МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Уфимский Государственный Авиационный Технический

Университет

Кафедра АТС

Курсовая работа

по дисциплине:

"Теория автоматизированного управления"

на тему:

«Расчет системы автоматизированного управления

по заданным требованиям»

Выполнил:

Проверил:

Уфа, 2003г.

Задание на курсовую работу

Выдано студенту Исмагилову Наилю Камилевичу

группы АТП –315

Тема работы: Динамический расчет системы автоматического управления по заданным требованиям к качеству ее работы.

Вариант задания: 27-4

Исходная схема САУ:

Исходные данные к работе:

При точении жаропрочного сплава ХН60ВТ резцом ВК8 с параметрами заточки r_в=0.5 мм; ==0; ₁=10⁰; =₁=45⁰ оптимальная температура ₀ составляет 680⁰С.

t_{П MAX}=1,5мм; t_{П MIN}=1.25мм; Rz=24мкм; TRz = +1мкм;

n_н= 4000 об/мин; =74.5 %; R_Я= 0,22 Ом; L_Я = 46 mГн; j_Н=0,03 кг/м²; Т1=0,092с;

Т2=0,86с; Тду=0с; Тпу=0с.

Требования к системе: =40⁰, L6 дб.

Содержание:

Введение……………………………….………………………………4

1. Анализ и описание работы САУ………………………………5

2. Анализ процесса точения….…………………………………..6

3. Построение структурной схемы САУ………………………..7

4. Анализ качества нескорректированной САУ………………..9

5. Синтез САУ……………………………………………………11

6. Анализ качества скорректированной САУ…………………..13

7. Анализ качества САР………………………………………….13

Заключение……………………………………………………………15

Список литературы……………………………………………………16

Введение.

Теория автоматического управления и регулирования – наука, которая изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем, работающих по замкнутому циклу, в любой области техники. Данная САУ должна стабилизировать выходную координату не ниже заданной точности при заданной величине возмущений. Метод анализа и синтеза САУ, примененный в данной работе - это метод с использованием логарифмических частотных характеристик (ЛЧХ) системы. Он является наиболее удобным, благодаря простоте, наглядности и точности, и поэтому используется в данной работе.

1.Анализ и описание работы сау.

По алгоритму функционирования данная САУ является следящей. В ней выходная величина – шероховатость в области точения – регулируется с заданной точностью при изменении напряжения на входе, т.е. система управляет выходной координатой.

На вход системы подается напряжение U_З, соответствующее заданной температуре в области точения. Это напряжение сравнивается с напряжением U_ОС поступающим с датчика обратной связи – естественной термопары. Если существует ненулевая разница этих напряжений – ошибка регулирования , то она с соответствующим знаком поступает на корректирующее устройство (КУ), усилитель (У), преобразователь электрический (ПЭ). ПЭ таким образом меняет напряжение на своем выходе, чтобы свести ошибку регулирования - путем изменения скорости вращения двигателя - к минимуму или нулю. Если на систему действуют возмущения, то система с обратной связью будет компенсировать эти возмущения, поддерживая температуру в области резания постоянной.

Функциональная схема состоит из элементов, выполняющих законченную функцию:

Преобразователь электрической энергии (ПЭ) преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряженияU, питающего цепь якоря двигателя Д. Преобразователь энергии является линейным звеном. Выходное напряжение U равно номинальному значению при напряжении управления 10 В. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени Т1 и Т2.

УС - усилитель, является безынерционным звеном, усиливает напряжение, поступающее от корректирующего устройства.

КУ - корректирующее устройство. Корректирующее устройство корректирует динамические свойства САР. Статический коэффициент передачи КУ равен 1.

БЗ - блок задания, состоящий из источника стабилизированного напряжения и резистора R3, задает напряжение Uз величина которого определяет величину задания выходной координаты САР.

ДУ - измерительная система выходной координаты процесса резания. С точки зрения динамики представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Т_ДУ. При номинальном значении выходной координаты выдаёт напряжение Uос=5 В.

С - сумматор на базе операционного усилителя, безынерционное звено с коэффициентом передачи равным 1. суммирование осуществляется по алгоритму Uс=Uз-Uос.

2.Анализ процесса точения.

Анализ процесса резания проведем в несколько этапов:

1.Определение состава выходных координат ПТ, в качестве которых можно взять температуру в зоне точения, параметры стружки, силу резания, уровень шероховатости обработанной поверхности, износ инструмента, скорость резания и др.

2. Выбор выходной координаты, наиболее эффективно действующей на процесс резания. За выходную координату возьмём шероховатость в зоне резания, т.к. ей соответствует качество процесса точения.

3. Математическое описание ОУ: при определении шероховатости в зоне резания учитывают влияние различных факторов.

4. Определение ограничений, в которых должен действовать ПТ. Это ограничение: подача, она может уменьшать входную координату процесса резания.

5. Определение состава управляющих координат(УК). На выходную координату оказывают влияние глубина резания tп и подача S.

6. Выбор управляющей координаты из состава УК, оказывающей наибольшее влияние на выходную координату. Подача эффективнее всего влияет на шероховатость в зоне резания. Поэтому управляющая координата – S.

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

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

8. Определение диапазона изменения возмущений.

t_П изменяется в пределах от 1,25 до 1,5 мм., т.е. Δt_П = 0,25 мм.

9. Определение отклонения выходной координаты при совместном действии возмущений. Зависимость уровня шероховатости от условий ПТ:

Rz=26,45*S^0,37*tп^(-0,18);

Найдём S при tп.ср.= (tп.max+tп.min)/2 = (1,25+1,5)/2 =1,375мм = 1375мкм;

Значит,

S=(Rz/(26,45*tп.ср^(-0,18)))^ 0,37=(24/(26,45*1375^(0,18))^ 0,37=0,9мкм/об;

Шероховатость в зоне точения изменяется в пределах:

Rzmin=26,45*0,9^0,37*1500^(-0,18)=26,45*0,83*0,277=23,653579 мкм;

Rzmax=26,45*0,9^0,37*1250^(-0,18)=26,45*0,83*0,268=24,427 мкм;

Отклонение от 24мкм составляет: 23,65424,427 мкм.

10. Определение диапазона изменения управляющего воздействия.

Изменение выходной координаты двигателя – угловой скорости вращения возможно в пределах 180% от минимального.