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 координатыот 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, подачаи скорость.

6. Выбор управляющей координатыиз 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 пределахmax–min. Величинатак же является возмущением, т.к. она колеблется из-за напряжения сети на ()заданного.

Учитывая 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, поэтомум/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 требуемого5, 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, коэффициентВ,11 .

Тогда

ПУявляется 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, приV= 20 м/мин.

Линеаризовав эту зависимость, получим: , берёмK₁= 11,646.

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

,.

Уравнение касательной имеет вид:

;

;

;

;

91,446, приt_п= 0.65 мм.

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

Линеаризовав эту зависимость, получим: , берёмK₂= 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;

.