3. Анализ процесса резания как оу

Анализ процесса резания как объекта управления осуществляется в несколько этапов.

Определение состава выходных координат ОУ. В качестве выходной координаты можно принять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, износ инструмента, уровень шероховатости обработанной поверхности и т.д.

Выбор выходной координаты, количественно определяющей качество хода ПР. В качестве выходной координаты примем температуру в зоне резания, т.к. при оптимальной температуре резания происходит минимальный износ инструмента, что обеспечивает высокое качество ПР.

Выполнение математического описания ОУ. Уравнение N=C_n•V_з^0,75•t^0,85•S^0,7, кВт определяет зависимость между выходной координатойNи воздействиямиV,S, t.

Определение ограничений, в условии которых должен производиться ПР. Таким ограничением является скорость, которая может регулироваться только вниз от номинальной, т.е. уменьшаем входную координату ПР.

Определение состава управляющих координат. На ОУ оказывают влияние скорость резания V ,глубина шлифования t, подачаS.

Выбор управляющей координаты. Из задания следует, что управляющей координатой будет являться подача S.

Определение состава возмущений. Изменение величины припуска tв пределахt_max÷t_minвызывает отклонение температуры в зоне резания.

Учитывая вышесказанное, ПР в качестве объекта управления можно представить следующим образом:

Определение диапазона изменения возмущений.

tизменяется в пределах от 0,016 до 0,021 мм, т.е. Δ t=0,005 мм.

Определение отклонения выходной координаты при совместном действии возмущений. Температура в зоне резания изменяется в следующих пределах:

N_max = C_n • V_з^0,75 • t_max^0,85 • S^0,7, кВт.

N_max = 1,3 • 15^0,75 • 0,021^0,85 • 0,6^0,7 = 0,26 кВт = 260 Вт.

N_min = C_n • V_з^0,75 • t_min^0,85 • S^0,7, кВт.

N_min = 1,3 • 15^0,75 • 0,016^0,85 • 0,6^0,7 = 0,21 кВт = 210 Вт.

ΔN = 0,05 кВт = 50 Вт.

4. Разработка структурной схемы сар

Найдем передаточные функции для элементов схемы.

Преобразователь энергии (ПЭ).С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени Т₁= 0,156 и Т₂= 0,22. Его передаточная функция имеет вид:

Передаточное устройство (ПУ).ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времениТ_ПУ, тогда:

Датчик обратной связи (ДУ). Является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времениТ_ДУ, тогда:

___1/R__ 1+(L/R)ρ

C_MФ

1_

Jρ

C_ЕФ

Двигатель (Д).

M_C

U(ρ) E(ρ) I(ρ) M ω(ρ)

M-M_C

ω(ρ)

Электрический двигатель состоит из двух частей: электрической и механической.

Процесс резания (ПР).Описывается уравнением

N = C_n • V_з^0,75 • t^0,85 • S^0,7, кВт.

N= 1,3 • 15^0,75• 0,0185^0,85•S^0,7= 0,3335 •S^0,7кВт = 333,5 •S^0,7Вт. (2)

Линеаризуем эту зависимость. Составим уравнение касательной к уравнению (2) в точке S= 0,6 мм/об, которое имеет вид:

N (S) = f(S)+ f’(S) ∙ (S-0,6),

где f(S) = 333,5 ∙ 0,6^0,7 = 233,2393

dN / dS= f’(S) = 333,5 • 0,7 • S^0,7-1 = 233,45 ∙ S^-0,3 = 272,1125

=> N = 272,1125 ∙ (S-0,6) + 233,2393 Вт

Линеаризовав, получили уравнение касательной, N = 272,1125 ∙ (S-0,6) + 233,2393 Вт, гдеK = 272,1125 - тангенс угла наклона касательной в рабочей точке,N₀= 233,2393 –отклонение касательной от начала координат.