Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современного состояния вопроса и постановка задач 16
1.1 Анализ оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами при ограничении по напряжению 20
1.2 Анализ близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами при ограничении второй производной угловой скорости 24
1.3 Анализ задатчика интенсивности, формирующего оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами, при ограничении по напряжению 28
1.4 Анализ задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами, при ограничении второй производной угловой скорости 32
1.5 Анализ оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами при ограничении по току без учета влияния индуктивно-стей якорных цепей электродвигателей 36
1.6 Анализ однократноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения микропозиционного электропривода с идеальным валопроводом 40
1.7 Постановка задач исследований 44
2 Разработка диаграмм перемещения микропозиционных электропри водов с упругими валопроводами 45
2.1 Разработка оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими вало проводами 46
2.1.1 Разработка оптимальных по быстродействию первой группы диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 48
2.1.2 Разработка оптимальных по быстродействию второй группы диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 58
2.1.3 Разработка оптимальных по быстродействию третьей группы диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 61
2.2 Разработка близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 67
2.3 Выводы 79
Разработка системы автоматического управления перемещением микропозиционного электропривода с упругим валопроводом 80
3.1 Разработка задатчиков интенсивности, формирующих диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 80
3.1.1 Разработка задатчика интенсивности, формирующего оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 80
3.1.2 Разработка задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами 86
3.2 Синтез систем автоматического регулирования положения микропозиционного электропривода с упругим валопроводом 91
3.2.1 Синтез двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения микропозиционного электропривода с типовыми регуляторами и упругим вало проводом 91
3.2.2 Синтез модернизированной двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения микропозиционного электропривода с упругим валопроводом 96
3.3 Выводы 100
4 Экспериментальные исследования микропозиционных программно-управляемых электроприводов с упругими валопроводами 102
4.1 Экспериментальные исследования задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства 102
4.2 Экспериментальные исследования электротехнических комплексов, состоящих из задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства и цифровой модели двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения микропозиционного электропривода с упругим валопроводом 108
4.3 Экспериментальные исследования электроприводов подач суппортов металлообрабатывающих токарно-карусельных станков... 115
4.3.1 Исследование передаточных функций двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения электропривода подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка, реализованной с применением типовых регуляторов 118
4.3.2 Исследование передаточных функций модернизированной двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения электропривода подачи суппорта ме
таллообрабатывающего токарно-карусельного станка 120
4.3.3 Экспериментальное исследование электропривода подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельногостанка 1А512МФЗ 122
4.4 Выводы 127
Заключение 129
Список литературы 131
- Анализ оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами при ограничении по напряжению
- Разработка оптимальных по быстродействию первой группы диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами
- Разработка задатчика интенсивности, формирующего оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами
- Экспериментальные исследования задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства
Введение к работе
Актуальность. В условиях комплексной автоматизации технологических процессов для некоторых отраслей промышленности требуется внедрение микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами (ЭП с УВ), которые обеспечивают с заданной точностью фиксированное перемещение в пространстве исполнительных органов микропозиционных промышленных механизмов (ИОМ), и, в первую очередь, ЭП подач металло-, дерево- и камнеобрабатывающих станков.
Такие ЭП должны удовлетворять заданным требованиям к быстродействию и точности позиционирования ИОМ.
Серийно выпускаемые микропозиционные программно-управляемые ЭП с УВ по ряду причин не позволяют обеспечить быстродействие ИОМ при условии высокой точности их позиционирования. Поэтому решение задачи оптимизации по быстродействию перемещений микропозиционных ЭП с УВ является весьма актуальным.
Цель работы интенсификация перемещений (поворотов) ИОМ, с обеспечением предъявляемых к ним технических требований.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:
разработать оптимальные и близкую к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ;
разработать задатчики интенсивности, формирующие оптимальные и близкую к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ;
синтезировать САР положения ИОМ микропозиционного ЭП с УВ;
экспериментально подтвердить полученные закономерности и работоспособность микропозиционных программно-управляемых ЭП с УВ.
Методы и средства выполнения исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе задач используются общепринятые методы теории автоматического управления, автоматизированного ЭП, аналитического и численного решений дифференциальных уравнений. В основу экспериментальных исследований положена методика испытаний микропроцессорного устройства, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ; испытания проведены согласно ГОСТ Р 51841-2001 (МЭК 61131-2-92) «Программируемые контроллеры. Общие требования и методы испытаний». Для получения и обработки экспериментальных результатов использовались: метод Левенберга Маркардта, реализованный в программной среде MathCad; метод трапеций с точностью вычислений , используемый при цифровом моделировании в приложении к пакету MatLab Simulink.
Решение задач, поставленных в диссертационной работе, позволило получить новые научные результаты:
методика формирования девяти видов оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с УВ;
методика формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ;
методика разработки задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с идеальными валопроводами (ИВ) (безредукторных ЭП) и ЭП с УВ;
методика разработки задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ;
методика синтеза двукратноинтегрирующих САР положения микропозиционных ЭП с УВ.
Практическая ценность работы определяется тем, что использование полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет улучшить характеристики микропозиционных программно-управляемых ЭП с УВ и, как следствие, интенсифицировать перемещения ИОМ, что увеличит производительность промышленных установок.
Результаты диссертационной работы методика формирования девяти видов оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с УВ; методика формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ; методика разработки задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ и ЭП с УВ; методика разработки задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ; методика синтеза двукратноинтегрирующих САР положения микропозиционных ЭП с УВ приняты к использованию при модернизации ЭП металлообрабатывающих станков на ООО «СП Седин-Шисс».
Задатчик интенсивности для формирования оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с ИВ защищён патентом РФ на полезную модель №69354. Задатчик интенсивности для формирования оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с УВ защищён патентом РФ на полезную модель №81608. Задатчик интенсивности для формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ защищён патентом РФ на полезную модель №67797. Модернизированная двукратноинтегрирующая САР положения микропозиционного ЭП с УВ защищена патентом РФ на изобретение №2350009. Синтезирована двукратноинтегрирующая САР положения микропозиционного ЭП с типовыми регуляторами (ТР) и УВ.
Разработан, реализован и экспериментально исследован задатчик интенсивности на базе программируемого РС - совместимого контроллера «ADAM-5510M-A1», формирующий близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ.
На основе методики разработки задатчика интенсивности для формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ Ю.П. Добробабой, В.И. Коноплиным составлено учебно-методическое пособие для практических занятий и самостоятельной работы «Устройство для формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами», которое внедрено в учебный процесс по дисциплине «Теория решения изобретательских задач» на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Кубанского государственного технологического университета.
К защите представляются следующие основные положения:
-
Методика формирования девяти видов оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с УВ.
-
Методика формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ.
-
Методика разработки задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ и ЭП с УВ. Задатчики интенсивности, формирующие оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ и ЭП с УВ.
-
Методика разработки задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ. Задатчик интенсивности, формирующий близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ.
-
Методика синтеза двукратноинтегрирующих САР положения микропозиционных ЭП с УВ. Двукратноинтегрирующая САР положения микропозиционного ЭП с ТР и УВ. Модернизированная двукратноинтегрирующая САР положения микропозиционного ЭП с УВ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (2005-2008 годы); на научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2005 год); на научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2006 год); на конкурсе лучших докладов ХХХIII студенческой научной конференции КубГТУ (Краснодар, 2006 год); на VIII региональной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2006 год); на международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2007 год); на расширенном заседании кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (Краснодар, 2008 год).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы: 1 монография, 4 статьи, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 13 материалов конференций, 1 учебно-методическое пособие; получены: 1 патент РФ на изобретение, 3 патента РФ на полезную модель.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и тринадцати приложений. Работа изложена на 227 страницах, включая 25 рисунков, 7 таблиц, 13 приложений на 78 страницах. Список литературы содержит 142 наименования.
Анализ оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с идеальными валопроводами при ограничении по напряжению
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (2005-2008 годы); на научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2005 год); на научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2006 год); на конкурсе лучших докладов XXXIII студенческой научной конференции КубГТУ (Краснодар, 2006 год); на VIII региональной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2006 год); на международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2007 год); на расширенном заседании кафедры электроснабжения промышленных предприятий КубГТУ (Краснодар, 2008 год).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы: 1 монография, 4 статьи, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 13 материалов конференций, 1 учебно-методическое пособие; получены: 1 патент РФ на изобретение, 3 патента РФ на полезную модель.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и тринадцати приложений. Работа изложена на 227 страницах, включая 25 рисунков, 7 таблиц, 13 приложений на 78 страницах. Список литературы содержит 142 наименования.
Первая глава диссертационной работы посвящена обзору отечественной и зарубежной литературы, постановке задач исследований. Выполнен анализ оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с ИВ при ограничении по напряжению. Выполнен анализ близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ при ограничении второй производной угловой скорости. Разработан задатчик интенсивности, формирующий оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ при ограничении по напряжению в зависимости от заданного изменения угла поворота. Выполнен анализ: задатчика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с ИВ при ограничении второй производной угловой скорости в зависимости от заданного изменения угла поворота; серийно выпускаемой однократ-ноинтегрирующей САР положения ЭП с ИВ.
Во второй главе диссертационной работы разработаны оптимальные и близкая к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных программно-управляемых ЭП с УВ. Определены аналитические зависимости контролируемых координат микропозиционных ЭП с УВ от времени при их оптимальном движении для каждого из девяти видов оптимальных по быстродействию диаграмм (приведены в приложениях А - К). Разработана близкая к оптимальной по быстродействию диаграмма перемещения микропозиционных ЭП с УВ, которая позволяет при незначительном снижении быстродействия обеспечить малую стоимость оборудования, простоту его настройки и снижение требований к квалификации обслуживающего персонала. Определены аналитические зависимости контролируемых координат микропозиционных ЭП с УВ от времени при их близком к оптимальному движении.
Третья глава диссертационной работы посвящена разработке САУ перемещения микропозиционных ЭП с УВ. Разработан задатчик интенсивности, формирующий оптимальные по быстродействию диаграммы перемеще 14 ния микропозиционных ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ. Разработан задатчик интенсивности, формирующий близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ, обладающий простотой настройки параметров, а также не требующий для своей реализации высокопроизводительных вычислительных систем. Синтезирована двукратноинтергирующая САР положения микропозиционного ЭП с типовыми регуляторами и УВ. Синтезирована модернизированная двукратноинтергирующая САР положения микропозиционного ЭП с УВ.
В четвертой главе диссертационной работы изложены результаты экспериментальных исследований микропозиционных программно-управляемых ЭП с УВ. Проведены экспериментальные исследования задат-чика интенсивности, формирующего близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ, на базе PC -совместимого контроллера «ADAM-5510M-A1», оценена погрешность выдаваемого сигнала задания. Экспериментально исследован электротехнический комплекс, состоящий из задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства и цифровой модели двукратнойнтегрирующей САР положения микропозиционного ЭП с типовыми регуляторами и УВ, определена суммарная погрешность формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ. Экспериментально исследован электротехнический комплекс, состоящий из задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства и цифровой модели модернизированной двукратноинтегрирующей САР положения микропозиционного ЭП с УВ, определена суммарная погрешность формирования близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ. Разработана методика исследования влияния изменения жесткости ва-лопроводов ЭП подач суппортов металлообрабатывающих токарно-карусельных станков на переходные процессы в ЭП при перемещении резца.
Разработка оптимальных по быстродействию первой группы диаграмм перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами
В целях повышения производительности механизмов, работающих в циклическом режиме, разработаны девять видов оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ, сформированных в три группы по признаку классификации корней характеристического уравнения системы. Разработан математический аппарат, позволяющий определить длительности этапов перемещения для каждого из видов оптимальных по быстродействию диаграмм. Однако определение параметров оптимальных по быстродействию диаграмм связано с необходимостью решения системы из пяти нелинейных уравнений. Поэтому реализация оптимальных по быстродействию диаграмм требует обеспечения высокой точности настройки дорогостоящего оборудования высококвалифицированным персоналом.
Поскольку реализация оптимальных по быстродействию диаграмм не всегда оправдана, разработана близкая к оптимальной по быстродействию диаграмма перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ. Получены аналитические зависимости для определения длительностей этапов перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ в соответствии с близкой к оптимальной по быстродействию диаграммой. Определены аналитические зависимости координат микропозиционных ЭП с УВ от времени при их близком к оптимальному движению.
Найденные аналитические зависимости позволили выявить информационные признаки, которые дают возможность перейти ко второй задаче исследований - разработке задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные и близкую к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ, а также САР положения микропозиционных ЭП с УВ, отрабатывающих указанные диаграммы.
Система автоматического управления перемещением микропозиционного ЭП с УВ представляет собой электротехнический комплекс, состоящий из задатчика интенсивности и САР положения микропозиционного ЭП с УВ. Задача разработки САУ перемещением микропозиционного ЭП с УВ реализуется посредством: - разработки задатчиков интенсивности, формирующих оптимальные и близкую к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ; - синтеза двукратноинтегрирующих САР положения микропозиционного ЭП с УВ, отрабатывающих оптимальные и близкую к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с УВ, сформированные задатчиками интенсивности. Структурная схема разработанного задатчика интенсивности, формирующего оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ [109], представлена на рисунке 3.1, где приняты следующие обозначения: НЭЗ, НЭ4 — нелинейный элемент. Задатчик интенсивности, формирующий близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ, состоит из силовой части и контура адаптации. Силовая часть представляет собой модель двухмассовои упругой электромеханической системы. Для осуществления параметрической адаптации предусмотрены четыре нелинейных блока, выходные величины которых представляют собой коэффициенты обратных связей, обеспечивающих формирование управляющего воздействия. Так как зависимости коэффициентов от заданного изменения угла поворота ИОМ нелинейны, то для реализации синтезированного устройства данные зависимости аппроксимированы полиномом четвертого порядка. Задатчик интенсивности, формирующий оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения ИОМ микропозиционных ЭП с УВ, работает следующим образом: на вход первого пропорционального блока поступает сигнал, равный конечному значению угла поворота ИОМ фкон, и сигналы отрицательных обратных связей (по углу поворота ИОМ с единичным коэффициентом; по угловой скорости ИОМ с коэффициентом К\; по упругому моменту с коэффициентом К2; по угловой скорости электродвигателя с коэффициентом К3; по току якорной цепи электродвигателя с коэффициентом К4). Первый пропорциональный блок суммирует сигналы, поступающие на его входы, и усиливает результирующий сигнал. Блок, ограничивающий значение своего входного сигнала, ограничивает сигнал, поступающий с выхода первого пропорционального блока, до значения ±/доп. На выходе блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, формируется зависимость напряжения, приложенного к якорной цепи электродвигателя, U от времени t. На входы первого интегрального блока подается сигнал с первого блока, ограничивающего значение своего входного сигнала, и сигналы обратных отрицательных связей: пропорциональный току якорной цепи электродвигателя; пропорциональный угловой скорости электродвигателя. Первый интегральный блок интегрирует сигнал, поступающий на его входы. На выходе первого интегрального блока формируется зависимость тока якорной цепи электродвигателя 1Я от времени t. Второй и третий пропорциональные блоки
усиливают сигналы, поступающие с первого интегрального блока. На входы второго интегрального блока подается сигнал с второго пропорционального блока и сигнал обратной отрицательной связи, пропорциональный упругому моменту. Второй интегральный блок интегрирует сигнал, поступающий на его входы. На выходе второго интегрального блока формируется зависимость угловой скорости электродвигателя coj от времени t. Четвертый пропорциональный блок усиливает сигнал, поступающий с второго интегрального блока. На входы третьего интегрального блока подается сигнал с второго интегрального блока и сигнал обратной отрицательной связи, пропорциональный угловой скорости ИОМ. Третий интегральный блок интегрирует сигнал, поступающий на его входы. На выходе третьего интегрального блока формируется зависимость упругого момента Му от времени t. Четвертый пропорциональный блок усиливает сигнал, поступающий с второго интегрального блока. На входы четвертого интегрального бока подается сигнал с третьего интегрального блока и сигнал обратной отрицательной связи, пропорциональный моменту сопротивления.
Разработка задатчика интенсивности, формирующего оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных электроприводов с упругими валопроводами
В настоящее время известен ряд предприятий, занимающихся проектированием и разработкой металлообрабатывающих станков, а именно: -ООО «СП СЕДИН ШИСС», г. Краснодар (станки VT1-VT4, ТВ63(80)ФЗ, 1А516МФ4, 1А525МФ4, ТВ63МФ4, VMG1-VMG4, ТВ63МФ5, VM1-VM4); - «СКБ ЗТС», г. Коломна (станки 1M532CNC, 1M540CNC, 1М 550 CNC, 1M563CNC, СКТ-112К); - ОАО «Астраханский Станкостроительный Завод», г. Астрахань (станки 1В62Г, 16В20, 1В625, 1В625М, 1В625МА); - ЗАО «Липецкий станкозавод «ВОЗРОЖДЕНИЕ», г. Липецк (станки ЗЛ722В-70, ЗЛ722В, ЗЛ741ВФ10, ЗЛ741АФ10). Одним из видов продукции указанных предприятий являются токарно-карусельные металлообрабатывающие станки, имеющие в составе ЭП подач суппортов электродвигатели постоянного и переменного тока. Вне зависимости от особенностей конструктивного исполнения ЭП подач суппортов токарно-карусельных станков при перемещении суппорта происходит изменение жесткости валопровода ЭП. Подобное изменение не превышает 10% от величины жесткости валопровода ЭП и характеризуется коэффициентом Ь-Су/Су , где Су - жесткость валопровода ЭП подачи суппорта станка, соответствующая текущему положению резца при обработке детали; Су - базовая жесткость валопровода ЭП подачи суппорта станка. В зависимости от выбора величины базовой жесткости валопровода ЭП подачи суппорта станка возможны следующие варианты: - величина базовой жесткости соответствует положению суппорта в месте, наиболее удаленному от места соединения редуктора и ходового винта шариковой винтовой пары (Суміп ), при этом 8 1; - величина базовой жесткости соответствует положению суппорта в месте, наиболее близкому к месту соединения редуктора и ходового винта шариковой винтовой пары (Сумах ), при этом 8 1; - величина базовой жесткости соответствует любому положению суппорта, при этом 8 1 (Су Су ) либо 8 1 (Су Су ). Результаты экспериментальных исследований ЭП с УВ, в частности [18], показали, что в качестве базовой величины жесткости валопровода ЭП целесообразно выбирать минимально возможную величину жесткости (Су =CyMjn), то есть производить настройку технологического контроллера станка, управляющего ЭП подачи суппорта, на величину максимально возможной податливости валопровода. Для соотношения Су = Су міп величина коэффициента 8 варьируется в пределах 8 = 1 -г 1,1. Экспериментальные исследования ЭП подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка 1А512МФЗ проводятся с целью определения влияния изменения жесткости валопровода ЭП, которая возникает при перемещении суппорта станка, на переходные процессы. Оценка степени влияния производится на основе величины максимальной ошибки перемещения резца Аф2тах. В соответствии с полученными результатами будет сделан вывод о необходимости параметрической адаптации САР положения ЭП подач суппортов металлообрабатывающих токарно-карусельных станков для компенсации изменения жесткости валопровода при различных начальных положениях резца. Величина жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка определяется положением его резца. Однако в процессе микроперемещения резца величина жесткости валопровода изменяется незначительно. Поэтому предлагается «заморозить» значение жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка в течении одного цикла микроперемещения резца. Таким образом, величина жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка имеет различные значения при разных циклах микроперемещений резца, но для каждого из указанных циклов ее значение принимается неизменным. Вид переходного процесса в системе зависит от ее свойств, формы внешнего воздействия и начальных условий системы. Изменение величины жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка приводит к изменению свойств системы, которые всецело характеризуются передаточными функциями по исследуемым каналам системы. При этом изменение жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка не оказывает влияния на форму внешнего воздействия и начальные условия системы. Поэтому целесообразно исследовать влияние изменения величины жесткости валопровода ЭП подачи суппорта токарно-карусельного станка на коэффициенты передаточных функций следующих САР: - двукратноинтегрирующей САР положения ЭП подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка, реализованной с применением типовых регуляторов; - модернизированной двукратноинтегрирующей САР положения ЭП подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка. Исследование передаточных функций двукратноинтегрирующей системы автоматического регулирования положения электропривода подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка, реализованной с применением типовых регуляторов Передаточная функция контура тока по каналу «задающее напряжение контура тока - ток якорной цепи электродвигателя» имеет вид (3.7) и не зависит от изменения жесткости валопровода ЭП подачи суппорта станка вследствие изменения положения резца при обработке детали.
Экспериментальные исследования задатчика интенсивности на базе микропроцессорного устройства
Величины предельных максимальных ошибок резца, возникающие в результате отработки близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения резца двукратноинтегрирующеи САР положения ЭП подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка 1А512МФЗ, реализованной с применением типовых регуляторов, для различных величин коэффициента 5 незначительно отличаются друг от друга.
Величины предельных максимальных ошибок резца, возникающие в результате отработки близкой к оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения резца модернизированной двукратноинтегрирующеи САР положения ЭП подачи суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка 1А512МФЗ для различных величин коэффициента 8 являются равными.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований ЭП подач суппорта металлообрабатывающего токарно-карусельного станка 1А512МФЗ позволяют сделать вывод отсутствии необходимости параметрической адаптации ЭП подач суппортов металлообрабатывающих токарно-карусельных станков для компенсации изменения жесткости валопровода при различных начальных положениях резца.
Результаты проведенных экспериментальных исследований микропозиционных программно-управляемых ЭП с УВ показали, что возможны три способа уменьшения ошибки перемещения ИОМ, упруго соединенных с электродвигателями: 1) уменьшить максимальное значение угловой скорости ЭП с УВ; 2) уменьшить значение некомпенсированной постоянной времени; 3) уменьшить значение постоянной времени САР. Первый способ снижения ошибки характеризуется снижением производительности промышленных установок, что нецелесообразно с экономической точки зрения. Для уменьшения ошибки перемещения ИОМ вторым способом необходимо привлечение значительных капитальных затрат, что также экономически неэффективно.
Наиболее рациональным является третий способ уменьшения ошибки перемещения ИОМ, для практической реализации которого необходимо синтезировать САР положения микропозиционного ЭП с высоким быстродействием отработки требуемой диаграммы перемещения ИОМ. Внедрение такой САР положения микропозиционного ЭП не требует капитальных затрат и позволяет достигнуть перечисленных преимуществ путем настройки варьируемых параметров.
Полученные результаты экспериментальных исследований ЭП подач суппортов металлообрабатывающих токарно-карусельных станков являются основой для дальнейшей разработки принципов взаимосвязанного управления ЭП подач суппортов при обработке сферических поверхностей, поверхностей сложной формы и т.п.
При взаимосвязанном управлении ЭП возникает необходимость реализации режимов работы каждого ЭП в соответствии с принципом ведущего-ведомого звена, а также определение аналитических зависимостей контролируемых координат ЭП от времени. Перемещение ЭП в режиме ведущего зве- на соответствует оптимальному по быстродействию закону перемещения ЭП и определяет перемещение ведомого ЭП. В течение цикла перемещения ЭП подач суппортов токарно-карусельных станков при обработке поверхностей сложной формы режимы работы ЭП могут многократно меняться, что значительно усложняет нахождение оптимального по быстродействию алгоритма их работы.
Решение подобной задачи позволит свести к минимуму величину динамической ошибки резца при одновременном перемещении по двум координатам в условиях оптимального по быстродействию перемещения ЭП подач суппортов токарно-карусельных станков.
Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований заключаются в следующем.
Разработаны девять видов оптимальных по быстродействию диаграмм перемещения микропозиционных ЭП с УВ. Определены аналитические зависимости контролируемых координат ЭП от времени при их оптимальном по быстродействию движении.
Разработана близкая к оптимальной по быстродействию диаграмма перемещения микропозиционных ЭП с УВ, которая позволяет при незначительном снижении быстродействия обеспечить малую стоимость оборудования, простоту его настройки и снижение требований к квалификации обслуживающего персонала. Определены аналитические зависимости контролируемых координат ЭП от времени при их близком к оптимальному по быстродействию движении.
Разработаны задатчики интенсивности, формирующие оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения микропозиционных ЭП с ИВ и ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ.
Разработан задатчик интенсивности, формирующий близкую к оптимальной по быстродействию диаграмму перемещения микропозиционных ЭП с УВ в зависимости от заданного изменения угла поворота ИОМ, обладающий простотой настройки параметров и не требующий для своей реализации высокопроизводительных вычислительных систем. ,
