Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние проблемы и постановка задачи исследования 13
1.1 Технология процесса сборки продольно-прессовых соединений 14
1.1.1 Основы расчета прочности соединений с гарантированным натягом 16
1.1.2 Учет параметров состояния поверхностного слоя деталей при сборке 18
1.2 Анализ предъявляемых требований и оценка качества собираемых соединений 20
1.3 Исследование факторов приводящих к отклонениям характеристик качества соединений 22
1.4 Управляемость операцией сборки продольно-прессовых соединений 26
1.5 Постановка задачи исследования 29
2 Идентификация процесса сборки продольно-прессовых соединений 31
2.1 Мехатронный модуль и процесс запрессовки - объект системы автоматического управления 32
2.1.1 Физическая модель сборочного процесса 32
2.2 Обоснование выбора источников информации и дополнительного управляющего воздействия 34
2.2.1 Выбор источников информации и дополнительного управляющего воздействия 34
2.2.2 Область реализации управления объектом системы автоматического управления 36
2.3 Математическая модель объекта при наложении дополнительного управляющего воздействия 42
2.3.1 Синтез структурных схем и передаточных функций, описывающих объект управления 42
2.3.2 Представление показателя качества соединений в виде изображающей траектории 49
2.4 Нестационарность объекта управления, формулировка выявленных требований к характеристикам системы 56
3 Разработка алгоритмов управления, структурно- параметрический синтез и анализ системы адаптивного управления 61
3.1 Разработка алгоритма управления процессом сборки продольно-прессовых соединений 62
3.1.1 Способы формирования эталонной модели процесса 63
3.1.2 Аппроксимация изображающих траекторий 65
3.1.3 Схемы алгоритмов управления процессом запрессовки 72
3.2 Структурный синтез системы адаптивного управления 87
3.2.1 Функциональная структура системы управления 87
3.2.2 Технологическое обоснование требований к каналам регулирования 90
3.2.2.1 Контур положения 90
3.2.2.2 Контур силы 93
3.2.2.3 Контур скорости 100
3.2.3 Структурная схема системы адаптивного управления 106
3.3 Параметризация и анализ структурной схемы системы автоматического управления 109
3.3.1 Параметрический синтез и анализ контуров исполнительного уровня системы 109
3.3.2 Параметрический синтез контура адаптации сборочного процесса 117
3.3.3 Анализ системы методом имитационного моделирования 121
4 Экспериментальное исследование эффективности управления процессом запрессовки 125
4.1 Цель и задачи эксперимента, требования к экспериментальной установке 125
4.2 Экспериментальный стенд для исследования процесса сборки продольно-прессовых соединений 126
4.2.1 Описание конструктивных особенностей стенда 126
4.2.2 Программное обеспечение 135
4.3 Расчетно-экспериментальное исследование области управления и характеристик объекта регулирования 140
4.3.1 Методика проведения исследований и планирование эксперимента 140
4.3.2 Реализация плана эксперимента 143
4.3.3 Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных результатов исследований 146
4.4 Адаптивное управление процессом запрессовки, экспериментальное доказательство повышения качества собираемых соединений 151
5 Рекомендации к инженерной методике синтеза систем автоматического управления процессом запрессовки и перспективы их развития 157
5.1 Выбор элементов и особенности синтеза системы 157
5.2 Перспективы развития систем 159
Заключение 160
Библиографический список 162
Приложение 1.1 176
Приложение 2.1 178
Приложение 2.2 179
Приложение 3.1 182
Приложение 3.2 183
Приложение 3.3 184
Приложение 3.5 186
Приложение 3.6 187
Приложение 4.1
- Технология процесса сборки продольно-прессовых соединений
- Мехатронный модуль и процесс запрессовки - объект системы автоматического управления
- Разработка алгоритма управления процессом сборки продольно-прессовых соединений
- Цель и задачи эксперимента, требования к экспериментальной установке
- Выбор элементов и особенности синтеза системы
Введение к работе
Себестоимость современной машиностроительной продукции в значительной степени зависит от трудоемкости сборочных работ. Рациональная технология сборки изделий машиностроения имеет в ряде случаев решающее значение для обеспечения их надежности и долговечности [1]. Существенное сокращение общих трудозатрат, в последнее время, осуществляют путем замены нетехнологичных шлицевых и шпоночных соединений на технологичные - посадки с натягом [2].
В то же время, важнейшей проблемой машиностроения и промышленного производства в целом на современном этапе является повышение качества выпускаемой продукции. Так как абсолютно очевидно, что без надлежащего качества продукция не может выполнять свое назначение, и затраченные на ее изготовление труд, энергия и сырье расходуются бесполезно [3].
Кроме того, на сегодняшний день, сборочное производство менее всего автоматизировано, поэтому предлагаемая работа посвящена повышению уровня автоматизации и качества операций сборки продольно-прессовых соединений.
Внедрение во все отрасли хозяйства прогрессивных технологических процессов, совершенствование систем управления, обеспечивающих экономию всех видов ресурсов при высоком качестве продукции - является актуальной проблемой современного этапа развития автоматизации и управления технологическими процессами в промышленности.
В технологии программно-управляемой сборки одним из путей решения задачи обеспечения качества выполняемых соединений, производительности и сокращения затрат является автоматическое управление движением исполнительных органов оборудования в каждой реализации операций. Применительно к операциям сборки продольно-прессовых соединений,
7 например на электромеханических прессах, необходимо алгоритмическое обеспечение управления движением их исполнительного органа - пуансона.
Протекание процесса сборки, а, следовательно, и качество собранного изделия, зависит от многих факторов: натяга в соединениях, физико-механических свойств материалов, параметров состояния контактирующих поверхностей, скорости выполнения операции, точности относительного положения деталей в сборке и многих других [1,2,4-9]. Влияние многих из перечисленных выше факторов в настоящий момент не поддается точному аналитическому описанию. Исходя из этого, детерминировать процесс сборки продольно-прессовых соединений так, чтобы все факторы в любой момент времени были бы заранее учтены, невозможно.
Эффективным средством решения задач управления в условиях неопределенности и нестационарности параметров управляемого процесса является применение адаптивного подхода, состоящего в направленном изменении (адаптации) закона управления в ходе наблюдения за управляемым процессом [10-26].
Таким образом, рост требований к качеству продольно-прессовых соединений, отсутствие полной априорной информации об объекте управления, а как следствие необходимость применения нетрадиционных принципов регулирования приводит к постановки и решению задач управления, значительно отличающих от известных и требующих разработки алгоритмов и систем, обеспечивающих повышение качественных показателей сборочных изделий в промышленности.
Актуальность ведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в рассматриваемой области подтверждается также повышенным интересом к этой проблеме исследователей как в нашей стране [3, 11-13, 27-44], так и за рубежом [45-55].
Основной целью настоящей работы является разработка алгоритмов управления процессом сборки продольно-прессовых соединений, синтез и
8 техническая реализация систем адаптивного управления, стабилизирующих показатели качества указанных соединений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Провести анализ предъявляемых требований к качеству продольно-прессовых соединений.
Исследовать факторы, приводящие к отклонениям характеристик качества соединений.
Разработать представление показателя качества соединений в форме, удобной для реализации управления объектом.
Идентифицировать процесс запрессовки и определить область реализации управления выбранным объектом регулирования.
Разработать алгоритм управления и провести структурно-параметрический синтез системы автоматического управления.
Экспериментально исследовать эффективность управления процессом соединения и доказать техническую и экономическую целесообразность предлагаемого способа достижения стабильности качества собираемых изделий при требуемой производительности сборки.
Методы исследования в работе, выбирались исходя из постановок решаемых задач. В вопросах идентификации процесса запрессовки использовались основные научные положения технологии машиностроения, методы математической физики и теории автоматического управления. Разработка алгоритма управления и структурно-параметрический синтез системы автоматического управления проводились с применением методов математической статистики, прикладной математики, основ адаптивного управления и имитационного моделирования на ЭВМ.
9 Научная новизна работы заключается в том, что: -с целью достижения требуемых показателей качества изделий, исследован технологический процесс сборки продольно-прессовых соединений совместно с мехатронным модулем воспроизведения движения; -впервые в процессе сборки заданием для системы автоматического управления является качество процесса формирования контактных связей соединяемых деталей с его неопределенностью в функции геометрических и структурных параметров материала и предыстории его обработки; доказана возможность применения дополнительного управляющего воздействия на объект, в виде изменения скорости движения рабочего органа-пуансона, с целью обеспечения заданных показателей прочности соединений; на основе установленной стадийности процесса сборки продольно-прессовых соединений, в работе разработана математическая модель объекта регулирования, отличающаяся учетом изменения параметров указанного процесса на каждой стадии; на основании представления показателя качества в виде изображающей траектории и для найденной математической модели объекта регулирования установлены алгоритмы адаптивного управления и синтезированы структуры систем адаптивного управления, обеспечивающие достижение стабильности качества собираемых изделий;
Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технических программ: "Повышение надежности систем человек- машина- среда" РАН и "Машиностроение и технология" отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления РАН.
Полученные в диссертации результаты легли в основу разработки алгоритмов функционирования и структур систем адаптивного управления процессами сборки продольно-прессовых соединений, обеспечивающих значительное повышение качественных показателей собираемых узлов и механизмов на предприятиях машиностроительной отрасли.
10 Так, впервые разработана и смонтирована система адаптивного управления мехатронных модулем, реализующая алгоритм, в основу которого заложен технологический портрет операции сборки продольно-прессовых соединений1, а управление осуществляется наложением дополнительного управляющего воздействия на основное, в случаях отклонения, реальных параметров монтируемого соединения от требуемых, что приводит к изменению протекания процесса и способствует формированию более стабильных показателей качества собираемых изделий.
Результаты исследований внедрены и продолжают внедряться: в ООО "Научно-инженерный центр" в качестве системы автоматического управления процессом сборки соединений продольно-прессовым методом, применяемой для проведения исследовательских работ с целью обеспечения стабильности качества и снижения уровня дефектности крышек в сборе 94Х.З701.400 генераторов и 57X3708.400, 57Х.3708.300 стартеров на ОАО "Завод имени A.M. Тарасова"; на ОАО "Завод имени A.M. Тарасова" в виде установки для контроля качества запрессовки вкладышей подшипников скольжения 57.3708.302 в крышки 57.3708.301 стартеров 57.3708, применяемой для выборочного автоматизированного контроля и способствующей снижению трудоемкости контрольных операций.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 58-й научно-технической конференции по итогам НИР за 2000 год "Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды" (Самара, СамГАСА, 2001 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Технический ВУЗ - наука, образование и производство в регионе" (Тольятти, 2001 г.), на 59-й научно-технической конференции "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика". (Самара, СамГАСА, 2002 г.). ' Функция зависимости силы запрессовки F от перемещения zрабочего органа: Г=Дг).
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ общим объемом в 30 печатных листов, в том числе 4 статьи, 1 методическое руководство к лабораторной работе, 1 тезис доклада на научно-технической конференции.
Работа состоит из введения, пяти глав и заключения.
В первой главе дан обзор литературных данных по рассматриваемому вопросу, проведен анализ предъявляемых требований к показателям качества собираемых соединений, исследованы факторы, приводящие к отклонениям этих показателей, освещено современное состояние обеспечения управления операциями запрессовки и на базе основных выводов сформулированы цель и задачи исследования.
Вторая глава посвящена идентификации объекта управления: построению физической модели процесса сборки продольно-прессовых соединений; выбору и обоснованию выбора источников информации и дополнительного управляющего воздействия; представлению показателя качества соединений в виде изображающей траектории; -разработке математической модели объекта управления и формулировке выявленных требований к статическим и динамическим характеристикам системы автоматического управления.
В третьей главе разработан алгоритм управления и на его основе проведен структурно-параметрический синтез системы адаптивного управления, осуществлено имитационное моделирование системы с наложением случайных возмущающих воздействий.
В четвертой главе описана экспериментальная установка и представлены результаты экспериментальных исследований, на базе которых подтверждены разработанные ранее алгоритм и система адаптивного управления, доказана техническая и экономическая целесообразность их применения.
12 В пятой главе приводятся рекомендации к инженерной методике расчета и проектирования систем адаптивного управления процессом сборки продольно-прессовых соединений: выбор элементов и особенности синтеза систем, перспективы их развития.
В результате проведенных научно-исследовательских работ на защиту выносятся следующие основные положения: математическая модель процесса сборки продольно-прессовых соединений совместно с мехатронным модулем воспроизведения движения рабочего органа пресса; область реализации управления технологическим процессом объекта регулирования; формирование показателя качества соединений для управления процессом сборки; -алгоритм и система адаптивного управления сборкой продольно-прессовых соединений.
Автор выражает глубокую благодарность декану факультета повышения квалификации преподавателей, кандидату технических наук, доценту Николаеву Вадиму Александровичу за помощь в проведении научно-исследовательских работ и систематические консультации по технологии сборки продольно-прессовых соединений и оценке качества изделий машиностроения.
Технология процесса сборки продольно-прессовых соединений
Сборка продольно-прессовых соединений является наиболее распространенным технологическим процессом получения неподвижных неразъемных соединений в машиностроении [1, 6-8]. Получение контактных напряжений на сопрягаемых поверхностях соединения с гарантированным натягом, чем достигается относительная неподвижность деталей, обеспечивается при продольном прессовании приложением осевой силы F (рис. 1.1, а), надвигающей детали друг на друга. Итак, сущность сборки продольно-прессовых соединений состоит в том, что две детали, одна из которых является охватываемой 1, а другая охватывающей 2, надвигаются друг на друга до тех пор, пока не займут требуемое взаимоположение (см. рис. 1.1, а). При этом охватываемая деталь имеет наружный диаметр больший, чем диаметр отверстия охватывающей детали, и соединение их при относительно продольном перемещении в процессе сборки происходит с деформированием металла, в результате чего на поверхности контакта возникают значительные нормальные давления и силы трения, которые препятствуют сдвигу этих деталей [1]. Таким образом, способность прессовых соединений выдерживать значительные нагрузки зависит от натяга [1,5-9], расчетную величину которого определяют в процессе конструирования узла при расчете посадок. В настоящее время для повышения долговечности и надежности соединений расчет посадок ведут по наибольшему допустимому натягу, принимая во внимание условия прочности деталей [1,61]. Вследствие натяга на поверхности контакта возникает удельное давление р (рис. 1.1, б), величина которого определяет характер деформаций соединяемых деталей. В работе Новикова М.П. [1], возникновение того или иного характера деформаций определены условиями, приведенными в табл. 1.1.
Примечание: D - наружный диаметр охватывающей детали (рис. 1.1, б), d - наружный диаметр охватываемой детали, dQ -внутренний диаметр охватываемой детали, о\т, &&- пределы текучести материала охватываемой и охватывающей деталей.
Мехатронный модуль и процесс запрессовки - объект системы автоматического управления
На рис. 2.1 представлена физическая модель процесса сборки продольно прессовых соединений. Основным управляющим воздействием рассматриваемого процесса сборки является скорость перемещения пуансона Кж\ относительно стола пресса vH, поскольку, с одной стороны, эта скорость напрямую связана с получением требуемой длины соединения деталей, а с другой - во многом определяет такой важный технико-экономический показатель, как трудоемкость сборочной операции и, соответственно, ее себестоимость.
Действительно, в общем случае при сборке продольно-прессовых соединений время и Рисунок 2.1 - Физическая запрессовки t3, являющееся основной модель процесса сборки продольно-прессовых соединений составляющей машинного времени определяется следующим соотношением: Ч dl (2.1) v,(/) где 1„ - полная длина продольно-прессового соединения; dl - приращение (дифференциал) текущей длины соединения; v(/)- текущая скорость запрессовки. Связь между величинами v„ и v3 вытекает из баланса линейных перемещений в процессе запрессовки всех элементов технологической системы [28]. Текущее перемещение надвигаемой детали /„(f), кроме получения текущей длины продольно-прессового соединения 1(f), обеспечивает, прежде всего, компенсацию упругих перемещений подвижной 1У\ и неподвижной деталей iy2, имеющих место в процессе запрессовки вследствие возникающей силы запрессовки и конечной жесткости, как самих собираемых деталей, так и элементов системы, а также стыков между ними [91]. Тогда указанный баланс имеет вид:
„(О = ( ) + ,, W + ,2 М. (2-2)
Продифференцировав это соотношение по времени, получим: v„W = v,(0 + vJ,1(0 + vJ,2(0. (2-3)
где vH(t) - текущая скорость надвигаемой детали, v3(f) - текущая скорость запрессовки, vy\(t)=dly\/dt и vy2{j)=dly2ldt- скорости изменения упругих деформаций элементов системы, относящихся соответственно к подвижной и неподвижной деталям. Отсюда искомая зависимость имеет вид:
=П- ,- 2. (2.4)
Для установления однозначной функциональной связи между переменными vH и F3 соотношение необходимо дополнить уравнениями, связывающими между собой переменные F3, ly], 1у2. Эти уравнения в общем случае могут быть получены в следующем виде:
где ті, Щ - приведенные массы соответственно первой и второй деталей; с\, с2- приведенные коэффициенты вязкого трения соответственно первой и второй деталей; Кж\, Кж1 приведенные коэффициенты жесткости соответственно первой и второй деталей; F3=F- сила запрессовки, причем согласно [1] и как уже отмечалось в предыдущей главе наибольшая ее величина, необходимая для сборки продольно-прессового соединения с гарантированным натягом может быть найдена по формуле: F = f3pM, (2.7) где f3 - коэффициент трения скольжения при запрессовке; р - удельное давление на поверхности контакта; d- номинальный диаметр поверхности сопряжения; / - текущая длина поверхности контакта сопрягаемых соединений. Полученные уравнения (2.2), (2.5)-(2.7) описывают физическую модель процесса и могут быть использованы для синтеза математической модели. Однако они требуют уточнения и обоснования выбора источников информации и дополнительного управляющего воздействия.
Разработка алгоритма управления процессом сборки продольно-прессовых соединений
В адаптивных системах управления информация об объекте и внешних воздействиях собирается в ходе эксплуатации, сразу же обрабатывается и используется для выработки управляющих воздействий [10].
Согласно [10, 122] общий алгоритм адаптивного управления имеет двухуровневую структуру (см. рис. 3.1). Алгоритм 1-го уровня (алгоритм регулирования или алгоритм основного контура) зависит от вектора параметров в и при каждом должен обеспечивать достижение цели управления. Алгоритм 2-го уровня (алгоритм адаптации) должен изменять (настраивать) вектор в таким образом, чтобы обеспечить достижение цели управления.
Если модель объекта управления представить в виде уравнения:
Ук = f(ukSk Pk \ (3-2)
то алгоритмы управления и адаптации можно записать в виде:
uk=U(uk_uyk,rk,0k), (3.3)
Зы=Ф Л м л)- (3-4)
Наиболее распространенным способом задания динамических характеристик адаптивной системы управления является использование эталонных моделей [10, 13, 106, 112]. Цель управления при этом состоит в таком выборе управляющих воздействий, чтобы состояние объекта приближалось с течением времени к состоянию эталонной модели.
ЗЛА Способы формирования эталонной модели процесса
Как было отмечено в гл. 2, ввиду математической сложности адекватного описания процесса формирования контактных связей при узловой и общей сборке соединений деталей было принято решение представить выше названный процесс в виде изображающей траектории на плоскости ZOF (см. рис. 2.10). Средняя траектория, отображенная на рис. 2.10 основной (жирной) линией может рассматриваться как эталонная (желаемая) модель процесса сборки продольно-прессовых соединений.
На сегодняшний день, создание эталонной модели расчетным путем, например по зависимостям, приводимым в [64], связано со значительными расхождениями последней с траекторией, полученной экспериментально. Поэтому далее рассматриваются способы формирования эталонной модели процесса, основанные на кривых, получаемых экспериментально, непосредственно во время сборочного процесса на физических устройствах и прессах. Одним из таких способов, является алгоритм, в основу которого заложена операция запрессовки эталонных соединений деталей, с непрерывной записью графа F=j(z\ при постоянной оптимальной для данной пары, с точки зрения технологии, скорости выполнения сборки. Однако указанный способ имеет ряд недостатков:
-эталонные соединения необходимо изготовить с повышенной точностью к поверхностям сопряжения, измерить и проконтролировать соответствие точностных характеристик;
- при их сборке, под действием случайных факторов, траектория может быть сформирована с погрешностями, которые, впоследствии, приведут к отклонениям от желаемых показателей качества всех собранных изделий в партии (ях);
-возможность допущения ошибок в оценках точности и стабильности технологических процессов (см. гл. 1), а как следствие, высокий процент брака, связанный с завышенными требованиями к сборочному процессу;
-низкая гибкость способа, не позволяющая эффективно настраивать индексы воспроизводимости сборочного процесса.
Однако наряду с перечисленными недостатками у данного способа есть и неоспоримое преимущество - возможность достижения наилучших показателей качества собранных изделий при существующих параметрах точности обработки поверхностей деталей.
Разрабатывая алгоритм управления, мы ориентировались на крупносерийный выпуск продукции, поэтому способ формирования эталонной модели, был основан на математико-статистических методах выборочного контроля и управления. Указанный способ [100] заключается в том, что в партии деталей, поступающей на сборку, путем продольно-прессового соединения, основываясь на статистических методах выборочного контроля, определяют объем выборки. Полученную выборку деталей подвергают запрессовке при постоянной оптимальной, с точки зрения технологии, скорости надвижения подвижной детали на неподвижную, в процессе которой измеряют текущие значения усилий запрессовки и перемещения рабочего органа пресса, формируя диаграмму F=f(z). Результаты запрессовки каждой пары деталей сохраняют в базе данных. По окончании сборки всех соединений деталей из выборки, опираясь на статистические методы обеспечения качества, вычисляют среднестатистические значения F-, и z, и аппроксимируют полученную кривую F(z) методами прикладной математики. Так как, как было отмечено в гл. 1, кривые рассеяния величин показателей, характеризующих качество технологического процесса, приближаются к теоретической кривой нормального распределения (рис. 1.4), то аппроксимированная среднестатистическая диаграмма F=j{z), полученная от запрессовки деталей из выборки, будет стремиться к центру рассеяния //(см. рис. 1.3). А, следовательно, управление ходом сборочного процесса, в основе которого будет заложена указанная кривая, позволит сузить ширину распределения {а т\— а па (рис. 1.6)) и стабилизировать тем самым показатели качества собранных продольно-прессовых соединений. Как следует из формулировки описанного способа формирования эталонной модели, исходя из необходимости и адекватности (см. гл. 2) применения её аппроксимации, необходим выбор метода прикладной математики, обеспечивающего наилучшее схождение аппроксимированной функции с оригиналом.
Цель и задачи эксперимента, требования к экспериментальной установке
Основной целью экспериментального исследования являлась проверка эффективности адаптивного управления ходом технологического процесса сборки продольно-прессовых соединений. Для достижения указанной цели в ходе проведения экспериментов были решены следующие задачи:
- проведены исследования по определению области реализации управления и характеристик объекта регулирования;
- экспериментально доказана целесообразность применения дополнительного управляющего воздействия в виде изменения скорости перемещения пуансона для управления ходом сборочного процесса.
В соответствии с поставленными задачами к экспериментальной установке были предъявлены следующие основные требования:
- установка должна обеспечить выполнение технологических требований к каналам регулирования положения z, силы /% скорости v (см. п. 3.2.2);
-основные контуры регулирования z и v(см. п. 3.3.1) должны быть настроены на технический оптимум;
- необходимо выполнение всех условий сборки продольно-прессовых соединений (п. 3.1.3), например: по совмещению соосного положения деталей;
- экспериментальная установка должна обеспечивать реализацию алгоритмов управления (п. 3.1) и адаптации (п. 3.3.2);
- желательно графическое представление (в координатной плоскости F0Z) хода выполнения операций запрессовки.
Выбор элементов и особенности синтеза системы
При проектировании любого прессового оборудования необходимо отталкиваться от требований предъявляемых к соединениям, которые планируются собирать на этом оборудовании. Требуемый тоннаж этих средств определяют, исходя из расчетной силы запрессовки (1.2) с коэффициентом запаса от 1,5 до 2 [1]. Сообразно с этим, по значению максимального усилия на винте при заторможенном роторе выбирают типо-номинал электромеханизма1.
В соответствии с обобщенной структурной схемой (рис. 3.8) для параметрического синтеза системы необходимо выбрать и рассчитать параметры следующих основных элементов:
- электромеханизм (двигатель и редуктор) - выбирают по требуемому тоннажу проектируемого оборудования (см. выше);
Применяемый в экспериментальном стенде электромеханизм выпускается с номиналами указанного параметра 8 и 12 /с#(1ЭМ8—XXX и \ЭМ\2—XXX) и имеет встроенные датчики скорости и пути.
- силовой преобразователь (комплектный одноконтурный электропривод) — выбор типа зависит от выбранного датчика усилия (см. ниже);
- датчик скорости - обычно встроен, в виде тахогенератора, в выбранный электромеханизм;
- датчик положения - экспериментальные исследования показывают, что целесообразнее всего применять датчики с точностью не хуже 0,05 мм ;
-датчик усилия- применение в качестве него шунта в якорной цепи двигателя, что является наиболее предпочтительным, как показывают исследования, наталкивает на необходимость использования силового преобразователя широтно-импульсного типа;
- выбор аналого-цифровых (АЦП) и цифро-аналоговых (ЦАП) преобразователей, в связи с достаточно жесткой унификацией современного микроэлектронного оборудования, ограничивается, в нашем случае, лишь количеством необходимых каналов (не менее 3-х для АЦП и не менее 1-го для ЦАП) и разрядностью последних (зависит от входных/выходных напряжений датчиков информации и регуляторов электропривода, обычно достаточно 10-разрядных);
- выбор микропроцессорных средств управления зависит от совокупности предъявляемых требований к проектируемому оборудованию в целом и в общем случае, на современном этапе развития, может быть реализован в формате MicroPC (минимальные требования к графическим возможностям), либо на базе IBM- совместимого компьютера промышленного исполнения.
К особенностям синтеза регуляторов системы в частности относятся:
Имеющий замкнутый контур скорости, настроенный на технический, или близкий к нему по качественным показателям, оптимум (см. гл. 3).
Электромеханизмы \ЭМХ—XXX выпускаются со встроенными датчиками пути типа ВТМ-ЇМ. -необходимость изменения структуры регулятора скорости в зависимости от участков траектории F=f(z): рабочих и вспомогательных (см. п. 3.3.1);
-применение алгоритма адаптивного управления на участке запрессовки (см. рис. 3.10) для программной реализации адаптивного регулятора системы.
Похожие диссертации на Адаптивное управление процессом сборки продольно-прессовых соединений
