На правах рукописи

УДК 621.914

НАУЧНО-КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Повышение точности приводов подач металлорежущего технологического оборудования за счет использования локальных вычислительных систем.

Направление подготовки:15.06.01 – Машиностроение

Аспирант Меркулов А.Д.____

Москва, 2020 г.

Реферат

Работа посвящена анализу процесса обработки деталей на металлорежущем фрезерном оборудовании и динамическим ошибкам, возникающим при работе системы приводов.

Цель работы: повышение производительности и точности обработки изделий, изготавливаемых из легко обрабатываемых материалов и характеризующихся наличием сложным контуров.

Научная новизна работы заключается:

− в установлении взаимосвязей между входными параметрами отдельных приводных систем с общими управляющими воздействиями;

− в разработке методики расчета, в реальном масштабе времени, величины корректирующего сигнала управления;

− в разработке математической модели процессов функционирования САУ;

− в теоретическом обосновании структуры контроллера.

Направление работы: повышение точности позиционирования привода подач.

Объект исследования: линейный привод подачи фрезерного станка.

Предмет исследования: система автоматического управления электромеханическим приводом.

Разработана модель динамических процессов, происходящих при контурной обработке. Сформированный подход, основанный на методе пространства состояний, позволил обеспечить скорость получения параметров корректирующих сигналов в реальном масштабе времени, а также позволили управлять величиной контурной ошибки при различных скоростях подачи. Предложен новый управляющий элемент на основе перекрестной связи, который возможно использовать на высокоскоростных фрезерных станках в приводах с ШВП.

Объем работы составил 103 стр., включая 4 основные главы, введение, заключение, 63 рисунка, 8 таблиц и 45 литературных источников.

Оглавление

Реферат 2

Введение 6

Глава 1. Системы автоматического управления и их особенности 9

1.1. Обзор и анализ структур и элементов линейных приводов подачи с ШВП станков с ЧПУ 9

1.2. Анализ структур СУЭП 10

1.3. Обзор и анализ управляющих элементов в СУЭП 16

1.3.1. ПИД-регуляторы 16

1.3.2. Стандартный УЭ прямой связи 18

1.3.3. Управляющий элемент перекрестной связи 20

1.4. Выводы по главе 21

Глава 2. Моделирование работы суэп 23

2.1. Описание экспериментального оборудования 23

2.2. Реализация обратной связи по положению 26

2.3. Реализация обратной связи по току 26

2.4. Структурная схема и математическое описание электромеханической части привода подачи 27

2.5. Чувствительность параметров модели 38

2.6. Настройка ПИД-регулятора 42

2.6.1. Настройка ПИД-регулятора по оси х 44

2.6.2. Настройка ПИД-регулятора по оси у 46

2.6.3. Балансировка параметров между осями х и у 47

2.7. Моделирование управляющего элемента прямой связи 49

2.7.1. Настройка параметров УЭ по оси х 51

2.7.2. Настройка параметров УЭ по оси y 53

2.7.3. Балансировка параметров УЭ прямой связи для осей х и у 55

2.8. Моделирование работы УЭ с перекрестной связью (КПС) 57

2.8.1. Переменные коэффициенты усиления КПС при линейной обработке 58

2.8.2. Переменные коэффициенты усиления КПС при круговой обработке 59

2.8.3. Реализация КПС 61

Глава 3. Математическое описание и моделирование работы нелинейного устройства управления с перекрестной связью 62

3.1. Генерация траектории перемещения 62

3.1.1. Линейная интерполяция 64

3.1.2. Круговая интерполяция 65

3.1.3. Кусочно-линейная интерполяция 66

3.2. Генерация кинематических профилей 68

3.2.1. Определение и квантование длин перемещения 75

3.2.2. Корректировка значений ускорения и рывка 76

3.3. Математическое описание динамики фрезерного станка 77

3.3.1. Система ошибок замкнутого контура 80

3.3.2. Анализ стабильности 81

3.3.3. Формулировка управления 82