Введение

Дисциплина «Теория автоматического управления технологическими процессами» является базовой для бакалавров, обучающихся по направлению 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Целью дисциплины является выработка элементов компетенций ПК-4 Государственного стандарта направления подготовки бакалавров 15.03.04, в соответствии с которой студент должен обладать способностью участвовать в постановке целей проекта (программы), его задач при заданных критериях, целевых функциях, ограничениях, в разработке проектов изделий с учетом технологических, конструкторских, эксплуатационных и управленческих параметров, в разработке средств и систем автоматизации, контроля, испытаний, управления процессами в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации расчетов и проектирования.

Технологический процесс (ТП) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. В данных методических указаниях к предметам труда относят заготовки и изделия.

Одним из элементов ТП изготовления деталей является процесс резания металла.

В связи с этим в курсовой работе разрабатывается система автоматического регулирования процесса резания металла.

В соответствии с квалификационной характеристикой студенты должны уметь производить синтез замкнутых систем автоматического управления (систем автоматического регулирования (САР)) объектов машиностроения.

Целью курсовой работы является применение теоретических знаний и приобретение умений, получение навыков представления процесса механической обработки металла как объекта управления (ОУ); апробация знаний анализа и синтеза САР с заданными показателями качества.

Задачами курсовой работы являются анализ и синтез САР с заданными показателями качества.

Студентам впервые предстоит решать задачу анализа и синтеза САР с заданными показателями качества, поэтому требуется глубокое понимание следующих принципов:

– работы замкнутых систем автоматического управления,

– идентификации элементов систем автоматического управления типовыми динамическими звеньями,

– анализа устойчивости САР,

– выбора типа корректирующих устройств,

– построения переходной функции,

– анализа качества выходной координаты САР.

1. Порядок выполнения и рекомендации по выполнению курсовой работы

1.1. Порядок выполнения курсовой работы

1. Произвести анализ исходных данных, разработать функциональную схему САР согласно заданию.

2. Произвести анализ процесса резания металла (ПР) как ОУ.

3. Произвести постановку задачи разработки САР.

4. Разработать структурную схему САР выходной координаты ОУ.

5. Произвести анализ устойчивости некорректированной САР выходной координаты ОУ.

6. Произвести синтез САР выходной координаты ОУ с заданными показателями качества.

7. Построить переходные функции выходной координаты САР по управляющему и возмущающим воздействиям, дать анализ качества САР по виду переходных функций.

При выполнении работы рекомендуется воспользоваться операторным методом решения дифференциальных уравнений. Анализ и синтез САР целесообразно произвести методом логарифмических частотных характеристик. При получении статических характеристик звеньев рекомендуется воспользоваться методом замороженных коэффициентов.

Для анализа, синтеза и получения переходных процессов САР следует воспользоваться пакетом прикладных программ «Simulink Matlab». При пользовании ЭВМ необходимо уметь интерпретировать результаты, полученные при помощи ЭВМ.

Измерение выходных координат ПР представляет значительные трудности, поэтому для более глубокого понимания способов измерения выходных координат ПР и математического описания измерительных систем целесообразно воспользоваться [1, 2, 3].

ПР, описанный в задании математическими выражениями, следует представить в виде одномерного ОУ, определив для звена ПР схемы (рисунок 2), что является управляющим воздействием X, что является выходной координатой Y, что является возмущающими воздействиями f, что является входными параметрами F, составить для ОУ структурную схему.