изменение твердости детали, изменение скорости резания немедленно оказывают влияние на температуру резания. Если при обработке температура резания даже незначительно превысит максимально допустимое значение для данного инструмента, то происходит повышенный износ последнего, завершающийся, как говорят, «тепловой посадкой инструмента». Наиболее сильно на температуру резания влияет скорость, несколько меньше – величина подачи и еще меньше – глубина резания. Связь между температурой резания и перечисленными параметрами может быть описана эмпирической степенной зависимостью


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


По температуре (термо-ЭДС) резания можно судить о скорости износа инструмента. Для различных сочетаний инструмента и материала детали существуют температуры, при которых скорость износа инструмента оказывается оптимальной с точки зрения себестоимости обработки, либо производительности обработки. Для измерения этой температуры и управления процессом обработки наибольшее распространение нашел метод естественной термопары, образованной инструментом и деталью. Развиваемая естественной термопарой термо-ЭДС позволяет построить АСУ ТП, поддерживающую заданный температурный режим с точностью 2...3 %. Для успешного построения системы стабилизации температуры резания (СТР) необходимо, чтобы конструкция станка не шунтировала эту термо-ЭДС, резец был бы изолирован от массы станка, а твердосплавный резец охлаждался смазывающе-охлаждающей жидкостью (СОЖ) для того, чтобы «холодный» участок пластины имел температуру окружающей среды и были сведены к минимуму температурные погрешности измерений.

Измерение температуры в зоне контакта в процессе резания

Измерение осуществляется с помощью метода естественной термопары. Термоэлементом в данном случае является материал резца и детали. А горячим спаем является зона контакта резца с заготовкой.


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки РТС


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


Достоинства метода: конструктивно прост, может применяться для различных видом режущего инструмента и оборудования, удобен для САУ процессом резания.

Недостатки: необходимость градуировки для каждого сочетания резца и детали, метод не дает распределение температур на передней и задней поверхности, а только средне-интегральную температуру.


1 Исходные данные


Режим резания

Условие

резания

Допуск на

температуру

резания – Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиСинтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, м/мм

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, мм/об

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, мм

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, мм



45 0,11 1,7 1,3

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиСинтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


Двигатель 2ПН180LУХЛ4:

мощность, кВт – 10

напряжение, В – 220

частота вращения, об/мин номинальная – 1000

максимальная – 3000

КПД, % – 82,5

сопротивление обмотки при 15 0С, Ом якоря – 0,168

добавочных полюсов – 0,11

возбуждения – 72,5/20,1

индуктивность цепи якоря, мГн – 5,6

ПЭ: звено 1 Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкис

звено 2 Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкис

ДУ: Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкис

ПУ: Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкис

Оптимальная температура в зоне резания обеспечивает минимум интенсивности изнашивания режущего инструмента. При точении жаропрочного сплава ХН77ТЮР резцом ВК6М с параметрами заточки Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки мм; Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки; Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки; Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки оптимальная температура Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки составляет Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиC. Температура в зоне резания для данной пары «инструмент-деталь» определяется выражением:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки (1).


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


2 Анализ процесса резания как ОУ


Анализ процесса резания как объекта управления осуществляется в несколько этапов.

Определение состава выходных координат ОУ. В качестве выходной координаты можно принять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, износ инструмента, уровень шероховатости обработанной поверхности и т.д.

Выбор выходной координаты, количественно определяющей качество хода ПР. В качестве выходной координаты примем температуру в зоне резания, т.к. при оптимальной температуре резания происходит минимальный износ инструмента, что обеспечивает высокое качество ПР.

Выполнение математического описания ОУ. Уравнение Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки (1) определяет связь между выходной координатой Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и воздействиями Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки.

Определение ограничений, в условии которых должен производиться ПР. Таким ограничением является скорость, которая может регулироваться только вниз от номинальной, т.е. уменьшаем входную координату ПР.

Определение состава управляющих координат. На ОУ оказывают влияние скорость резания Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, глубина резания Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, подача Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки.

Выбор управляющей координаты, оказывающей самое эффективное воздействие на выходную координату. Из уравнения (1) следует, что эффективнее всего на температуру воздействует скорость резания (0,384>0,132>0,098), поэтому Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки – управляющая координата.

Определение состава возмущений. Изменение величины припуска Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки в пределах Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкивызывает отклонение температуры в зоне резания. Величина Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки так же является возмущением, т.к. она колеблется из-за напряжения сети на (Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки)Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки заданного.

Определение диапазона изменения возмущений.

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки изменяется в пределах от 1,3 до 1,7 мм, т.е. Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкимм.

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки колеблется на (Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки) Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки заданного, т.е. Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки изменяется в пределах от 0,0825 до 0,1375 мм/об, поэтому Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки мм/об.

Определение отклонения выходной координаты при совместном действии возмущений. Температура в зоне резания изменяется в следующих пределах:

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Так образом процесс резания как ОУ можно представить в виде следующего «черного ящика»:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Рис. 1 Модель процесса резания


3 Определение структуры основного контура системы


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиСхема взаимодействия электропривода и процесса резания приведена на рис. 1:

Рис. 2 Функциональная 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 – Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, возмущающее воздействие – Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки. 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 Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки. 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 Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки.

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 Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, его величина определяет величину задания выходной координаты САР. БЗ содержит в себе источник стабилизированного напряжения Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и резистор R3. Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиВ.

ДУ – измерительная система выходной координаты процесса резания. С точки зрения динамики представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки. При номинальном значении выходной координаты выдаёт напряжение Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработкиВ.

С – сумматор на базе операционного усилителя и на резисторах R1, R2, R3. Является безынерционным звеном с коэффициентом передачи равным 1. Суммирование осуществляется по алгоритму Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки.

Функциональная схема САР представлена на рис.3:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Рис. 3 Функциональная схема САР


По алгоритму функционирования данная САР является следящей. В ней выходная величина – температура в области резания – регулируется с заданной точностью при изменении напряжения на входе, т.е. система управляет выходной координатой. На вход системы подается напряжение Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, соответствующее заданной температуре в области резания. Это напряжение сравнивается с напряжением Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, поступающим с датчика обратной связи – например, естественной термопары. Если существует ненулевая разница этих напряжений – ошибка регулирования Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, 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 или нулю. Если на систему действуют возмущения, то система с обратной связью будет компенсировать эти возмущения, поддерживая температуру в области резания постоянной.


4 Разработка структурной схемы САР


Найдем передаточные функции для элементов схемы.

Преобразователь энергии (ПЭ). С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки. Его передаточная функция имеет вид:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,

где Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


Передаточное устройство (ПУ). ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, тогда:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,

где Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки


Датчик обратной связи (ДУ). Является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки, тогда:


Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки,

где Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки и Синтез адаптивной системы управления процессом токарной обработки

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: