Введение к работе
:?ргдць-йАктуєлънооть темыf Электропривод ( 8П > является одним из вакнеиших элементов автоматизированных технологичаоких систеи. Основную область применения высокоточных ЭП ооотавляют ыеталло-режуциа станки о числовыы программным управлением (ЧПУ), предъявляющие к приводу самый широкий круг, часто противоречивых, требований (например: высокое быстродействие, развитая оиотеыа на-норитвльных и диагностических средств, функциональная гибкость и, вместе о тек, высокзя помехозащищенность, минимальный обьеи и унифицированность аппаратных блоков).
Для указанного класса технологичаоких объектов, возможности существующих комплектных 8П из соответствуют всея совокупности предъявляемых требований. Дальнейшее рэоширэиио технических возможностей ЭП, при условии эконоыичеокой целесообразности, трудно выполнить без перехода нэ микропроцессорный вариант управления. Микропроцессорные системы обладают большими потенциальными возможностями, сочетают унифицированность аппаратных средств с функциональной гибкостью. Между тем, очевидно, что преимущества микропроцессорных систем могут быть реализованы только при соответствующей алгоритмическом и программной обеспечении.
Поэтому настоящая рбогз, связанная с поиском новых г$фок-тивных алгоритмов микропроцессорного управления 8П металлорежущих станков с ЧПУ, - актуальна.
Цальи работы ивляется повышение динамической и статистической точности привода в реальных условиях работы подсистемы ЭП-исполнительный механизм (ИМ) станка, реализация преимуществ микропроцессорного управления.
Для достижения поставленной доли особое внимание уделено
решению следующих научно-технических задач:
- * -
- разработка принципов построения алгоритмов микропроцес
сорного управлении, обеспечивающих минимальный состав локальных
измерительных праобрваоваївлвй ,. учитывающих особенности про
граммного управления, специфику микропроцессорной реализации;
; - разработка рациональной скотзмы представления и обработки входной информации и результатов измерений;
- сравнительный анализ и разработка алгоритмов идентифика
ции состояния привода, обладаюдих высоким быстродействии при
минимальном отношении сигнал/шум последовательности измерений.
Методы исследования. В работе использованы методы проот-рзвсгва состояний, оптимального управления, сплайн-пункций, оп-їинєльного оценивания и фильтрации, численного интегрирования. Основные теоретический полонения подтвэрядэны экспериментально или методами математического моделирования на ЦВМ.
Научная новизна
-
Выявлены особенности оптимального управления в микропроцессорных оиотеивх ЭП станков о ЧПУ. С учетом этих особенностей синтезирован оптимальный регулятор, обеспечивающий минимум квадратичному критерию качеотв8.
-
По результатам анализа детерминированного и стохастического подходов к'реіаанию задачи идентификации оостояния установлено, что применительно к ЭП станков наиболее эффективны:
аппроксимация процесса изменения нагрузки привода диффузионный марковским процессом;
алгоритмы нелинейной идентификации (фильтрации), основанные на апостериорной оценка коэффициента сноса диффузионного марковского процесса изменения нагрузки ЭП,
Предлоаеа варивнг негинэйного фильтра, реализующего указанный принцип.
3, Предложена методика парохода от аналоговых алгоритмов к
дискретным для налкнайццх систем. В основу методики положены
- 5 -описание исходной нелинейной системы дифференциальными уравнениями в форме Шеннона и их интегрирование по Стилтьеоу.
4. Разработаны алгоритмы формирования Виктора задающих воздействий ЭП и первичной обработки сигнале иикрвывнтального ( по приращению пути ) датчика скорости.
Практическая ценность. Применение в облаоти ЭП и УЧПУ основных результатов работы позволяет:
- рационально использовать преимущества микропроцессорных
систем ЭП и УЧПУ за счет распределения задачи управления ИМ
отэвка мекду центральным процессором УЧПУ и процессором привод
ного контроллера (требуемое быстродействие центрального процес
сора УЧДУ иоает быть уменьшено в 5-Ю раз);
рэипг-ить технические возможности Ш, что достигается реализацией принципов оптимального и комбинированного управления, недостаточно эффективных в существующих системах из-за недифференцируемости задающего воздействия ЭП;
снизил (минимум нэ 20 - 30$) объем (стоимость) аппаратных средств, повысить ( в 2-4 раза) помехозащищенность привода путем применения новых алгоритмов обработки результатов измерений и нелинейной идентификации состояния;
на осново предлагаемой методики перехода от аналоговых алгоритмов к дискретным, уменьши» затраты машинного времени (до 50 процессора приводного конгроллерэ на этапе программной . реализации сложных нелинейных алгоритмов управления.
Реализация результатов работы. Предложенные принципы построения ЭП, алгоритмы управления и нелинейной фильтрации использована при разработка проектной документации НИР и ОКР по созданию перспективных систем ЧПУ с микропроцессорным ЭП нэ НПО "Электронмащ". Размотанные алгорипы внедрены в состава программного обеспечения приводных контролеров опытно-промышленных технологических установок и микропроцессорных УЧПУ в двух оти-
левых НИИ,
Апробация работы.. Оововаые положения и результаты работы ' докладывались и обоуядэлиоь» не Воесоюзиой научно-технической ковферайцин "Проблемы обработки дэталай машиностроения на станках о Шм, т. Свердловск, І98Б г.} вэ Республиканской научно-технической конференции "Пути и ывры по реализации программы внедрения проыышланаых рчботов, разработка робототехничаских комплексов и учвотков -ja предприятиях ыашшоотроевия", г.Уфз, 1984 г.і не Ш ВсзсошноЙ ваучно-іахничвокой конференции "Динеыи-ка станочных систеи гибких ввтоыэгизировзвйых производств", Тольятти, 1988 г.; не Зональной взучно-техничеокой конференции "а<*їчикн и средства первичной обработки инфорыации", г.Курган, 1990 г. і на Республиканской научно-технической конференций "Ресурсосберегающая технология иоханооборочного производства", ^.Днепропетровск, 1990 г.
Публикации. По результатам дисоертвции опубликовано 8 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства на изобретения, выпущено ч- отчета по НИР.
Структура и объем работы, диооерюция состоит из впадения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основ-* ная часть содержит 152 страницы машинописного текста, 87 отро-ниц рисунков и таблиц. Список литературы включает 122 наименования. Приложение - 9 страниц.