Содержание к диссертации
Введение
ПРИЛОЖЕНИЕ I.
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР И ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДАМИ СТАНКОВ АНАЛИТИЧЕ СКИМИ МЕТОДАМИ 5
П 1.1. Расчет привода механизмов вспомогательных перемещении
П 1.2. Модельно-аналитические методы синтеза систем адаптивного управления станками
П 1.3. Синтез оптимального управления циклом врезного шлифования
ПРИЛОЖЕНИЕ П.
ТЕКСТЫ ПРОГРАММ 4S
П 2.1. Программа расчета АЧХ системы "асинхронный двигатель - упруго-инерционная на грузка" с печатью графика 49
П 2.2. Программа расчета максимумов АЧХ системы "асинхронный двигатель - упруго-инерционная нагрузка
П 2.3. Программа расчета параметров диаграммы момента при разгоне привода постоянного тока 53
П 2.4. Программа синтеза упрощенной модели при
вода с асинхронным двигателем 55
П 2.5. Программа расчета плавности перемещений
П.2.6. Програглма предварительного динамического расчета следящего привода
ПРИЛОЖЕНИЕ III.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 79
П 3.1. Применение результатов работы при создании автоматизированной системы расчетно-конструкторских работ в станкостроении
П 3.1.1. АПС "Главный привод"
П 3.1.2. АПС "Привод подач и вспомогательных перемещении 84
П 3.2.Применение результатов работы при анализе и синтезе конструкций приводов станков... 88
П 3.2.1. Динамический расчет привода поперечного суппорта токарных многошпиндельных автоматов
П 3.2.2. Синтез динамически оптимального механизма переключения реверсивной муфты при вода подач резьботокарного автомата
П 3.2.3. Анализ и синтез привода главного движения фрезерных станков
П 3.2.4. Синтез привода подач контурно-шлифовального станка с ЧПУ
П 3.2.5. Динамический расчет механизма затылования резьбошлифовального станка ., 3&
П 3.2.6. Синтез системы адаптивного управления шлицешлифовальным станком 9%
П 3.2.7. Синтез привода главного движения координатно-расточных станков 93
П 3.2.8. Анализ и синтез делительных цепей зубофрезерных станков
П 3.2.9. Динамические расчеты приводовзубошлифовальных станков
П 3.3. Руководящие и методические материалы.ЭНИМС 95
П 3.4. Акты о внедрении У'
- Расчет привода механизмов вспомогательных перемещении
- Модельно-аналитические методы синтеза систем адаптивного управления станками
- Применение результатов работы при создании автоматизированной системы расчетно-конструкторских работ в станкостроении
Расчет привода механизмов вспомогательных перемещении
В данном Приложении рассмотрен ряд задач синтеза оптимальных структур и законов управления станочными приводами. Эти различные по своей физической природе и сути задачи имеют одну общую черту: при их решении применяется математический аппарат теории оптимального управления. Этот аппарат эффективно работает при использовании простейших математических моделей объекта управления и в этом случае позволяет аналитически решить задачу синтеза до конца. Такие аналитические решения дают ясную качественную картину поведения объекта, а в ряде случаев - и достаточно точные количественные характеристики. Эти решения в соответствии с общей концепцией синтеза, предлагаемой в данной работе и еще раз подтверждаемой материалами нижеследующей главы, образуют некоторый эталон, к которому следует стремиться при конструктивной реализации проектируемого объекта.
Получение более детальных сведений о динамическом поведении синтезируемой системы требует составления подробной математической модели и ее исследования на ЭВМ.
В отличие от приводов подач и главного движения, вспомогательные механизмы осуществляют различные перемещения рабочих органов станка, не связанные непосредственно с процессом резания. К числу таких перемещений относятся: установочные перемещения инструмента и обрабатываемого изделия относительно некоторых баз; транспортирование заготовок с позиции загрузки на позицию обработки и готовых изделий с позиции обработки на позицию разгрузки; перемещения, связанные со сменой инструмента в станках типа "обрабатывающий центр"; перемещения элементов, обеспечивающих изменение режимов обработки (скоростей вращения шпинделя, подач и т.д.) - муфт, рычагов и т.д.
Механизмы, выполняющие перечисленные перемещения, могут иметь различное конструктивное воплощение, в частности, они могут быть тождественны приводам подач (например, на станках сверлильно-рас-точной группы), выполнены в виде специальных транспортных устройств, механизмов смены инструмента, промышленных роботов и т.д. Устройства последних двух типов, как правило, состоят из нескольких механизмов автономного действия (.74, I20J.
Основная задача этих механизмов или их отдельных узлов состоит в том, чтобы переместить некоторую массу на заданное расстояние с заданной точностью за минимальное время. Процесс движения механизма должен удовлетворять ряду ограничений, основными из которых являются:
- максимальные инерционные усилия в звеньях механизма (а, следовательно, и развиваемые ускорения) не должны превышать заданных пределов, устанавливаемых по условиям прочности деталей и долговечности механизма или по условиям выполнения механизмом его технологического назначения;
- максимальная скорость выходного звена механизма ограничивается возможностями источника энергопитания и приводного двигателя;
- переходные процессы при останове механизма в заданном положении должны быть слабоколебательными (иногда апериодическими и даже монотонными) .
Модельно-аналитические методы синтеза систем адаптивного управления станками
В последние годы в металлорежущих станках различных технологических групп получили распространение системы адаптивного управления (САУ), автоматически изменяющие режим обработки при изменении условий резания с целью оптимизации технологического процесса обработки.
Неотъемлемой частью САУ, вне зависимости от назначения и конкретного алгоритма управления, является система регулирования и стабилизации того или иного силового параметра процесса резания (какой-либо из составляющих силы резания, крутящего момента на шпинделе, мощности, потребляемой электродвигателем главного привода и т.д.).
Системы автоматического регулирования и стабилизации силовых параметров (САР) относятся к своеобразному классу нелинейных систем, для проектирования и синтеза которых можно эффективно использовать методы математического моделирования в сочетании с аналитическими и графоаналитическими методами теории автоматического регулирования.
Несмотря на внешнее многообразие конкретных конструктивных реализаций, все известные САР можно представить в виде структуры, основными элементами которой являются: объект регулирования (процесс резания), измерительный элемент (датчик силового параметра), исполнительный механизм (обычно регулируемый привод одной из подач станка, реже - привод главного движения) и регулятор.
Синтез САР начинают с выбора того силового параметра, который предполагается стабилизировать. Затем принимают решение о том, каким образом воздействовать на этот параметр. В токарных, фрезерных, шлифовальных и других станках обычно добиваются стабилизации и регулирования сил резания и связанных с ними момента на шпинделе и мощности, потребляемой двигателем главного привода, за счет изменения скорости продольной подачи инструмента относительно изделия. Поэтому следующий этап синтеза - выбор типа и основных характеристик регулируемого привода подачи. После того, как такой выбор сделан, часть схемы, состоящую из привода подачи, процесса резания и датчика силового параметра, полагают заданной и неизменной. Для дальнейших расчетов можно использовать типовые математические модели двигателей и процессов резания, описанные в главе ІУ.
Применение результатов работы при создании автоматизированной системы расчетно-конструкторских работ в станкостроении
Научные положения, составляющие предмет настоящей диссертации, практически реализованы при создании 1-ой очереди автоматизированной системы расчетно-конструкторских работ в станкостроении (АСРКР), которая разработана в соответствии с приказом Министра станкостроительной и инструментальной промышленности СССР от 6 августа 1980г. Ш 433.
Разработки начаты в 1976г. под общим научно-методическим руководством и при непосредственном участии автора.
В І976-І978Г. сдана комиссии Минстанкопрома 1-ая версия (АПС) "Главный привод" (тема }Ь 73-76 тематического плана ЭНИМС). В 1979-І98ІГ.Г. выполнен рабочий проект 1-ой версии АПС "Привод подач и вспомогательных перемещений" (тема & 49-79/1).
Первые версии подсистем реализованы на ЕС ЭВМ при пакетном режиме обработки информации. В настоящее время разработаны диалоговые версии этих подсистем на СМ ЭВМ. (Темы Ш 88-82 и 98-83 тематического плана ЭНИМС)
ПЗ.І.І. АПС "Главный привод"
Подсистема "Главный привод" [/#/] разработана силами трех организаций: ЭНИМС, Ульяновского ГСКБ тяжелых и фрезерных станков и Горьковского станкостроительного производственного объединения при научно-методическом и организационном руководстве ЭНИМС.
Непосредственно автором разработаны:
- техническое задание на АПС;
- общая структура АПС;
- алгоритмы и программы ряда расчетных процедур.
Подсистема "Главный привод" предназначена для расчетного анализа и синтеза механизмов главного привода вращательного движения с электродвигателями постоянного и переменного тока и механической коробкой скоростей.
Подсистема решает следующие основные задачи:
- синтез кинематической структуры главного привода;
- синтез упрощенной динамической модели привода;
- проектный силовой расчет коробки скоростей (с выдачей эскиза развертки и свертки);
- проверочный силовой расчет коробки;
- динамический расчет (математическое моделирование) привода.
В составе подсистемы предусмотрен также автоматический справочник, позволяющий накапливать и выдавать по запросу информацию о характеристиках различных технических объектов (типовых схемных решений, комплектующих изделий, материалов и т.д.).
Как видно из приведенного перечня задач, в АПС реализована описанная в разд. 1.4 концепция синтеза динамически оптимальной системы привода (двухэтэлное математическое моделирование).
Для решения указанных задач разработаны программные комплексы, построенные по "открытому" принципу, т.е. допускающие развитие, добавление и замену модулей. Программирование выполнено на языке ФОРТРАН-ІУ.
