1.3.3. Управляющий элемент перекрестной связи

Основная идея управляющего элемента перекрестной связи или контроллера перекрёстной связи в международных источниках (КПС) заключается в том, что целью контроллера является устранение ошибки контура, а не уменьшение ошибок отдельных осей [6].

Рисунок 9

Поэтому контроллер перекрестной связи требует построения модели ошибки контура в реальном времени и ее использования в законе управления, который уменьшает ошибку контура. Структурная схема базового КПС представлена на рис. 9. Ошибки осевого положения и используются для определения ошибки контура ε путем умножения на переменные коэффициенты усиления и соответственно. Необходимый правильный закон управления базируется на ПИД-регуляторах: и распределяется на две осевые составляющие путем умножения на и . Эти осевые компоненты затем входят в отдельные осевые цепи управления с соответствующим законом управления, гарантирующим, что исправление ошибок контура выполняется в правильном направлении. Однако, из-за двойной структуры контроллера, его стабильность бывает низкой, особенно когда задействована многоосевая обработка [22,32,33,34].

1.4. Выводы по главе

1. Усовершенствование динамических характеристик системы автоматического привода ведется в области подбора коэффициентов усиления или в области комбинированного управления, то есть задания предискажения сигнала управления, что негативно сказывается на стабильность работы СУЭП.

2. Основные исследования, проводимые в области увеличения точности контурной обработки ведутся в области улучшения работы каждого привода в отдельности, что негативно сказывается на контурной точности.

3. Вычислительные нагрузки при определении контурной ошибки методами, дающими наиболее точные оценки контурной ошибки, слишком высоки, чтобы система работала в реальном масштабе времени. При этом при использовании вычислений менее сложных, таких как применении касательной линии к заданной траектории не позволяет с достаточной степенью точности оценить величину контурной ошибки.

4. Известные математические модели СУЭП и устанавливаемые регуляторы в СУЭП ведут работу уже с имеющейся динамической ошибкой в контуре положения.

Глава 2. Моделирование работы суэп

2.1. Описание экспериментального оборудования

Для проведения экспериментов, и разработки нового управляющего элемента, необходимо определить динамические характеристики и построить структурные модели приводов подачи экспериментального станка. Рассматриваемый станок — это 3-х осевой фрезерный станок в лаборатории кафедры МТ-1 «Металлорежущие станки» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Рис.10). ОПИСАТЬ МОДЕЛЬ

Рисунок 10

Рисунок 11

На рис. 11 представлена система ЧПУ, содержащая СУЭП по трем координатам.

Первым шагом к достижению максимальной производительности любой системы является разработка точной модели системы. Моделирование системы и идентификация параметров позволяют оценить пропускную способность или стабильность системы и установить реалистичные цели для проектируемой (разрабатываемой) системы. Использование модели для оценки новых конструкций контроллеров при моделировании может значительно сэкономить время для достижения желаемой производительности.

Поскольку исследование в данной работе сосредоточено на уменьшении контурной ошибки в плоскости обработки x-y, описано моделирование СУЭП только для осей x и y. Каждая ось состоит из четырех основных компонентов: управляющего элемента (контроллера), усилителя, двигателя и подвижного стола (горизонтального перемещения шпинделя для оси у).

Структурная схема работы приводов представлена на рис. 12. Стол перемещается в направлении оси х, шпиндель перемещается в направлении оси у.

Блок схема, для моделирования динамических характеристик каждого привода, представлена на рис. 13. Для приводов по осям х и у она идентична (различая в массогабаритных характеристиках, которые оказываются непосредственное влияние на динамике системы).

Рисунок 12

Рисунок 13