Міністерство освіти і науки україни

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Кафедра автоматики та електропривода

Методичні вказівки

до виконання курсового проекту

із дисципліни

“ЕЛЕКТРОПРИВІД І АВТОМАТИЗАЦІЯ

ВЕРСТАТІВ АВТОМАТІВ”

на тему: “Проектування позиційної стежучої системи

з цифровим програмним керуванням”

Для студентів спеціальності 7.092203 “Електромеханічні системи автоматизації та електропривод” денної та заочної форм навчання

Полтава 2010

Методичні вказівки до виконання курсового проекту із дисципліни “Електропривід і автоматизація верстатів автоматів” на тему: “Проектування позиційної стежучої системи з цифровим програмним керуванням” для студентів спеціальності 7.092203 “Електромеханічні системи автоматизації та електропривод” денної та заочної форм навчання. – Полтава: ПолтНТУ, 2010. – 54 с.

Укладач:

М.В. Пугач, старший викладач;

Відповідальний за випуск: М.В. Галай, завідувач кафедри автоматики та електропривода,

доктор технічних наук, професор

Рецензенти:

О.В. Шульга, кандидат технічних наук, доцент;

О.В. Шефер, кандидат технічних наук, доцент

Затверджено науково-методичною радою

університету

Протокол № 6 від 27 травня 2010 р.

Редактор Я.В. Новічкова

45.19.18.01

Вступ

Позиційні електроприводи (ЕП) переміщують робочий інструмент або оброблювану деталь з одного положення в інше за заданою програмою з необхідною точністю. Вони застосовуються в промислових роботах, збірних автоматах, деревообробних верстатах, у верстатах з числовим програмним керуванням (ЧПК) (координатно-розточних, координатно-свердлильних, токарних, стругальних, фрезерних, шліфувальних та інших).

Головне, що характеризує позиційні ЕП - це точність відпрацювання заданого програмою переміщення або точність зупинки в заданій позиції. При цьому, як правило, важлива не траекторія руху, а факт досягнення об’єктом заданої координати з максимально можливою швидкістю. Однак, вимога сталості швидкості переміщення (при широкому діапазоні її зміни), збільшення точності контрольованого переміщення, бажання утримати об’єкт у заданій позиції після її досягнення, не зважаючи на можливий вплив зовнішніх збурень, приводить до необхідності використання в позиційних ЕП високоточних слідкуючих систем систем (СС).

Позиційна система може бути або розімкненою, або замкненою. В розімкнених системах використовуються крокові двигуни. Переміщення виконавчого пристрою в цьому випадку залежить від числа імпульсів, поданих на обмотку двигуна, а точність оброблення позиції не контролюється.

Позиційний ЕП, який має замкнену структуру , саме і являє собою позиційну стежучу систему (ПСС). З виконавчим пристроєм зв’язується датчик переміщення, і керування двигуном ведеться за розузгодженням між заданим та дійсним значенням позиції. Двигун зупиняється як тільки розузгодження буде відпрацьоване (дорівнюватиме нулю). Тим самим забезпечується контроль точності позиціювання. При відпрацюванні заданого переміщення можливе також регулювання швидкості або зміна регульованої швидкості в процесі робочих рухів.

Цикл роботи ПСС з цифровим програмним керуванням (ЦПК) (або скорочено ПССПК) складається із таких етапів:

1. програмне задання позиції або величини переміщення;

2. контроль переміщення або установлення в задану позицію;

3. точна зупинка в заданій позиції.

У ПСС застосовуються як двигуни постійного струму, так і двофазні асинхронні двигуни (при відносно малих рівнях потужності). В даному посібнику розглядається задача проектування ПССПК. Функціональні блок-схеми ПССПК містять цифрову (ЦЧ) і аналогову (АЧ) частини

(рис. В1).

Цифрова частина системи виконує обробку введеної в ППС цифрової інформації і, на основі цього оброблення, керує виконавчою (аналоговою) частиною як в організації відпрацювання величини переміщення, так і в заданні необхідних режимів роботи системи. До цифрової частини ПССПК відносяться: пристрій зрівнюваня (ПЗ), датчик зворотнього зв’язку (ДЗЗ), перетворювач аналог-цифри (АЦП) (при використанні аналогового ДЗЗ), регістр різниці і обмеження (РРО), перетворювач цифри-аналог (ЦАП).

Вхідний сигнал ПСС - задане значення кута позиціювання , яке поступає від програмного пристрою у вигляді двійкового коду N_. На виході АЦП виробляється цифровий сигнал N_, який відповідає моментальному значенню регульованої величини  кута повороту виконавчого валу в тактові моменти часу.

У кожному тактовому інтервалі ПЗ виробляє сигнал розузгодження  у вигляді двійкового коду N_. Протягом тактового інтервалу РРО фіксує сигнал розузгодження N_ ³ зменшує його розрядність, приводячи її у відповідність до розрядності ЦАП.

На виході ЦАП виробляється аналоговий сигнал, який являє собою вхідний сигнал для АЧ.

До аналогової (виконавчої) частини ПССПК відносяться: попередній підсилювач (ПП), підсилювач потужності (ППТ) двигун (Д), редуктор (Р). Крім того, можуть використовуватися різні коригувальні пристрої, зворотні зв’язки (наприклад, ланка зворотнього зв’язку за швидкістю двигуна ЗЗ_, ланка зворотньго зв’язку за струмом двигуна ЗЗ_), модулятор та інші елементи.

Інтегрувальна ланка введена для можливості переходу при дослідженні системи від швидкостіобертання валу двигуна до величини кута  повороту цього валу. Оскільки вони зв’язанні відношенням = dj /dt , то

Збудженням ПСС є статичний момент на валу двигуна М_с.