Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Автоматизация технологических процессов и производств»

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Теория автоматического управления»

«Анализ системы автоматического управления и синтез линейной коррекции с помощью ЭВМ»

«Система автоматического управления приводом фрезерного станка с ЧПУ»

Студент: Елисеев Е.Б.

Группа: РТ-301

Вариант: 3.3.

Преподаватель: Трушкин Д.С.

Тольятти – 2009

Содержание

Введение 4

Задание на курсовое проектирование 5

1. Первичное описание САУ 8

2. Структурное и математическое описание САУ 9

3. Исследование устойчивости САУ 16

4. Исследование точности САУ 20

5. Коррекция САУ 24

6. Оценка введенной коррекции 28

Заключение 30

Список использованных источников 31

Реферат

Цель работы: научиться использовать основные принципы теории автоматического управления при исследовании реальных автоматических систем и применять основные расчётные методы теории автоматического управления, в том числе методы с использованием различных средств вычислительной техники.

В работе были использованы следующие вычислительные комплексы:

1. Mathsoft Mathcad 13

2. Matlab 7

Исходная система не содержала корректирующего и нуждалась в коррекции. Проведенная коррекция не только сделала САР эффективной, но и придала динамической системе значительный запас устойчивости, а также исключила статическую ошибку.

Введение

Развитие вычислительной техники оказало значительное влияние на методы расчетов систем автоматического управления. С учетом возможностей ЭВМ общая структура выполняемых проектных работ предусматривает две группы последовательно применяемых расчетных методов:

1. Группу методов, основанных на отыскании корней характеристического уравнения системы, - корневой критерий устойчивости, годографы корней, коррекция по годографам корней, операторные методы построения переходных процессов;

2. Группу методов, основанных на частотных характеристиках, построение которых производится с помощью ЭВМ, - частотные критерии устойчивости, определение показателей качества по частотным характеристикам, коррекция частотных характеристик.

В данной работе в основе исследования и коррекции системы автоматического управления будет положена группа методов 1, а также исследование качества по переходной характеристике.

Задание на курсовое проектирование

1. Ознакомиться с конструктивной схемой объекта управления и заданной части системы управления, разобрать описание системы автоматического управления и принципы ее работы. Ознакомиться с первичным математическим описанием системы автоматического управления.

2. Произвести запись исходных уравнений путем преобразования к системе дифференциальных или дифференциально-разностных уравнений. (В случае необходимости линеаризация нелинейных зависимостей разложением в ряд Тейлора.)

3. Записать дифференциальные уравнения в операторной форме. Выделить звенья системы автоматического управления, установить структурные связи между ними и составить структурную схему САУ. Выделить управляющее и основное возмущающее воздействия.

4. Составить передаточную функцию разомкнутой и замкнутой систем по управляющему воздействию. Произвести структурные преобразования САУ.

5. Исследовать устойчивость системы по корневому критерию.

6. Исследовать точность системы автоматического управления методом построения переходного процесса по управляющему воздействию.

7. Выполнить коррекцию системы автоматического управления с помощью годографа корней

8. Проверить эффективность коррекции системы, используя методы, принятые при выполнении задания п.6. Оценить результаты введения коррекции.

9. Оценить работу системы автоматического управления в заданных условиях.

Исходные данные:

ТЭУ, с	КЭУ	ТТП, с	КТП	КР	КТГ, Вс	К n, В/мм	Тя, С	ТМ, с	KД 1/сВ	ТР, с	CР	К	SМ		z	Wо, 1/с		С, Н/мм
0	45	0	18	0,04	0,08	6,5	0,05	0,15	1,6	0	900	0,27	0,03		8	230		104

Вариант 3 – Система автоматического управления приводом фрезерного станка с ЧПУ

САУ предназначена для стабилизации, либо изменения силы резания при фрезеровании за счет управления приводом подач.

Фрезерный станок с ЧПУ предназначен для обработки различных сложных поверхностей деталей машин.

Деталь 1 устанавливается на столе 2 которому сообщаются движения подачи в двух взаимно перпендикулярных направлениях для формирования фрезой 3 требуемой формы паза (см. вид А). На рисунке показан только один привод стола 2. Он состоит из приводного двигателя 4 постоянного тока с тахогенератором 5, редуктора 6 и винта 7. Кроме того, в систему автоматического управления входят также преобразователь перемещения 8, сравнивающие устройства 9 и 10, усилитель 11 и тиристорный преобразователь 12.

САУ работает следующим образом. Сигнал, вырабатываемый системой ЧПУ, через цифро-аналоговый преобразователь (на схеме не показан) в виде напряжения U_З поступает на вход сравнивающего устройства 9. На другой вход сравнивающего устройства 9 поступает сигнал U_О преобразователя перемещения 8. Напряжение U ошибки через усилитель 11 поступает на вход сравнивающего устройства 10. На другой вход устройства 10 поступает напряжение, вырабатываемое тахогенератором 5. Таким образом, напряжение на входе тиристорного преобразователя 12 определяет скорость вращения двигателя 4, а следовательно, и величину подачи стола 2.

Система автоматического управления приводом подачи сообщает столу 2 и детали 1 движение по одной из управляемых координат в соответствии с напряжением U_З задания. Аналогичным образом работает привод подачи по другой координате. В результате сложного движения детали 1 фрезой 3 формируется требуемый контур.

В качестве объекта управления в САУ приводом входят процесс резания и замкнутая технологическая система станка.

Первичное описание САУ