Система автоматического управления стабилизации уровня вибраций

Построение элементарной схемы и исследование принципа работы системы автоматического управления, ее значение в реализации способа поднастройки системы СПИД. Основные элементы системы и их взаимосвязь. Анализ устойчивости контура и его оптимальных частот.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 12.09.2009
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

2

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Расчетно-графическая работа по ТАУ

«САУ стабилизации уровня вибраций»

Тольятти 2006

Содержание

1. Функциональная схема системы

2. Порядок работы системы

3. Структурная схема контура

4. Анализ устойчивости контура

5. Переходный процесс

6. Определение оптимальных частот работы контура

Список используемой литературы

1. Функциональная схема системы

Рис. 1

1 - деталь

2 - патрон передней бабки

3 - механизм зажима задней бабки

4 - резец

5 - резцедержатель

6 - устройство измерения теромо-ЭДС

7 - блок выделения переменной составляющей теромо-ЭДС

8 - усилитель

9 - фильтр выделения частоты автоколебаний f1

10 - блок управления

11 - задающее устройство

12 - механизм натяжения детали

13 - механизм импульсного изменения управляемой растягивающей силы

2. Порядок работы системы

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления, посредством которой реализуется способ поднастройки системы СПИД.

Предварительно деталь 1 устанавливается в патроне 2 передней бабки и зажимает ее. Второй конец детали 1, обращенный к задней бабке, зажимают в механизме 3 зажима. К детали 1 подводят резец 4 и настраивает его на требуемый размер. Включают привод главного движения станка, приводят во вращение деталь 1 и осуществляют резание, затем начинают обработку. Одновременно с блока 10 управления подают сигнал на механизм 12 натяжения детали 1 и предварительно нагружают ее начальной растягивающей силой для увеличение жесткости системы СПИД. В процессе обработки устройством 6 измеряют термо-ЭДС естественной термопары резец-деталь и с помощью блока 7 выделяют переменную составляющую термо-ЭДС, несущую информацию о вынужденных колебаниях системы деталь-резец. Так как глубина резания из-за малой жесткости детали является величиной переменной по диаметру детали и ее длине, то термо-ЭДС пропорциональна глубине резания, т.е. частота и амплитуда переменной составляющей термо-ЭДС пропорциональна частоте вращения детали и амплитуде относительных колебаний деталь-резец в зоне резания. Сигнал, пропорциональный переменной составляющей термо-ЭДС, усиливают в усилителе 8 и подают на фильтр 9, где выделяют сигналы f1 и ?2, соответственно пропорциональные автоколебаниям и вынужденным колебаниям, и подают их на блок 10 управления. С задающего устройства в зависимости от размеров обрабатываемой детали и режимов обработки вводится коэффициент кратности вынужденных колебаний (имеющий четные значения 2, 4, 6… n). Сигнал с блока 10 управления поступает на механизм 13 импульсного изменения управляемой растягивающей силы, который воздействует с частотой ?1= k?2, кратной частоте вращения детали, на зажатый в механизме 3 конец детали. Импульсы управляемой растягивающей силы прикладывают в момент прохождения максимальной амплитуды биения детали через вершину резца и при повороте ее на угол, пропорциональный коэффициенту кратности частоты вынужденных колебаний детали, при этом вносят корректирующую поправку в относительное положение резца и детали при резании.

Способ опробован на станке 1А 616 со встроенной автоматически управляемой задней бабкой. В пиноль каждой встраивается гидравлический сервопривод, управляемый от электронного блока управления с учетом заданного воздействия. Обрабатываемая деталь имеет следующие параметры: длина 450 мм., диаметр 20 мм. Оба конца детали зажимаются специальными патронами с учетом действия на них сил растяжения. Режимы резания: скорость резания 15-19 м/мин., глубина резания 0,25-0,75 мм., подача 0,054-0,11. Начальный эксцентриситет заготовки 0,320-3,350 мм. Геометрия инструмента ?=45°, ?=5°, ?=5°, твердосплавная пластинка Т15К6. Начальное осевое усилие растяжения 50 кг.

Точность обработки повышается в 4-4,75 раза в зависимости от режимов резания, геометрических размеров заготовки и точки зоны обработки. Точность обработки в центре заготовки повышается максимально в 3,5-4 раза. С увеличением отношения длины заготовки к диаметру точность повышается.

При растяжении собственная частота детали растет на 10-20%, т.е. происходит смещение спектра частот в сторону их возрастания и одновременно уменьшаются амплитуды колебаний по соответствующим формам. Последнее позволяет повысить виброустойчивость системы СПИД в 2-2,35 раза, что приводит к увеличению производительности на 40-45%.

Импульсное приложение растягивающей силы приводит к уменьшению величины силы растяжения в 6-8 раз, уменьшению мощности механизма растяжения на 60%. Кратность частот импульсов растягивающей силы частоте вращения детали позволяет получить резонансный режим работы.

Указанный способ поднастройки системы СПИД обеспечивает повышение точности поднастройки и обработки, расширяет технологические возможности, уменьшает величину силы растяжения при том же эффекте, корректирующее воздействие осуществляют на упругую систему СПИД, что упрощает процесс поднастройки.

3. Структурная схема контура

На рис. 2 показана структурная схема первого контура САУ стабилизации уровня вибрации.

Рис. 2.

Передаточные функции звеньев контура:

W1(p)=0,3

W2(p)=0,25

W3(p)=0,5

W4(p)=0,1

W5(p)=0,3

W6(p)=0,65/(0,1p+1)

W7(p)=0,6

W8(p)=0,8

W9(p)=0,22/(0,6p+1)

W10(p)=0,7

W11(p)=0,3

W12(p)=0,1

4. Анализ устойчивости контура

Передаточная функция разомкнутого первого контура:

Выделяем вещественную и мнимую части:

Исходя из полученных зависимостей, строим характеристики контура: АФЧХ, ФЧХ и АЧХ.

АЧХ:

ФЧХ:

Анализируя АФЧХ, приходим к выводу, что по критерию устойчивости Найквиста первый контур данной САУ устойчив, т. к. годограф не пересекает отрезок вещественной оси (- ?; -1).

5. Переходный процесс

Построим переходную характеристику контура:

U(?)замкн=

Построим график разности заданной и текущей функции А(t), учитывая, что

С помощью переходной характеристики и графика A(t) определяем время быстродействия звена. В данном случае оно равно времени, при котором h(t)=h(?) + / - 5%.

Время быстродействия звена: tб = 2,3.

6. Определение оптимальных частот работы контура

Для этого необходимо построить АФЧХ для передаточной функции ошибки.

Анализируя АФЧХ функции ошибки, определяем, что оптимальной частотой работы контура ?опт.=0,1.


Подобные документы

  • Работа трехконтурной автоматической системы, встроенной в естественную систему. Структурная схема и анализ устойчивости контура, его переходная характеристика. Определение оптимальных частот работы контура, построение передаточной функции ошибки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.10.2009

  • Конструктивная и функциональная схемы системы автоматического регулирования, предназначенной для стабилизации силы резания при фрезеровании за счет управления приводом подач. Анализ устойчивости, качества и точности САУ. Синтез корректирующего устройства.

    курсовая работа [871,4 K], добавлен 30.04.2011

  • Методы проектирования системы стабилизации автоматического управления (САУ), исходная система которого, состоит из набора неизвестных устройств. Изучение принципа действия нескорректированной САУ, ее функциональной схемы, параметров всех звеньев системы.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.02.2010

  • Характеристика объекта управления, описание устройства и работы САР, составление её функциональной схемы. Изучение принципа работы системы автоматического регулирования температуры воздуха. Определение передаточных функций системы и запасов устойчивости.

    курсовая работа [633,3 K], добавлен 10.09.2010

  • Построение логической схемы комбинационного узла и принципиальной электрической схемы дискретного управляющего устройства. Исследование принципа работы устройства, его предназначения и строения. Анализ принципа жесткой логики на интегральных микросхемах.

    практическая работа [735,5 K], добавлен 27.12.2012

  • Характеристика объекта управления (барабана котла), устройства и работы системы автоматического регулирования, ее функциональной схемы. Анализ устойчивости системы по критериям Гурвица и Найквиста. Оценка качества управления по переходным функциям.

    курсовая работа [755,4 K], добавлен 13.09.2010

  • Определение передаточных функций и переходных характеристик звеньев системы автоматического управления. Построение амплитудно-фазовой характеристики. Оценка устойчивости системы. Выбор корректирующего устройства. Показатели качества регулирования.

    курсовая работа [347,1 K], добавлен 21.02.2016

  • Характеристика объекта управления, описание устройства и работы САР, составление ее функциональной схемы. Принцип автоматического управления и вид системы. Составление структурной схемы системы автоматического регулирования температуры воздуха в птичнике.

    курсовая работа [598,8 K], добавлен 15.09.2010

  • Общая характеристика и изучение переходных процессов систем автоматического управления. Исследование показателей устойчивости линейных систем САУ. Определение частотных характеристик систем САУ и построение электрических моделей динамических звеньев.

    курс лекций [591,9 K], добавлен 12.06.2012

  • Расчет линейных систем автоматического управления. Устойчивость и ее критерии. Расчет и построение логарифмических частотных характеристик скорректированной системы и анализ её устойчивости. Определение временных и частотных показателей качества системы.

    курсовая работа [741,2 K], добавлен 03.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.