Повышение точности траекторных перемещений исполнительных органов станка при интеллектуальном управлении

• Автор: Прус, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 203 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Интеллектуальное управление и проблемы обеспечения точности механической обработки
1.2. Влияние погрешностей следящих приводов подач станков на точность формообразования деталей
1.3. Эксперименты со следящими приводами подач станка по определению контурной погрешности

1.3.1. Определение скоростных характеристик приводов подач

1.3.2. Исследование погрешностей приводов подач

1.3.3. Оценка влияния погрешностей приводов подач на точность обработки

1.4. Пути уменьшения погрешностей следящих приводов подач

1.5. Методы и системы интеллектуального управления технологическим

* оборудованием

1.6. Выводы по разделу. Цель и задачи работы

2. РАЗРАБОТКА НЕЧЁТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ ПОДАЧ СТАНКОВ
2.1. Анализ проблемной ситуации и постановка задачи
2.2. Построение моделей нечётких регуляторов скорости и положения
2.2.1. Модель нечёткого регулятора скорости
2.2.2. Оптимизация параметров нечёткого регулятора скорости
2.2.3. Модели нечётких регуляторов скорости и положения в составе экспертной системы металлорежущего станка
2.3. Выводы по разделу
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕЙ
• ПРОГРАММЫ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИВОДОВ
ПОДАЧ СТАНКОВ
3.1. Постановка задачи изменения управляющей программы

3.2. Построение нечётких моделей следящих приводов подач
3.3. Разработка алгоритма коррекции кадра управляющей программы
• 3.4. Экспериментальная проверка результатов изменения управляющей
программы
3.5. Выводы по разделу
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ
4.1. Определение контурной погрешности при отработке заданной траектории следящими приводами подач на холостом ходу
4.2. Экспериментальное исследование контурной погрешности при фрезеровании тестового контура
4.3. Экспериментальное исследование контурной погрешности, вызванной упругой деформацией фрезы, и методы уменьшения этой погрешности
4.4. Выводы по разделу
4 5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА .'
ПРИЛОЖЕНИЯ

Повышение точности изготовления деталей — одно из важнейших требова-ний к технологии механической обработки и станкам. Это особо актуально при внедрении компьютеризированного производства, строящегося на принципах безлюдной технологии (автоматизированные заводы, базирующиеся на активном применении БСАЛА технологии).
Один из перспективных путей повышения точности обработки заключается в создании и применении интеллектуальных систем управления технологическим оборудованием, обеспечивающих изготовление деталей с учётом технических характеристик и состояния станка, режущего инструмента, заготовки и информационно-измерительной подсистемы.
Существенное влияние на точность формообразования деталей со сложным геометрическим профилем (например, при фрезеровании) оказывают тра-^ екторные перемещения исполнительных органов станка. Точность траекторных
перемещений зависит от погрешностей следящих приводов подач. Скоростная
# и моментная погрешности приводов подач влияют на размер, форму, взаимное расположение поверхностей обрабатываемых деталей, динамические погрешности вносят дополнительную шероховатость при обработке. Эти погрешности имеют особое значение для точности обработки, если учесть, что путём регулирования подачи могут быть снижены погрешности упругой деформации фрезы при контурном фрезеровании. Применяемая в настоящее время компенсация погрешностей приводов подач производится настройкой ПИД-, ПИ-контроллеров, имеющих ряд недостатков. Так, если параметры контроллеров требуется изменить, чтобы получить лучшую настройку, то необходимо руководствоваться специальной методикой. Для многоконтурных систем следящих приводов процедура настройки занимает некоторое время. Кроме того, из-за существенных нелинейностей и значительных помех использование ПИД
• ПИ-контроллеров может не обеспечить требуемых характеристик функционирования приводов. Поэтому в диссертации предлагается использовать интеллектуальные регуляторы, в частности, нечёткие регуляторы (НР), которые мо-

но и дефекты механической части привода, обусловленные неравномерностью трения в направляющих, перекосом в опорах и т.д. Кроме того, привод с высоким быстродействием по нагрузке обеспечивает большую равномерность перемещения в широком диапазоне регулирования.
5. Отклонения профиля продольного сечения детали в значительной степени зависят от равномерности движения приводов главного движения и подач и от идентичности добротностей приводов подач в установившихся и переходных режимах. Наиболее существенной причиной неравномерного движения привода является его недостаточная динамическая жёсткость (невысокое быстродействие при возмущающем воздействии). Неравномерное движение приводов также отрицательно сказывается и на шероховатости обработанной
поверхности.

1.4. Пути уменьшения погрешностей следящих приводов подач
Одним из направлений уменьшения погрешностей следящих приводов является совершенствование способов настройки существующих (ПИ- и ПИД-регуляторов) и разработка новых регуляторов.
Требуемые характеристики электропривода формируют обычно настройкой коэффициентов ПИ- и ПИД-регуляторов, которые обладают известными недостатками. К недостаткам следует добавить и то, что регуляторы настраивают в зависимости от параметров неизменяемой части привода, в том числе коэффициента усиления вентильного преобразователя (ВП), а не в зависимости от предельно допустимых характеристик по быстродействию. Это приводит к недоиспользованию максимальных по быстродействию возможностей системы вентильный преобразователь - двигатель (ВП-Д). Наличие нелинейностей, а также противоречия в обеспечении отработки задания и компенсации возмущения существенно снижают быстродействие в зоне допустимых малых скоро-стей, ограниченных зоной прерывистых токов.
Для наиболее полной реализации потенциальных возможностей ВП-Д в