Referat.me

Название: Система автоматического управления стабилизации уровня вибраций

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Промышленность и производство

Размер файла: 273.21 Kb

Скачать файл: referat.me-300776.docx

Краткое описание работы: Построение элементарной схемы и исследование принципа работы системы автоматического управления, ее значение в реализации способа поднастройки системы СПИД. Основные элементы системы и их взаимосвязь. Анализ устойчивости контура и его оптимальных частот.

Система автоматического управления стабилизации уровня вибраций

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Расчетно-графическая работа по ТАУ

«САУ стабилизации уровня вибраций»

Тольятти 2006


Содержание

1. Функциональная схема системы

2. Порядок работы системы

3. Структурная схема контура

4. Анализ устойчивости контура

5. Переходный процесс

6. Определение оптимальных частот работы контура

Список используемой литературы


1. Функциональная схема системы

Рис. 1

1 – деталь

2 – патрон передней бабки

3 – механизм зажима задней бабки

4 – резец

5 – резцедержатель

6 – устройство измерения теромо-ЭДС

7 – блок выделения переменной составляющей теромо-ЭДС

8 – усилитель

9 – фильтр выделения частоты автоколебаний f1

10 – блок управления

11 – задающее устройство

12 – механизм натяжения детали

13 – механизм импульсного изменения управляемой растягивающей силы

2. Порядок работы системы

На чертеже представлена структурная схема системы автоматического управления, посредством которой реализуется способ поднастройки системы СПИД.

Предварительно деталь 1 устанавливается в патроне 2 передней бабки и зажимает ее. Второй конец детали 1 , обращенный к задней бабке, зажимают в механизме 3 зажима. К детали 1 подводят резец 4 и настраивает его на требуемый размер. Включают привод главного движения станка, приводят во вращение деталь 1 и осуществляют резание, затем начинают обработку. Одновременно с блока 10 управления подают сигнал на механизм 12 натяжения детали 1 и предварительно нагружают ее начальной растягивающей силой для увеличение жесткости системы СПИД. В процессе обработки устройством 6 измеряют термо-ЭДС естественной термопары резец-деталь и с помощью блока 7 выделяют переменную составляющую термо-ЭДС, несущую информацию о вынужденных колебаниях системы деталь-резец. Так как глубина резания из-за малой жесткости детали является величиной переменной по диаметру детали и ее длине, то термо-ЭДС пропорциональна глубине резания, т.е. частота и амплитуда переменной составляющей термо-ЭДС пропорциональна частоте вращения детали и амплитуде относительных колебаний деталь-резец в зоне резания. Сигнал, пропорциональный переменной составляющей термо-ЭДС, усиливают в усилителе 8 и подают на фильтр 9 , где выделяют сигналы f1 и ω2 , соответственно пропорциональные автоколебаниям и вынужденным колебаниям, и подают их на блок 10 управления. С задающего устройства в зависимости от размеров обрабатываемой детали и режимов обработки вводится коэффициент кратности вынужденных колебаний (имеющий четные значения 2, 4, 6… n). Сигнал с блока 10 управления поступает на механизм 13 импульсного изменения управляемой растягивающей силы, который воздействует с частотой ω1 = kω2 , кратной частоте вращения детали, на зажатый в механизме 3 конец детали. Импульсы управляемой растягивающей силы прикладывают в момент прохождения максимальной амплитуды биения детали через вершину резца и при повороте ее на угол, пропорциональный коэффициенту кратности частоты вынужденных колебаний детали, при этом вносят корректирующую поправку в относительное положение резца и детали при резании.

Способ опробован на станке 1А 616 со встроенной автоматически управляемой задней бабкой. В пиноль каждой встраивается гидравлический сервопривод, управляемый от электронного блока управления с учетом заданного воздействия. Обрабатываемая деталь имеет следующие параметры: длина 450 мм., диаметр 20 мм. Оба конца детали зажимаются специальными патронами с учетом действия на них сил растяжения. Режимы резания: скорость резания 15–19 м/мин., глубина резания 0,25–0,75 мм., подача 0,054–0,11. Начальный эксцентриситет заготовки 0,320–3,350 мм. Геометрия инструмента φ=45°, γ=5°, α=5°, твердосплавная пластинка Т15К6. Начальное осевое усилие растяжения 50 кг.

Точность обработки повышается в 4–4,75 раза в зависимости от режимов резания, геометрических размеров заготовки и точки зоны обработки. Точность обработки в центре заготовки повышается максимально в 3,5–4 раза. С увеличением отношения длины заготовки к диаметру точность повышается.

При растяжении собственная частота детали растет на 10–20%, т.е. происходит смещение спектра частот в сторону их возрастания и одновременно уменьшаются амплитуды колебаний по соответствующим формам. Последнее позволяет повысить виброустойчивость системы СПИД в 2–2,35 раза, что приводит к увеличению производительности на 40–45%.

Импульсное приложение растягивающей силы приводит к уменьшению величины силы растяжения в 6–8 раз, уменьшению мощности механизма растяжения на 60%. Кратность частот импульсов растягивающей силы частоте вращения детали позволяет получить резонансный режим работы.

Указанный способ поднастройки системы СПИД обеспечивает повышение точности поднастройки и обработки, расширяет технологические возможности, уменьшает величину силы растяжения при том же эффекте, корректирующее воздействие осуществляют на упругую систему СПИД, что упрощает процесс поднастройки.

3. Структурная схема контура

На рис. 2 показана структурная схема первого контура САУ стабилизации уровня вибрации.

Рис. 2.

Передаточные функции звеньев контура:

W1 (p)=0,3

W2 (p)=0,25

W3 (p)=0,5

W4 (p)=0,1

W5 (p)=0,3

W6 (p)=0,65/(0,1p+1)

W7 (p)=0,6

W8 (p)=0,8

W9 (p)=0,22/(0,6p+1)

W10 (p)=0,7

W11 (p)=0,3

W12 (p)=0,1

4. Анализ устойчивости контура

Передаточная функция разомкнутого первого контура:

Выделяем вещественную и мнимую части:

Исходя из полученных зависимостей, строим характеристики контура: АФЧХ, ФЧХ и АЧХ.

АЧХ:

ФЧХ:




Анализируя АФЧХ, приходим к выводу, что по критерию устойчивости Найквиста первый контур данной САУ устойчив, т. к. годограф не пересекает отрезок вещественной оси (– ∞; -1).

5. Переходный процесс

Построим переходную характеристику контура:

U(ω)замкн =

Построим график разности заданной и текущей функции А(t), учитывая, что


С помощью переходной характеристики и графика A(t) определяем время быстродействия звена. В данном случае оно равно времени, при котором h(t)=h(∞) + / – 5%.

Время быстродействия звена: tб = 2,3.

6. Определение оптимальных частот работы контура

Для этого необходимо построить АФЧХ для передаточной функции ошибки.


Анализируя АФЧХ функции ошибки, определяем, что оптимальной частотой работы контура ωопт.=0,1.

Похожие работы

  • Система стабилизации скорости подачи лесопильной рамы

    Контрольная работа №1А. «Система стабилизации скорости подачи лесопильной рамы». Задание 1. Для контура, соответствующего варианту задания, начертить функциональную схему системы автоматического регулирования. Описать принцип ее действия. Определить из каких динамических звеньев состоит исследуемая САР.

  • Расчет параметров САУ

    Цель выполнения курсовой работы – приобретение практических навыков проектирования, расчета параметров САУ и исследования их устойчивости. Тема курсовой работы –

  • Гармоническая линеаризация

    Метод гармонического баланса (гармонической линеаризации) как один из распространенных инженерных методов. Определение наличия предельных циклов, их параметров и устойчивости. Условия гармонического баланса. Системы с мягким и жестким возбуждением.

  • Расчет структурной схемы системы автоматического управления

    Определение передаточной функции разомкнутой системы, стандартной формы ее записи и степени астатизма. Исследование амплитудно-фазовой, вещественной и мнимой частотных характеристик. Построение годографа АФЧХ. Алгебраические критерии Рауса и Гурвица.

  • Расчет тиристорного электропривода

    Функциональная схема тиристорного электропривода. Расчет контура тока. Определение общей передаточной функции. Характеристическое уравнение. Исследование запаса устойчивости и быстродействия по переходным и логарифмическим частотным характеристикам.

  • Расчет системы автоматического управления

    Расчет и структурная схема передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы автоматического управления (САУ) относительно входного воздействия. Формулы для мнимой и вещественной компоненты. Графики логарифмических амплитудной и фазовой характеристик.

  • Критерии устойчивости систем

    Методика определения устойчивости системы по алгебраическим (критерии Рауса и Гурвица) и частотным критериям устойчивости (критерии Михайлова и Найквиста), оценка точности их результатов. Особенности составления передаточной функции для замкнутой системы.

  • Анализ качества работы системы автоматического регулирования в переходном и установившемся режимах

    Амплитудно и фазо-частотная характеристика разомкнутой системы по передаточным функциям. Переходная характеристика системы по вещественной частотной характеристике замкнутой системы. Качество работы системы в переходном и установившемся режимах.

  • Проект системы автоматического управления температуры печи

    Особенности системы автоматического управления температуры печи, распространенной в современном производстве. Алгоритм системы управления температуры печи. Устойчивость исходной системы автоматического управления и синтез корректирующих устройств.

  • Анализ системы автоматического регулирования разрежения в топке

    Котел как объект управления, разрежение воздуха внутри топки как регулируемая величина. Составление структурной схемы. Определение передаточных функций системы по управляющему воздействиям и для ошибок по этим воздействиям. Анализ устойчивости системы.