Моделирование и оптимизация приводов станков с ЧПУ в современных вычислительных средах

• Автор: Ульянов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение 4 стр.

Глава 1. Обзор работ в области моделирования приводов станков с ЧПУ. Сравнительный анализ возможностей некоторых программных продуктов для математического моделирования
1.1 Обзор работ в области моделирования и динамического расчета приводов станков с ЧПУ 9 стр.
1.2 Обзор возможностей современных программных продуктов для математического моделирования динамических систем стр.

1.2.1 Основные свойства системы МЛТЬЛВ стр.

1.2.2 Основные свойства системы МаЛСАр стр.

1.3 Выводы. Задачи, решаемые в диссертационной работе стр.

Глава 2. Математические модели элементов приводов станков в среде МаСас1 модели двигателей, модели механических передач, модель трения

2.1 Некоторые общие положения и понятия стр.

2.2 Математические модели двигателей стр.

2.2.1 Модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором стр.

2.2.2 Модель двигателя постоянного тока с независимым возбуждением стр.
2.3 Математическое моделирование механизмов передачи движения в среде МаСАЦ стр.
2.3.1 Общие положения стр.
2.3.2 Расчет собственных частот и форм колебаний для двухмассовой системы стр.
2.3.3 Расчет собственных частот и форм колебаний для цепных и разветвленных систем с произвольным числом элементов стр.
2.3.4 Упрощение расчетных схем стр.
2.3.5 Моделирование механизмов преобразования движения во временной области стр.
2.4 Математическая модель движения ползуна по направляющим при граничном трении стр.
2.4.1 Общие положения стр.
2.4.2 Математическая модель движения ползуна по направляющим в среде
МаЛсаб стр.
2.5 Выводы стр.
Глава 3. Иден тификация модели механической части привода методом цифрового преобразования Лапласа постановка задачи, алгоритм решения, численные эксперименты
3.1 Общие положения и основные понятия стр.
3.2 Методика идентификации линейных динамических систем при помощи дискретного преобразования Лапласа1 стр.
3.3 О влиянии помех на достоверность идентификации по методу
ЦПЛ0 стр.
3.4 Выводы7 стр.
Глава 4. Моделирование оптимальной структуры следящего привода подач станка с ЧПУ в среде МаИгсаб
4.1 Основные положения и понятия9 стр.
4.2 Модель двухкоординатной системы следящего привода станка с ЧПУ в среде Мабтсаб2 стр.
4.3 Исследование влияния нелинейностей в скоростном контуре и параметров механической части на сохранение оптимальных свойств следящего привода2 стр.
4.3.1 Влияние токоограничения4 стр.
4.3.2 Влияние зоны нечувствительности6 стр.
4.3.3 Влияние соотношения параметров электропривода и механизма преобразования движения 9 стр.
4.4 Выводы1 стр.
Основные результаты работы и общие выводы Список литературы
6 стр. 9 стр.
Введение


В контексте данной работы нельзя не отмстить многочисленные труды в области автоматизированного электропривода в том числе с шаговыми электродвигателями ученых Московского энергетического института МЭИ, ныне технический университет М. Г. Чиликина, В. И. Ключева, Сандлера ,п и др. Б.А. Ивоботенко и многих других. Не обошли вниманием проблему динамического расчета приводов машин ученые Государственного института машиноведения ИМАШ АН СССР. Здесь можно выделить труды А. Е. Кобринского 4, А. И. Корендясева и др. В зарубежной научнотехнической литературе проблемам динамики приводов машин вообще и металлорежущих станков в частности посвящены сотни если не тысячи публикаций американских, немецких, английских, японских и других исследователей, так что скольконибудь полный обзор этих публикаций в ограниченном объеме диссертации не представляется возможным. Поэтому здесь мы ограничимся упоминанием нескольких работ, результаты которых будут использованы в дальнейшем. К их числу отнесем работы V9,. В 5 описывается методика построения моделей механизмов с помощью графов связей, в обсуждаются вопросы динамики привода с силовыми шаговыми дви
гателями. В статье рассмотрены нелинейные модели, описывающие переходные процессы в крутильных колебательных системах. Во всем многообразии работ но динамике и моделированию приводов станков особое место занимают труды ученых Экспериментального научноисследовательского института металлорежущих станков ЭНИМС. Этому корпусу работ присущи как широта и комплексность охвата проблемы, так и глубина проработки ее различных аспектов. Важным общим свойством этих работ является доведение их результатов до практического применения, как в форме многочисленных методических рекомендаций отраслевых руководящих материалов, гак и в форме расчета конкретных конструкций металлорежущих станков различных технологических групп. Работы первой группы выполнялись, преимущественно, специалистами электротехнического отдела ЭНИМС. Г.И. Андреева, М. А. Босинзона, А. И. Кондрикова , Р. Т. Орловой, Паль
цева, А. М. Лебедева , а также работы В. А. Ратмирова, В. А. Найдиса, Э. Л. Тихомирова, Я. Б. Розмана и др. Вторая группа включает работы специалистов отдела гидравлики Б. Л. Коробочкина ъ и его учеников Г. М. Иванова, I Столбова и др. Г.И. Каменецкого, В. К.Свешникова, Усова и др. В контексте настоящей диссертации наибольший интерес представляют работы, выполненные в отделе общих исследований станков. Этот цикл работ начался в середине ых г. XX века. Одной из первых в этом цикле была книга Е. И. Ривина , в которой привод рассматривался как электромеханическая система, включающая асинхронный электродвигатель и механическую передачу. Расчетная схема передачи представлялась в виде многомассовой упругоинерционной структуры, совершающей крутильные колебания. В работе был впервые предложен метод упрощения моделей с произвольным числом степеней свободы упругоинерционных элементов, при котором такая модель заменяется 2х 3хмассовой моделью при сохранении значений низших собственных частот и форм колебаний на этих частотах. Для описания процессов в двигателе была использована упрощенная линеаризованная модель, предложенная в году И. С. Пинчуком . Эта модель описывала реакцию двигателя на переменные нагрузки при работе на линейном участке механической характеристики и не позволяла воспроизводить переходные процессы пуска, торможения противовключением и т. В году опубликована фундаментальная книга В. А. Кудинова , обобщившая знания в области динамики станков, накопленные к . В этой работе станок рассматривается как единая замкнутая многоконтурная динамическая система, включающая механические элементы, процессы трения, резания и процессы в двигателях. Хотя, в силу общности подхода, процессы в двигателе описывались предельно упрощенной линейной моделью, общие методические идеи В. А. Кудинова оказали сильное влияние на дальнейшее развитие исследований в области динамики привода как части единой динамической системы станка. С года в лаборатории электроматематического моделирования и автоматизации инженерных расчетов ЭНИМС под руководством А. И. Левина начались систематические исследования в сфере математического моделирования узлов и механизмов станков.