Автоматизированная двушкальная каскадная система управления продольным профилем нежёстких валов при токарной обработке

• Автор: Набилкин, Артем Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ современного состояния управления процессом

токарной обработки. Постановка задачи работы

1.1 Объект исследования

1.2 Структурный анализ процесса резания как объекта управления

1.3 Дополнительные факторы снижения точности при обработке

нежестких валов

1.4 Методы достижения заданной точности

1.4.1 Повышение точности и жесткости металлообрабатывающих станков

1.4.2 Точение на пониженных режимах резания

1.4.3 Создание адаптивных систем управления процессами резания
1.5 Обзор существующих систем управления
1.6 Результаты анализа систем управления. Постановка задачи работы
Глава 2. Разработка способа и структуры системы управления продольным профилем нежестких валов
2.1 Анализ погрешности обработки нежестких валов
2.2 Выбор способа и структуры системы управления
Глава 3. Синтез управляющего устройства внешнего контура
3.1 Алгоритм прямого канала управления
3.2 Обоснование возможности управления продольным профилем
по алгоритму для объектов с сосредоточенными параметрами
3.3 Построение математической модели прямого канала управления
3.3.1 Анализ возможности использования классической модели деформации нежесткого вала
3.3.2 Построение полиноминальной модели систематической погрешности обработки нежестких валов
3.4 Экспериментальная проверка принятого метода управления
3.5 Построение математической модели объекта управления
продольным профилем по управляющему воздействию
3.6 Построение математической модели возмущающего воздействия
на продольный профиль нежесткого вала
3.6.1 Метод построения математической модели случайного процесса
с заданными характеристиками
3.6.2 Получение оценки спектральной плотности возмущающих воздействий на основе априорной информации
3.6.3 Построение математической модели формирующего фильтра возмущающих воздействий на диаметр нежесткого вала
3.7 Математическая модель расширенного объекта управления
3.8 Синтез ЛКГрегулятора
3.8.1 Постановка задачи разработки оптимального стохастического регулятора
3.8.2 Синтез оптимального регулятора
3.9 Анализ эффективности полученного регулятора
Глава 4. Разработка внутреннего контура системы управления
4.1 Структура внутреннего контура системы управления
4.2 Математические модели элементов системы управления
4.3 Структурная схема системы управления
4.4 Построение математической модели динамической системы станка
4.4.1 Постановка задачи
4.4.2 Структурная идентификация модели процесса резания
4.4.3 Структурная идентификация моделей упругой системы станка
4.4.4 Параметрическая идентификация модели процесса резания
4.4.5 Параметрическая идентификация математической модели эквивалентной упругой системы станка
4.4.6 Результаты эксперимента
4.4.7 Оценка достоверности полученных результатов
4.4.8 Структурная идентификация модели упругой системы станка
4.4.9 Параметрическая идентификация
4.5 Синтез регулятора внутреннего контура системы управления
4.6 Реализация автоматизированной системы управления
Список используемых источников


В первой главе представлен объект исследования, построена структурная схема процесса токарной обработки как объекта управления качественными показателями обрабатываемых изделий, рассмотрены факторы снижения точности обработки нежестких валов и методы их компенсации, произведен обзор и анализ существующих систем управления процессами резания, поставлены задачи диссертационной работы. Во второй главе произведен анализ погрешностей обработки нежестких валов, обоснована возможность управления продольным профилем как объектом с сосредоточенными параметрами, предложен способ и разработана структурная схема автоматизированной двушкальной каскадной системы управления продольным профилем нежестких валов в процессе токарной обработки. В третьей главе произведены построение математических моделей прямого канала управления, объекта управления по управляющим воздействиям, получена оценка спектральной плотности возмущающих воздействий, действующих на объект управления, и произведен синтез формирующего фильтра, построена расширенная математическая модель объекта управления, произведен синтез пятиканального оптимального стохастического ЛКГрегулятора внешнего контура обратной связи, методом компьютерного моделирования исследована его эффективность. В четвертой главе произведены разработка структурной схемы, математической модели объекта управления по управляющему воздействию, математической модели возмущений, синтез регулятора и анализ эффективности внутреннего контура системы управления продольным профилем нежестких валов. ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ. В данной главе представлен объект исследования, построена структурная схема процесса токарной обработки как объекта управления качественными показателями обрабатываемых деталей, рассмотрены факторы снижения точности обработки нежестких валов и методы их компенсации, произведен обзор и анализ существующих систем управления процессами резания, поставлены задачи диссертационной работы. Объектом исследования работы являются методы и системы управления процессом токарной обработки нежестких валов. В качестве объекта управления рассматривается процесс токарной обработки нежестких валов. Валы наиболее распространенные изделия, около трудозатрат механообработки. Валы обеспечивают эксплуатационную надежность многих конструкций, поэтому они требуют высокой точности и качества обработки. Особенностью обработки нежестких валов является их большая деформация под действием сил резания, что приводит к большим погрешностям обработки. На рис. В таблице 1 приведены технологические процессы токарной обработки данного вала, выбранные по существующим методикам, соответственно, из условий обработки нежесткого и жесткого валов , . Рис. Применение люнетов не позволяет в полной мере решать задачи повышения производительности обработки, гак как требуются большие затраты времени на вспомогательные операции предварительной обработки шеек под люнеты, переустановку люнетов и детали. Появляются новые источники погрешностей, например, вследствие несовпадения осей базирующих элементов, отклонения формы и расположения базовых поверхностей под люнеты, изменения собственных частот колебаний элементов механической системы при смещении положения люнетов. Кроме того, отсутствуют условия для автоматизации управления точностью . Поэтому создание системы управления, обеспечивающей повышение точности и производительности токарной обработки нежестких валов, является актуальной задачей. Заготовка Стаду 2Ш. Про ми чм. Устинов Переход ГI ролод Оспах, мм Отт. Ц ММ 1. V. ммим а, оГумии Уфокт. Л Рх. Н Ру. Н РН ГР. Н . Подрезание ториа 3 0 3 0,2 1, . Сосрлсм1 иетлрозочниго отверстие 5 4 0. ГПОДртЧИС тори 3 0 0. Свсрсимс кнтрежочиогоотверпил 5 4 0. Точение я 4 пртуод 1 зх 0 3 0. X2. Г 2 1. Х 3. Заготовка Стазу та Прокат 8мм. Обработка в центрах Считаем ват жестким. Усгамов Переход Проход Оттах. Огтип. С мм ц мм с. V. ММИГ п. Гимин П,. М1 Уфахт. Рх. И Ру. Н Р. И 1Р. Н К. Плремте торца 3 0 0,2 1. Серденис рентроаочгюголтверстн 5 4 0,2 3, 0 0 3. Подреыяие торги 0 0,2 1. Сверление рснтрсеочиого отверст ид 5 4 0. Лечение в 4 прохода 1 0 3 0.