Анализ процесса резания, как объекта управления.

Анализ процесса резания можно провести следующим образом в несколько этапов:

1. Определение состава выходных координат ПР, в качестве которых можно взять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, уровень шероховатости обработанной поверхности, износ инструмента, скорость резания и др.

2. Выбор выходной координаты, наиболее эффективно действующей на процесс резания. За выходную координату возьмём оптимальную температуру в зоне резания, которой соответствует минимальный износ инструмента, максимальное качество ПР и др.

3. Математическое описание ОУ: уравнение (1) отражает влияние выходной координаты от различных воздействий , , :

(1)

4. Определение ограничений, в которых должен действовать ПР. Это ограничение: скорость может регулироваться только вниз от номинальной, т.е. уменьшать входную координату процесса резания.

5. Определение состава управляющих координат(УК). На выходную координату оказывают влияние глубина резания , подача и скорость .

6. Выбор управляющей координаты из состава УК, оказывающей наибольшее влияние на выходную координату. Из уравнения (1) видно, что скорость эффективно влияет на температуру резания. Поэтому управляющая координата – .

7. Определение состава возмущений. По условию, на ПР в качестве возмущения действует изменение величины снимаемого припуска в пределах max – min. Величина так же является возмущением, т.к. она колеблется из-за напряжения сети на ( ) заданного.

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

8. Определение диапазона изменения возмущений. tп изменяется в пределах от 0,5 до 0,8 мм., т.е. Δ = 0,3 мм; колеблется на ( ) заданного, т.е. изменяется в пределах от 17 до 22 м/мин, поэтому м/мин.

9. Определение отклонения выходной координаты при совместном действии возмущений. Температура в зоне резания будет изменяться в пределах:

,

,

,

87,93, , %

Реальное отклонение выходной координаты гораздо больше требуемого 5 , а потому необходим синтез САР выходной координаты.

Разработка структурной схемы сар.

Структурную схему составим на основании функциональной схемы и схемы на рис. 1. Структурная схема неизменяемой части САР будет включать в себя все элементы САР, кроме корректирующих устройств.

Преобразователь энергии. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени Т₁ и Т₂. Его передаточная функция имеет вид:

, значения постоянных времени даны в таблицах, коэффициент В, 11 .

Тогда

ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени , тогда

, =0,0

, 0,0267

Датчик обратной связи (ДУ),

,

Процесс резания (ПР) описывается уравнением (1):

Зависимость температуры в зоне резания от подачи имеет вид:

, ,

при 0,65 мм.

Рис. 3. Зависимость температуры в зоне резания от скорости.

Уравнение касательной имеет вид: ;

;

;

;

11,646, при V = 20 м/мин.

Линеаризовав эту зависимость, получим: , берём K₁ = 11,646.

Линеаризуем уравнение (1), с целью – получения коэффициента передачи при действии возмущении t_п:

, .

Уравнение касательной имеет вид:

;

;

;

;

91,446, при t_п = 0.65 мм.

Рис. 4. Зависимость температуры в зоне резания от глубины резания.

Линеаризовав эту зависимость, получим: , берём K₂= 91,446.

Процесс резания можно представить в виде следующей схемы:

Рис. 5. Структурная схема САР.

Двигатель. Электрический двигатель состоит из двух частей: электрической и механической.

Рис. 6.Структурная схема двигателя.

Уравнение электрического равновесия:

Уравнения механической части:

2,25*10^-3/0,065=0,03462;

, где = = 78,5 рад/с, 110В,

кг·м², А;

1,335 В с/рад 0,224 Н·м/А

;

0,749.

Рис.6.1. ЛАХ и ЛФХ двигателя.

Усилитель УС. Является безинерционным звеном, его передаточную функцию находим из условия:

,

, где =0.694 %, = 12,1 % ( 12,1%), тогда

(12,1-0,694)/0,694=16,435;

.