3. Разработка структурной схемы сау

Разработка структурной схемы САУ осуществляется на основе функциональной схемы системы (рис.2). В структурной схеме в отличии от функциональной должны быть определены все передаточные функции.

Рис.3.Структурная схема САУ

Электронный усилитель

,

где Т_У - постоянная времени электронного усилителя, с;

U_ВЫХ - выходное напряжение, В;

U_ВХ - входное напряжение, В;

К_У - коэффициент усиления.

Передаточная функция электронного усилителя

(апериодическое звено I порядка)

Электродвигатель постоянного тока

,

где Т_Я - электромагнитная постоянная времени якоря, с;

Т_М - электромеханическая постоянная двигателя, с;

w - угловая скорость, с^-1;

K_Д - коэффициент передачи электродвигателя, 1/сВ;

U_Д - напряжение якоря, В.

Передаточная функция электродвигателя постоянного тока

(колебательное звено)

Механический редуктор

Передаточная функция механического редуктора

Ходовой винт

Передаточная функция ходового винта

Процесс резания

Передаточная функция процесса резания:

W=К_­Р / (Тр+1)

где К_р – коэффициент резания

Т_р – постоянная времени стружкообразования, с.

K_Р = K_РS ·K_Pt · K_Pост ,

Сила резания при точении.

;

где: С_Р – постоянный коэффициент, зависящий от свойств

обрабатываемого материала

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, мм/сек.

K_РS = P_S / S – составляющая коэффициента резания по подаче;

K_Pt = P_t / t – составляющая коэффициента резания по глубине;

K_Pост – составляющая коэффициента резания от прочих параметров резания.

Эквивалентная упругая система станка

,

где ω₀ - собственная частота колебаний, с-1 ;

- коэффициент затухания колебаний;

у - деформация упругой системы станка, мм;

С - жесткость упругой системы станка, Н/мм;

P_ВХ - входной силовой параметр, Н.

Передаточная функция эквивалентной упругой системы станка

(колебательное звено)

Тиристорный усилитель-преобразователь

,

где: Т_ТП – постоянная выхода тиристорного преобразователя, с;

U_вых – выходное напряжение, В;

U_вх – входное напряжение, В;

К_ТП – коэффициент передачи (усиления).

Преобразователь линейного перемещения

,

где: U_вых – выходное напряжение преобразователя, В;

K_n – коэффициент передачи, В/мм;

S_вх – входное перемещение, мм.

В соответствии с заданием в качестве исходных данных примем следующие параметры.

Исходные данные

Таблица

ТЭУ , с	КЭУ	ТТП , с	КТП		КР	ТЯ , с	ТМ , с		КД , 1/сВ	К n , B/H	ТР , с	СРУ	ХРУ	УРУ		V, м/мин	n
0	300	0,05	13		0,02	0	0,33		1,3	3·10-3	0	4·103	1,0	0,7		180	0,2
t0, мм				КV				w0, 1/с							С, Н/мм
3,0				1,2				180			0,7				4·104

Подставляя исходные данные, получим:

У: ;

Д: ;

;

P:

ХВ:

ПР: W_ПР = К_­Р / (Т∙р+1);

K_P = K_PS ∙ K_Pt;

K_PS = P / S; K_Pt = P / t;

P =

; ;

P_Y = 4∙10³ ∙ 3¹∙32,3^0,7∙180^0,2∙1,2= 462∙10³;

P_X = 462∙10³/2,5= 184,8∙10³;

P =

K_PS = 497,5∙10³ / 32,3 =15,4 ∙10³;

K_Pt = 497,5∙10³ / 3 = 165,8∙10³;

K_P = 15,4 ∙10³ ∙165,8∙10³ =2553∙10⁶;

W_ПР =

УСС: W_УСС=;

ТП: ;

ПЛП: W_ПЛП = K_П = 3∙10^-3;