Станки с числовым программным управлением
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?еют вид, представленный на рис. 1.12. Уравнение линейной механической характеристики двигателя с отрицательной жесткостью может быть записано как
Рисунок 1.12 - Механические характеристики и графики переходных процессов w(t) и M(t) при линейной зависимости w(М)
(1.17)
или
(1.18)
где - жесткость механической характеристики; для линейной характеристики
.
Подставив полученное уравнение в уравнение движения привода, после простых преобразований получим:
(1.19)
Выражение в правой части представляет собою wкон. Обозначив коэффициент перед производной через Тм, запишем:
(1.20)
Теперь подставим в уравнение движения (1.13) вместо выражение и получим
(1.21)
Итак, мы обнаружили, что в рассматриваемом переходном процессе, как для скорости, так и для момента справедливо одинаковое уравнение вида
,(1.22)
то есть линейное неоднородное дифференциальное уравнение с постоянной правой частью.
Коэффициент при производной
(1.23)
называют электромеханической постоянной времени.
Рисунок 1.13 - определение электромеханической постоянной времени Тм Для выяснения смысла этой величины рассмотрим условный привод с характеристикой, показанной на рис. 1.13. Определив время разгона такого привода
(1.24)
замечаем, что оно выражается так же, как Тм. В связи с этим можно считать, что электромеханическая постоянная времени Тм представляет собою время, за которое привод разогнался бы вхолостую до w = w0 под действием момента короткого замыкания.
2. Практическая часть
В данной части курсового проекта мы будем строить систему управления точного позиционирования скользящей части стола металлообрабатывающего станка
.1 Построение структурной схемы АЭП
Данная структурная схема имеет вид:
Рисунок 2.1 - структурная схема электропривода.
Схема состоит из следующих элементов:
панель управления;
ПД-регулятор;
ДПТ;
редуктор;
стол;
обратная связь по току с отсечкой;
Функциональная часть;
датчик линейного перемещения.
Далее приведено описание работы системы
С панели управления сигнал поступает на функциональную часть, которая, в свою очередь, регулирует работу ДПТ для необходимого нам состояния. Система оснащена двумя обратными связями, которые измеряют и подают на функциональную часть значения. Вся система работает на напряжении 110 В, поэтому в ней отсутствуют усилители и преобразователи.
Рассмотрим все части системы в отдельности:
Панель управления. На панели управления находятся кнопки включения и выключения.
Функциональная часть. Она включает в себя сумматор и ПД-ругелятор. ПД-регулятор мы используем из-за того, что стол описывается реально-интегрирующим звеном. Сумматор работает как сравнивающий элемент, он сравнивает значения, которые поступают с обратных связей с задающим воздействием и выдает сигнал ошибки.
Обратные связи:
. Обратная связь по току включает в себя амперметр и звено нечувствительности, для использования тока с отсечкой.
. Обратная связь, которая контролирует положение стола будет оснащена реостатным датчиком, так как он более точный и позволяет измерить отрицательное перемещение.
Редуктор. Позволяет преобразовать угловое перемещение в линейное перемещение. Двигатель постоянного тока - 4ПО100L1 работает на напряжении 110 В, поэтому в схеме отсутствуют преобразователи и усилители. Рейка является исполнительным механизмом нашей системы.
.2 Синтез математической модели объекта
Проанализировав нашу систему с ее объектом управления, мы пришли к выводу, что входным воздействием является момент на двигатель Mд(t), а в роли выходной величины выступает перемещение рейки x(t).
?F(t)=ma(t)(2.1)
где;
;
Fg(t) - сила, развиваемая двигателем,
;
- сила трения
;
- момент двигателя;
- радиус барабана, м;
- коэффициент трения, .
Преобразуем нашу формулу по Лапласу и найдем передаточную функцию.
(2.2)
(2.3)
.3 Расчет параметров ДПТ
Сопротивление обмотки якоря определяется по закону Ома для участка цепи:
(2.4)
(Ом)
Индуктивность обмотки якоря:
(2.5)
(Гн)
Индуктивность обмотки возбуждения:
(2.6)
(Гн)
Взаимная индуктивность между цепью якоря и цепью обмотки возбуждения:
(2.7)
(Гн)
Потери мощности ДПТ складываются из механических потерь и электромагнитных потерь.
Механические потери определяются от номинальной мощности ДПТ:
(2.8)
(Вт)
Коэффициент вязкого трения:
(2.9)
Коэффициент сухого трения:
(2.10)
2.4 Построение в MatLab релейной схемы управления
Рисунок 2.2 - релейная схема управления электроприводом
Промоделировав полученную схему, мы получили:
Рисунок 2.3 - угловая скорость вращения ротора
Двигатель разгоняется до скорости 10 рад/сек за четыре этапа, время регулирования t=30.5с.
Рисунок 2.4 - ток якоря
Пусковой ток достигает значения 4.7 А .
Рисунок 2.5 - график переходного процесса электропривода
Рисунок 2.6 - механическая характе