Повышение точностных характеристик контурных систем управления машиностроительного производства

• Автор: Мякишев, Владислав Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 209 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Принципы построения и методы исследования контурных систем управления машиностроительного производства

1.1. Основные принципы построения контурных систем

1.2. Влияние погрешностей следящих приводов на качество обработки

1.3. Проблема повышения точности контурных систем.

1.4. Структуры координатных приводов агрегатов

1.4.1. Структуры с подчиненным регулированием координат.

1.4.2. Структуры с модальным регулированием координат.

1.4.3. Структуры с модальноподчиненным регулированием координат

1.5. Организация систем позиционирования

1.6. Методы синтеза координатных приводов контурных систем
Выводы по первой главе
Глава 2. Синтез и исследование стандартных настроек систем при линейном управляющем воздействии
2.1. Постановка задачи синтеза
2.2. Решение задачи синтеза.
2.3. Исследование синтезированных настроек по возмущающему воздействию.
2.4. Анализ влияния ненулевых начальных условий.
2.5. Реализация синтезированных настроек при различных задающих воздействиях
Выводы по второй главе
Глава 3. Повышение динамической точности координатных приводов программным способом
3.1. Синтез программных управлений
3.1.1. Постановка и решение задачи синтеза
3.1.2. Синтез программных управлений при прямолинейной обработке
3.1.3. Синтез программных управлений для режимов позиционирования. 1 3.2. Синтез компенсирующих сигналов при гармоническом задающем воздействии.
3.2.1. Постановка задачи синтеза
3.2.2. Синтез компенсирующих сигналов для стандартных форм
3.2.2.1. Настройки с квазитреугольным изменением скорости.
3.2.2.2. Настройки с биноминальным распределением корней
3.2.2.3. Настройки Баттерворта
Выводы по третьей главе.
Глава 4. Синтез законов управления для координатных приводов агрегатов.
4.1. Синтез законов управления для одномерных координатных приводов
4.1.1. Линейные модели динамических систем
4.1.2. Нелинейные модели
4.1.2.1. Синтез следящей системы с нелинейной скоростной обратной связью
4.1.2.2. Синтез координатного привода с учетом насыщения в канале рассогласования
4.2. Синтез взаимосвязанных структур систем управления
4.2.1. Теоретическое обоснование вопроса
4.2.2. Методы синтеза взаимосвязанных систем
4.2.2.1. Синтез модальной структуры систем автоматического управления
4.2.2.2. Синтез взаимосвязанной системы при неидентичных задающих
воздействиях
Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Литература


Функции управления возлагаются на специализированные микропроцессорные контроллеры, входящие в состав мультимикропроцессорных систем. Разработка программного обеспечения ведется на основе математического описания задачи с использованием языка Ассемблер соответствующего микропроцессора или языков высокого уровня (Паскаль, Ада, Си), допускающих вставки частей программы записанных на языке Ассемблер [,,5]. Ук - контурная скорость; Дк - контурная погрешность [1,,3]. Повышение возможно с переходом к полностью замкнутым структурам (рис 1. При этом на координатные электроприводы возложена дополнительная функция развертывания программы во времени. Здесь: У",УТ - нормальная и тангенциальная составляющие вектора искомого управления V. Теоретически в данной структуре возможна инвариантность контурной погрешности к скорости и тем самым максимально возможное значение DA. В практическом плане из-за неизбежного усечения базовых алгоритмов, обусловленных ограничением ресурсов управления, реальное значение Бд возрастает примерно в 1,5-2,5 раза [1]. Основными показателями качества обработки являются точность и шероховатость обработанных деталей. Точностные характеристики определяются контурной погрешностью, которая не связана прямой зависимостью с погрешностями координатных приводов. Она является сложной функцией, как этих погрешностей, так и параметров следящих приводов [6,,8,9]. Шероховатость поверхности характеризуемая высотой неровностей профиля по десяти точкам (2) и средним арифметическим отклонением профиля от идеального (Ла), определяются неравномерностью движения привода в переходных режимах работы на скачки возмущающих воздействий. Производительность, а также качественные и точностные показатели обработки деталей на станке в значительной мере зависят от характеристик следящего привода подач. Удельный вес погрешностей следящего привода в балансе точности обработки обычно составляет в среднем (-)%, а для станков повышенной точности (-)% I [9,0,9]. Различают следующие виды погрешностей следящих приводов: статическую, скоростную и динамическую. Статическая погрешность характеризуется при фиксированных значениях сигнала программы и определяется ошибками датчиков положения, наличием зазора в кинематической цепи, дрейфом нуля усилительного канала, влиянием статических моментов нагрузки. Статическая моментная погрешность определяется перемещением привода под действием момента нагрузки при отсутствии управляющего сигнала. Р - жесткость разомкнутого регулируемого привода; кск - коэффициент усиления разомкнутого скоростного контура; р - передаточное отношение редуктора; - добротность следящего привода но скорости. Д.1Я практического исключения влияния моментной погрешности на точность обработки достаточно обеспечить коэффициенты усиления в регулируемом электроприводе -, что соответствует диапазону регулирования 0- при статизме замкнутого электропривода примерно 5% и естественном статизме разомкнутого электропривода около %. В реальных системах для получения необходимой чувствительности диапазон регулирования расширяется до 0 и более без дополнительных жестких требований по стабильности и равномерности вращения двигателя. Скоростная погрешность определяется на холостом ходу при линейном управляющем воздействии (рис. Рис. Рис. Y_. U регулируемого привода и скоростной погрешностью; р - коэффициент пропорциональности между скоростью двигателя Q. В реальных системах добротность следящего привода реально находится в пределах от до с"1 в зависимости от параметров регулируемого электропривода, устройств ЧПУ и механики станка, что обеспечивает удовлетворительный компромисс между запасом устойчивости, чувствительностью и быстродействием следящей системы [,]. Любая криволинейная траектория в (-)% случаев аппроксимируется отрезками прямых линий и дуг окружностей [6,]. V(t) = rt; (1. V(t) = R sin cot; V(t) = Rcosot. V - величины подачи; а - угол наклона траектории движения; Опг добротности координатных приводов; Уу, Уг - скорости движения по координатным осям.