Пример выполнения работы и оформления отчета

1. Произведенный в работе 1 функциональный анализ системы управления позволил выявить все функциональные элементы системы и составить структурную схему системы с обозначением элементов системы (рис. 12).

На схеме обозначено:

-передаточная функция датчика поперечной силы резания, преобразующего значение поперечной силы резания в выходной сигнал датчика.

-передаточная функция датчика поперечной силы резания, преобразующего значение поперечной силы резания в выходной сигнал датчика.

- передаточная функция датчика усилия на штоке цилиндра, преобразующего данное усилие в выходной сигнал датчика.

УУ – управляющее устройство, передаточная функция которого будет выбираться при расчете регулятора.

- передаточная функция электронного усилителя.

- передаточная функция объекта управления, включающего электрогидравлический усилитель и гидравлический цилиндр.

Сигналы, действующие в системе, диапазоны их изменения и динамические характеристики элементов определяются на основании паспортных данных. При отсутствии таких данных эти характеристики могут быть определены экспериментальным путем. В данном примере необходимые данные определим на основании опыта работы и экспертных оценок специалистов.

2. Построение математических моделей элементов системы. Отличие рассматриваемой системы от обычной заключается в том, что рассматриваемая система является следящей системой и в ней вместо типового задатчика с постоянным значением задающего воздействия используется датчик, измеряющий радиальную силу резания. Поэтому заданное значение системе все время изменяется и система отслеживает текущее значение радиальной силы резания.

   1. Построение математической модели задатчика. В данной системе задающим воздействием является выход датчика Д1. Пусть на основании опыта работы радиальное усилие резания может достигать значения . Тогда примем рабочий диапазон радиального усилия и входной диапазон датчика Д1. Для измерения усилия применим датчик со стандартным электрическим выходным сигналом. Тогда при принятом входном сигнале выходной сигнал датчика Д1 изменяется в пределах. Для учета динамических характеристик датчика примем время переходного процесса выходного сигнала датчика давления при ступенчатом изменении давления равным.

Передаточная функция датчика радиальной силы резания при диапазоне изменения усилия , изменения выходного сигнала, и времени выхода датчика на новое значение при ступенчатом изменении усилиябудет

2. Построение математической модели датчика регулируемой переменной. Регулируемая переменная – выход датчика Д2. Диапазон изменения регулируемой переменной – усилия на штоке гидроцилиндра, входной и выходной сигналы датчика давления Д2 примем аналогичными как для Д1. Передаточная функция датчика усилия на штоке цилиндра

.

3. Построениемодели элемента сравнения. Ошибка управления, определяется элементом сравнения по выражению

,

где - задающее воздействие, задаваемое задатчиком, а в данном случае задается датчиком радиальной силы резания,

- регулируемая переменная, в данном случае выход датчика регулируемой переменной.

4. Построениематематической модели регулятора. При использовании промышленного электронного регулятора или микропроцессорной системы входной и выходной сигналы регулятора могут изменяться в пределах,.и др. Примем диапазоны изменения входного и выходного сигналов управляющего устройства. Использует модель типового ПИД регулятора

,

коэффициенты которого будут найдены в дальнейшем при синтезе управляющего устройства.

5. Построение математической модели электронного усилителя. Пусть используемый электронный усилитель при входном диапазоне имеет на выходе сигнал. Тогда передаточная функция электронного усилителя при входном сигналеи выходном сигналеможет быть принята в виде безинерционного усилительного звена

.

6. Построениепередаточной функции объекта управления. Передаточную функцию объекта управления, включающего гидроцилиндр с гидроусилителем, определим на основании экспериментальной кривой переходного процесса, полученной путем регистрации выходного сигнала датчика усилия на штоке цилиндра при изменении входного сигнала электрогидропреобразователя на 10в. График переходного процесса приведен на рис. 13. На графике А1=3,5 кН, А2=3,015 кН, Тпер=1,76 сек,kx₀=3 кН.

Находим коэффициент передачи объекта .

Решая нелинейное уравнение ,

находим .

Находим собственную круговую частоту .

Коэффициент при второй производной .

Коэффициент при первой производной .

Коэффициент при переменной при такой форме записи всегда равен .

Передаточная функция колебательного звена имеет вид

.

3. Структурная схема системы управления с полученными передаточными функциями элементов системы приведена на рис. 13. Следует обратить вни-

мание, что модель датчика усилия на штоке цилиндра на схеме отсутствует, т.к. она вошла в общую модель объекта управления.

4. Отчет о проделанной работе должен содержать название практической работы, задание, структурную схемы системы управления с условными обозначениями передаточных функций, построение математических моделей элементов на основании паспортных и экспериментальных данных, структурную схему с полученными передаточными функциями, согласно приведенному примеру.