Анализ САУ бесцентрово-шлифовального станка

Аннотация

В работе проводится анализ САУ бесцентрово-шлифовального станка. По заданной конструктивной схеме САУ разрабатывается её функциональная схема. На основе известных дифференциальных уравнений звеньев – усилитель-преобразователь, электрический двигатель постоянного тока, редуктор, винтовая пара, усилитель, измеритель перемещения – составляются их передаточные функции. Разрабатывается структурная схема САУ и проводится анализ её устойчивости по критериям: Гурвица, Михайлова, Найквиста. Рассчитывается переходная характеристика замкнутой САУ и проводится анализ её качества. По заданной частоте среза ЛАХ разомкнутой САУ методом логарифмических частотных характеристик производится коррекция динамических свойств САУ с наделением её астатизмом первого порядка. Определяется алгоритм последовательного корректирующего звена в виде его передаточной функции. Рассчитывается переходная характеристика скорректированной САУ.

Работа выполнена на 22 страницах.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….5

1.  Исходные данные. Конструктивная схема САУ бесцентрово-шлифовального станка……………………………………………...…….7

2.  Разработка функциональной схемы САУ………………………………..9

3.  Математическое описание звеньев САУ………………………………...9

4.  Разработка структурной схемы и вывод необходимых передаточных функций...…………………………………………………………………11

5.  Анализ устойчивости по критерию Гурвица…………………………...13

6.  Анализ устойчивости по критерию Михайлова…………………….….15

7.  Анализ устойчивости по критерию Найквиста…………………….......16

8.  Расчёт и построение переходной характеристики нескорректированной САУ……………………………………………………………….……….17

9.  Синтез последовательного корректирующего звена…………………..19

10.  Расчёт и построение переходной характеристики скорректированной САУ………………………………………………………………………..20

Заключение…………………………………………………………………...21

Перечень использованных источников…………………………………….22

Введение

Целью данной курсовой работы является изучение методов составления функциональных схем САУ, вывода передаточных функций  её звеньев, построение структурных схем САУ и их преобразований, а также привитие навыков применения критериев устойчивости в учебно-исследовательской работе, навыков расчетов и построений переходных и частотных характеристик САУ и синтеза коррекции с целью обеспечения требуемых показателей качества. Данные цели достигаются на основе решения таких задач как: Разработка линеаризованной математической модели САУ бесцентрово-шлифовального станка, вывода передаточной функции замкнутой системы и анализа характеристического полинома передаточной функции замкнутой системы в отношении исследования устойчивости САУ по упомянутым критериям, расчет и построение переходных процессов (переходной характеристики с помощью пакета MathCAD), синтез последовательной коррекции по логарифмическим частотным характеристикам разомкнутой системы.

Вариант курсовой работы №14.

Исходные данные сведены в таблицу:

1  Исходные данные. Конструктивная схема САУ бесцентрово-шлифовального станка

Рис.1

Бесцентpово-шлифовaльный станок (рис.1) состоит из шлифовальной бабки со шлифовальным кругом 1, подвижной бабки 2 с ведущим кругом 3, привода подачи, в который входит электродвигатель 4, редуктор 5 и винтовая пара б. Заготовка 7 в зоне обработки базируется на наклонной поверхности ножа 8 и поверхности ведущего круга 3 и за счет наклона оси последнего ей передаётся продольное движение подачи (перпендикулярно к плоскости рисунка). Таким образом, диаметр шлифуемого изделия 7 зависит от расстояния между ведущим кругом 3 и шлифовальным кругом 1 на уровне, определяемом ножом 8. Это расстояние в процессе работы станка может изменяться как в результате изменения силы резания или износа абразивных кругов, так и под влиянием других факторов. Рассматриваемая САУ предназначена для автоматического регулирования (стабилизации) размера обрабатываемой заготовки.

САУ состоит из преобразователя перемещения 9 (например, индуктивного измерительного прибора перемещения, оснащенного наконечником из твердого сплава или алмаза), усилителя 10, сравнивающего устройства 11 и усилителя-преобразователя 12. Усилитель-преобразователь 12 (например, тиристорный или транзисторный) предназначен для питания двигателя постоянного тока 4 и составляет вместе с последним регулируемый комплектный электропривод. При работе системы на вход сравнивающего устройства 11 подается напряжение U3, которое отвечает в определенном масштабе требуемому размеру заготовки 7. На второй вход устройства 11 поступает напряжение U0, пропорциональное фактическому размеру заготовки 7. Это напряжение вырабатывается измерительным прибором перемещения 9 и усилителем 10. Напряжение погрешности δU через усилитель-преобразователь 12 воздействует на управляемый двигатель 4, который через редуктор 5 и винт 6 перемещает подвижную бабку 2 в ту или иную сторону с целью устранения погрешности. Рассмотрим функционирование САУ. Пусть, например, в результате изнашивания шлифовального круга или по любой другой причине диаметр шлифуемой заготовки стал превышать требуемый. B этом случае напряжение от преобразователя 9 и исходное напряжение электронного усилителя 10 уменьшаются и нарушаются условия равновесия системы, т.е. погрешность увеличивается. Двигатель 4 перемещает подвижную бабку 2 вперед, в направлении уменьшения диаметра шлифуемой заготовки. Если диаметр заготовки уменьшился, то система автоматически действует в противоположную сторону, стабилизируя размер. Поскольку сигнал обратной связи поступает от обрабатываемой детали в процессе шлифования, то, как объект управления, в САУ входит процесс резания в замкнутой технологической системе станка.

2  Разработка функциональной схемы САУ

На основе описания принципа работы установки и связей между звеньями, описанными в пункте 1, составим функциональную схему САУ:

Рис.2

3  Математическое описание звеньев САУ

Для того, чтобы иметь возможность выполнять все необходимые расчеты, прежде всего, нужно найти передаточные функции всех элементов системы, отражающие в динамике математическую зависимость между их входными и и выходными величинами

Для составления математического описания звеньев САУ воспользуемся