Устройство и принцип действия системы адаптивного управления - разработка адаптивной системы управления привода поперечной подачи
Проектируемая система адаптивного управления представляет собой комплексную систему автоматического регулирования, состоящую из двух подсистем, призванных компенсировать различные группы погрешностей. Система позволяет исключить копирование отклонений от прямолинейности направляющих станины на профиль изделия, а так же уменьшить погрешности формы в поперечном сечении. Применение системы эффективно как при обработке цилиндрических деталей, так и конических и сложно профильных тел вращения.
Предлагаемая система адаптивного управления предназначена для работы совместно с микропроцессорной системой числового программного управления типа СNC. При этом возможно два варианта исполнения:
- 1) реализация системы адаптивного управления на базе дополнительной ЭВМ, связанной с системой ЧПУ через внешнюю шину обмена; 2) реализация системы адаптивного управления на базе ЭВМ входящей в состав системы ЧПУ.
Второй вариант возможен только в том случае, если ЭВМ, на базе которой построена система ЧПУ, имеет необходимый запас объема оперативной памяти и быстродействия. В большинстве известных систем ЧПУ указанный запас ресурсов отсутствует.
Как указывалось выше, система состоит из двух подсистем. Первая подсистема предназначена для компенсации отклонений от прямолинейности направляющих станины и представляет собой оптическую измерительную систему, вырабатывающую сигнал коррекции для привода поперечной подачи. Вторая подсистема предназначена для уменьшения отклонений профиля изделия в поперечном сечении, она представляет собой систему сравнивающую реальный объект (заготовку) с программной моделью идеального изделия и вырабатывающую соответствующий сигнал коррекции. Рассмотрим подробнее работу каждой подсистемы.
Система компенсации отклонений от прямолинейности направляющих станины представляет собой оптическую измерительную систему, формирующую сигнал коррекции для привода поперечной подачи. Действие системы основано на измерении реального положения каретки суппорта относительно идеальной измерительной базы, в качестве которой используется луч света, который совпадает с идеальной прямой.
Система состоит из трех основных узлов: источника света, датчика смещения каретки и вспомогательного датчика юстировки источника света. В качестве источника света используется маломощный гелиевый лазер типа ЛГ - 72. Этот прибор формирует пучок монохроматического излучения (красная область видимого спектра) с очень малым расхождением (не более 10'). Лазер размещен на станине у передней бабки между направляющими продольного перемещения под телескопической защитой направляющих. Устройство юстировки лазера позволяет автоматически производить поворот лазера в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также смещать лазер вручную по горизонтали и вертикали для обеспечения параллельности луча к оси центров. В устройство юстировки входит также дополнительный оптический датчик, устанавливаемый напротив лазера на противоположном конце станины. Так же как и лазер, датчик можно смещать вручную по вертикали и по горизонтали. Для нормальной работы измерительной системы необходимо обеспечить параллельность луча лазера к оси центров станка путем смещения лазера и дополнительного датчика. Дополнительный датчик представляет собой четыре фотоэлемента, расположенных в непосредственной близости друг от друга по направлениям осей координат (см. графическую часть "Схема системы адаптивного управления").
Система юстировки лазера представляет собой два следящих привода и работает следующим образом. В нормальном состоянии луч лазера попадает точно между четырьмя фотоэлементами. При этом освещенность всех фотоэлементов и соответственно их выходное напряжение одинаковы. Сигналы с противоположных фотоэлементов подаются на разноименные входы дифференциальных усилителей. При этом, если напряжения на входах дифференциального усилителя равны, его выходное напряжение равно нулю. В случае различия входных напряжений выходное напряжение пропорционально разности входных напряжений и имеет соответствующий знак, то есть описывается уравнением:
Uвых=(U1-U2)K; (3.2)
Где Uвых - выходное напряжение усилителя;
U1,U2 - входные напряжения усилителя;
K - коэффициент усиления.
Таким образом, дифференциальные усилители выполняют функцию сравнивающих устройств. Выходные напряжения усилителей поступают на приводы малых перемещений механизма юстировки лазера. В результате при отклонении луча лазера от параллельности к оси центров вследствие температурных деформаций или других возмущающих факторов пятно луча на дополнительном датчике смещается, изменяя освещенность фотоэлементов, что приводит к включению соответствующего двигателя механизма юстировки, который поворачивает лазер до тех пор, пока освещенность всех фотоэлементов не станет одинаковой. В качестве двигателей малых перемещений используются магнитоэлектрические системы с углом поворота рамки до 120...150°. Рамки систем связаны с передачей с большим передаточным отношением, которая выполнена в виде двух скручивающихся тросиков.
Датчик смещения каретки также выполнен в виде следящего привода. Датчик состоит из оптической системы, включающей светофильтр, полупрозрачное зеркало и каретку с двумя фотоэлементами, механической, представляющей собой двигатель постоянного тока и приборную передачу винт-гайка, перемещающей каретку с фотоэлементами, и отсчетной, состоящей из оптического инкрементального датчика с соответствующим контроллером. Этот датчик установлен на одном валу с двигателем следящего привода.
Датчик смещения каретки работает следующим образом. Сигналы с фотоэлементов, как и в системе юстировки лазера, подаются на разноименные входы дифференциального усилителя, а напряжение усилителя приводит в действие двигатель постоянного тока, который смещает каретку с фотоэлементами. Таким образом, каретка с фотоэлементами "следит" за положением луча лазера. Инкрементальный датчик отсчитывает непосредственно чисто дискрет, на которое сместились фотоэлементы, а поскольку привод каретки с фотоэлементами закреплен на каретке суппорта, то это число дискрет буде соответствовать смещению каретки суппорта от некоторого исходного положения, которое задается при инициализации системы и определяется положением конечных выключателей. Отсчитанное число дискрет преобразуется контроллером датчика в параллельный двоичный код и используется в системе ЧПУ в качестве сигнала коррекции поперечной координаты.
Система для уменьшения погрешностей формы в поперечном сечении представляет собой более сложную измерительную систему, включающую бесконтактный датчик расстояния с контроллером и ЭВМ. Работа этой системы основана на том, что бесконтактный датчик, связанный с базой режущего инструмента, способен с высокой точностью измерять толщину срезаемого слоя. Алгоритм работы системы следующий. Перед обработкой в память ЭВМ загружается математическая модель готового изделия. Это табличная модель, содержащая координаты точек поверхности изделия в цилиндрической системе координат. После подготовки этой информации производится проход детали без резания на ускоренном ходу, но с тем же значением подачи на оборот, которое должно быть при резании. При этом с помощью датчика в памяти машины создается вторая модель, соответствующая реальной поверхности заготовки.
При совмещении полученных моделей производится расчет третьей модели, представляющей собой толщину срезаемого слоя для каждой точки поверхности изделия. После получения этой модели производится обработка резанием, при этом датчик расстояний выступает в качестве датчика обратной связи и обеспечивает возможность поддержания равенства реальной толщины срезаемого слоя с расчетным значением для текущей точки.
Похожие статьи
-
Принцип действия рассматриваемого электропривода состоит в следующем: при отклонении положения панели СБ от оптимального положения относительно светового...
-
Перечень составных частей станка приведен в таблице 2.2. Таблица 2.2 - Перечень составных частей станка Наименование Обозначение Кол Примечание Станина...
-
Холодильная автоматизированная установка состоит из трех компрессоров (КМ), оснащенных устройствами автоматической защиты, маслоотделителя (МО), сборника...
-
Себестоимость - это денежное выражение используемых в процессе производства продукции сырья, материалов, топлива, энергии, трудовых ресурсов, основных...
-
Основные производственные фонды (ОПФ) участвуют в производственном процессе длительное время (не менее года), сохраняя при этом свою натуральную форму, а...
-
Основной частью роторного измельчителя (см. рис.2.4) являются два массивных, горизонтально расположенных ротора (2) установленными в сварном коробе (1)....
-
В последнее время наметился спрос на малые космические аппараты (МКА), которые могут выполнять различные задачи, как военного, так и мирного назначения....
-
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРЕВЕНТОРОВ, ПЛАШЕЧНЫЕ ПРЕВЕНТОРЫ - Буровое оборудование
ПЛАШЕЧНЫЕ ПРЕВЕНТОРЫ Превентор, выпускаемый ВЗБТ (рис. ХШ.2) состоит из стального литого корпуса 7, к которому на шпильках крепятся крышки / четырех...
-
Особенности управления персоналом Под структурой управления понимается упорядоченная совокупность устойчиво взаимосвязанных элементов, обеспечивающих...
-
Исходные данные Исходными данными для проектирования статического преобразователя электрической энергии являются параметры применяемого асинхронного...
-
Рассматриваемая ЭМС и ЭМС-аналог содержат асинхронный и шаговый (ШД) электродвигатели соответственно. Каждый из типов электродвигателей имеет свои...
-
Тип системы пуска определяет используемая энергия и конструкция основного пускового устройства (стартера). Для пуска автомобильных двигателей используют...
-
Принцип работы системы и функциональная схема САР В данной работе рассматривается система автоматического регулир Ования температуры воды в баке. Схема...
-
Системы автоматического регулирования, контроля и управления
Функциональные схемы систем автоматического регулирования, контроля и управления Под управлением понимают такую организацию процесса, которая...
-
Настройка контроллера и управление контроллером осуществляются через персональный или карманный компьютер при помощи программы "AK2-Service Tool"....
-
Для управления установкой нами запроектирован микропроцессорный контроллер АК2 - РС301А, производства компании "Danfoss" (Дания). Общие сведения Основное...
-
НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, РАБОТА - Тормозная система с пневматическим приводом
Назначение системы тормозов для снижения скорости и быстрой остановки автомобиля, а так же для удержания его на месте во время стоянки. Устройство...
-
Функциональная схема системы автоматизации приведена на рис. Э1. В дополнение к существующим подсистемам включены следующие: АСК концентрации входящей...
-
Устройство управления и синхронизации - Электрическая структурная схема микропроцессорной системы
Базовым интервалом времени, на котором основана синхронизация работы всего микроконтроллера, является машинный цикл. Машинный цикл имеет фиксированную...
-
СКС состоит из ББК, трансформатора СОБС-2М, устанавли-ваемых в шкафу УЗП и четырех датчиков КЗК, устанавливаемых на фундаментах УЗ. Датчики КЗК соединены...
-
При подборе оборудования учитывают показатели основных его свойств: потребительских, отражающих полезный эффект от использования...
-
Данную систему управления можно отнести к: 1. дискретно-непрерывной 2. Динамической 4. Стационарной 5. одномерной 6. Стохастической Приведенная выше...
-
После описания звеньев системы определяем ее передаточную функцию, которая представляет собой произведение всех ПФ звеньев: (2.10) Подставляем в...
-
Устройство и работа, Маркировка - Приводы
Приводы состоят из следующих основных частей (рисунки 1, 2): нижнего фланца 1, стоек 2, верхнего фланца 3, присоединительной муфты 4 (выходное звено...
-
Гомогенизатор А1-ОГМ (рис. 2), предназначенный для получения тонкоизмельченного однородного продукта, состоит из электродвигателя 1, станины 2,...
-
Определение и классификация передаточных функций САУ - Анализ системы автоматического управления
Передаточная функция - один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи, цифровой...
-
В своем законченном идеальном виде ГПС являются высшей, наиболее развитой формой автоматизации производственного процесса. Можно сформулировать основные...
-
Управление качеством продукции - Системы качества по международным стандартам ИСО серии 9000
В 70-80-х годах ученые и специалисты многих стран пришли к выводу, что качество не может быть гарантировано только путем контроля готовой продукции. Оно...
-
Расчет тока уставки группы №1. Установлена мощность ламп P1 = 8*100 =800 Вт. Рабочий ток I1 равняется: I1 = P1 / U = 800/ 220 =3,64 A Принимаем ток...
-
Особенности проектирования систем управления ГПС - Виды автоматизированных производств
Состав и структура ГПС определяются содержанием выполняемого производственного процесса, который формируется на основе: конструктивно-технологических...
-
Системы диагностики и управление точности обработки - Виды автоматизированных производств
Любое спроектированное и изготовленное технологическое оборудование и его система ПУ в процессе эксплуатации должны находиться в работоспособном...
-
Типы соединений Существуют различные типы входов и выходов. Один может получать сигналы с датчиков и выключателей, другой - получать сигнал напряжения,...
-
Конструируя ЭМС, стремятся достигнуть идеала. Идеальная электрическая машина должна иметь определенные свойства (высокий КПД, надежность, малые размеры и...
-
В качестве аналога рассматриваемой электромеханической системы (ЭМС) целесообразно рассмотреть ЭМС блока Р16К на базе шагового двигателя с постоянным...
-
Функциональные задачи Cистема электроприводов должна обеспечивать повороты правого и левого крыльев солнечных батарей по крену, а также иметь оговоренные...
-
Рис. 3.3. Схема замещения фазы асинхронного двигателя Полное сопротивление разветвления: Z R '( S ) = R R '( S ) + j* X R '( S ). Полное сопротивление...
-
Себестоимость продукции - это выражение в денежной форме затраты предприятия на производство и реализацию продукции. Себестоимость показывает, во что...
-
Потери в стали статора Масса ярма статора: G As =7800- H As - L - K C-р- D A - H As =0,139 кг. Удельные потери в стали 1521 при B =1 Тл и F =400 Гц: P...
-
Устройство и принцип действия абсорберов - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность...
-
Назначение, область применения и место установки в производственном процессе Шнековый питатель ПШМ - 1 входит в состав аэрозоль транспортера и...
Устройство и принцип действия системы адаптивного управления - разработка адаптивной системы управления привода поперечной подачи