Федеральное агентство по образованию

Уфимский государственный авиационный технический

университет

Кафедра АТС

Курсовая работа

по дисциплине «Интегрированные системы проектирования и управления»

на тему

«Адаптивная система управления процессом резания»

Выполнил: гр. АТП-425

Проверил: Лютов А.Г.

Уфа, 2006г

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

по дисциплине "Интегрированные системы проектирования и управления"

Выдано студенту ___ ._____________________________группы ____АТП-425_________2006 г.

Срок сдачи работы: 16 неделя.

Тема работы: Синтез адаптивной системы управления _____________________________________________________________________________

Исходные данные к работе:

Структура и параметры основного контура системы определяются данными своего варианта из курсового проекта по теории управления_______________________________________________________________________________

Требования к содержанию работы:

1. Анализ технологического процесса, аппарата, автономной технической системы как обьекта управления (ОУ);

- определение входных и выходных переменных, возмущающих воз­действий и каналов управления;

- определение цели управления;

2. Определение структуры основного контура системы;

3. Определение математической модели ОУ и управляющего устройс­тва основного контура;

4. Обоснование необходимости применения адаптивного управления;

5. Выбор класса адаптивной системы управления (АдСУ);

6. Разработка структурной схемы АдСУ;

7. Выбор метода и алгоритма адаптивного управления;

8. Разработка функциональной схемы АдСУ;

9. Синтез АдСУ (расчет элементов контура адаптации);

10. Моделирование АдСУ на ЭВМ;

11. Выводы о качестве работы АдСУ по результатам моделирования.

Требования к оформлению работы:

1. Текстовая часть - пояснительная записка объемом 20-25 листов формата А4, оформленная в соответствии с требованиями СТП УГАТУ 002-98.

2. Графическая часть должна в общем случае включать:

• теоретический чертеж модели объекта управления;

• структурную электрическую схему АдСУ;

• схему алгоритма управления;

• графики переходных процессов в основном контуре и процессов настройки АдСУ;

Задание выдал _________________ (подпись)

Содержание Введение…………………………………………………………………………….4

1. Анализ технологического процесса как объекта управления………………5

2. Определение структуры основного контура системы………………………7

3. Определение математической модели объекта управления………………..8

4. Обоснование необходимости применения адаптивного управления………………………………………………………………………..11

5. Выбор класса адаптивной СУ………………………………………………...12

6. Синтез АдСУ…………………………………………………………………..12

7. Моделирование АдСУ на ЭВМ………………………………………………14

8. Вывод о качестве работы АдСУ по результатам моделирования………….18

Заключение…………………………………………………………………………19

Список литературы…………………………………………………………………20

Введение

В настоящее время наибольшее распространение получили системы управления по силовым параметрам (координатами) процесса резания (силам, моменту, мощности).

Несмотря на продолжительный период многочисленных исследований по созданию САУ силовыми координатами процесса резания проблемы построения надежных, удовлетворяющих требованиям автоматизированного производства этих систем не решены.

Основными причинами такого состояния являются:

1. Отсутствие требуемого качества (прежде всего по надежности, быстродействию, точности) датчиков текущей информации о силовых координатах.

2. Связанное с первой причиной отсутствие исследований по разработке алгоритмов управления процессами резания в условиях их существенной нестабильности (резкие колебания припусков заготовки, прерывистое резание при фрезеровании, точение поверхностей с отверстиями и пазами).

Регулирование силовыми координатами процесса резания обычно осуществляется изменением сечения среза (s*t). Наиболее чувствительны силы резания к изменению глубины резания t. Но этот параметр связан с припуском на обработку, и его изменять возможно при многопроходной обработке.

Таким образом, в основном управляющим воздействием для динамического звена «процесс резания» в САУ силовыми координатами является линейная скорость подачи инструмента (суппорта), а выходными координатами – составляющие силы резания при упругой деформации системы СПИД.

Такой технологический процесс как процесс резания подвержен существенным внутренним и внешним сигнальным и параметрическим возмущениям. Одним из эффективных подходов к построению систем управления такими процессами является реализация их в классе адаптивных систем.

Целью данной курсовой работы является синтез адаптивной системы управления процессом резания (точение) с оптимальной температурой резания, а также приобретение практических навыков анализа технологических процессов как ОУ, моделирования на ЭВМ синтезированной АдСУ и технической реализации элементов системы управления.

1. Анализ технологического процесса как объекта управления

Wшп

S

ПГД

ПП

СЧПУ

Рисунок 1 – Теоретический чертеж модели процесса резания

Процесс токарной обработки (продольного точения) представляет собой сложную систему, которая в упрощенном виде показана на рис.1.

В качестве выходных координат процесса резания можно взять температуру в зоне резания, параметры стружки, силу резания, уровень шероховатости обработанной поверхности, износ инструмента, скорость резания и др.

В данном случае, мы за выходную координату возьмём шероховатость в зоне резания – Rz (мкм), т.к. ей соответствует качество процесса резания.

На выходную координату оказывают влияние: диаметр фрезы D, число зубьев фрезы z, ширина фрезерования B, подача на зуб S_z, частота вращения шпинделя n_ш. В нашем случае подача эффективнее всего влияет на шероховатость в зоне резания. Поэтому управляющая координата – S (мкм/об).

По условию, на ПР в качестве возмущения действует изменение величины снимаемого припуска в пределах t_{П MAX} - t_{П MIN}.

Учитывая вышесказанное, ПР в качестве объекта управления можно представить следующим образом:

Процесс резания

S_z

Rz

Рисунок 2 – Схема процесса резания

Целью управления процессом токарной обработки является:

-обеспечение высокой стабильности заданного уровня глубины резания tинструмента;

-получение желаемого качества поверхностного слоя детали (требуемое отклонение выходной координаты Rzдолжно составлять не более ±1,2мкм).