Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічнийуніверситет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра автоматики таелектроприводаКурсовий проект
з дисципліни“Електропривод і автоматизаціяпромислових роботів
і маніпуляторів”
на тему:
Визначення параметрів електроприводаверстата з ЧПК
з підпорядкованим регулюваннямкоординатЕАРМ 502.001.000 КП
Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічнийуніверситет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра автоматики таелектроприводаПояснювальна запискадо курсового проекту
з дисципліни“Електропривод і автоматизаціяпромислових роботів
і маніпуляторів”
на тему:
Визначення параметрів електроприводаверстата з ЧПК
з підпорядкованимрегулюванням координатЕАРМ 502.001.000 ПЗ
Завдання
До виконання курсовогопроекту з дисципліни
“Електропривод іавтоматизація роботів-маніпуляторів”
на тему:
“Визначення параметрівелектропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат”
Варіант №1.
Склад курсовоїроботи
Найменування розділу Термін виконання 1. Попередній вибір двигуна і його перевірка 25% 2. Вибір інформаційних елементів системи 40% 3. Розрахунок контуру регулювання струму 50% 4. Розрахунок контуру регулювання швидкості і положення 70% 5. Оформлення пояснювальної записки і креслень 100%
Завдання видав:
Завдання прийняв:
Вихідні дані
Розрахувати параметриелектропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат:
Зусилля різання Fр= 5000 Н;
Маса виконуючогомеханізму m1=300кг;
Маса деталі m2= 80кг;
Коефіцієнт тертя m= 0,05;
Зусилля попередньогонатягу FH= 500 H;
Швидкість швидкогоходу Jшв.х= 0,13 м/с;
Швидкість подачі Jп= 0,06 м/с;
Прискорення а = 1,3м/с2;
Крок гвинта S= 8 мм.
Зміст
Вступ
1. Технічні вимоги
2. Розрахунок потужності і вибірдвигунів при контурно-позиційному керуванні
2.1 Розрахунок потужності навантаження
2.2. Вибір електродвигуна і його перевірка
3. Вибір інформаційнихелектромеханічних елементів виконавчих систем верстата
3.1 Сельсини і обертові трансформатори
3.2 Вибір датчиків кутової швидкості
3.3. Вибір датчика струму
4. Розрахунок параметрів системирегулювання положення електроприводів подачі
4.1 Визначення параметрів структурноїсхеми двигуна постійного струму
4.2 Визначення і структурна схемаконтуру регулювання струму в системі керований перетворювач – двигун
4.3. Розрахунок параметрів контурурегулювання швидкості в системі з підпорядкованим контуром струму
4.4. Визначення параметрів контурурегулювання положення системі з підпорядкованими контурами швидкості і струму
Висновки
Література
Додатки
Вступ
Промислові роботи і маніпулятори– одна із головних частин комплексної програми автоматизації виробництва. Вонивирішують задачу скорочення традиційно ручних операцій у виробництві шляхомавтоматизації технологічного процесу.
Сучасні наукові розробкиакцентують увагу на автоматизації виробничих процесів і електроприводів,створенні і застосуванні сучасних засобів керування і регулювання, розробціскладних промислових роботів, маніпуляторів і систем комплексної механізації,що сприяє значному підвищенню продуктивності праці, допомагає працювати ускладних умовах.
У відповідності з вимогамисучасної промисловості розвиток електроприводів іде як у напрямку збільшенняпотужності, так і в напрямку створення мікроелектроприводів. Широкий діапазонпотужностей електродвигунів дозволяє проектувати технічно досконалі іекономічно доцільні типи приводів в відповідності з вимогами різноманітнихгалузей промисловості.
Створення нових апаратів дляуправління електричними машинами, нових типів автоматичних регуляторів, а такожвпровадження мікро ЭОМ і різноманітних контролерів наводить до розширеннягалузей автоматизації, і, як окремий випадок, автоматизації електроприводівроботів і маніпуляторів. Отже доцільність розробки промислових роботівобумовлюється як з економічної, так і з технічної точок зору.
1. Технічнівимоги
Електроприводи промислових роботів подібні доелектроприводів металорізальних верстатів, а саме до приводів подачі, тому доних висуваються такі вимоги:
1. Електропривод повинний бутирозрахований для роботи в тривалому режимі відповідно до вимог технічних умов;
2. Вал електродвигуна повинний бути пов’язаний з валом тахогенератора задопомогою жорсткої безлюфтової передачі з коефіцієнтом редукції, що дорівнюєодиниці;
3. У режимі регулювання частотиобертання електропривод повинний забезпечити роботу у всіх чотирьох квадрантахмеханічної характеристики при зміні напруги керування у межах ±10 В, мінімальну частотуобертання вала 1 об/хв.
4. Датчики положення, пов’язані з двигуном вимірювальними безлюфтовимипередачами, повинні бути використані на повний робочий кут по всіх координатахмеханізму;
5. Відхилення миттєвої частоти обертанняпри зміні моменту навантаження в діапазоні 0,25..0,5 не повинно перевищувативід установленої частоти обертання при 0,5×Jдв;
6. Смуга пропускання електропривода зізворотнім зв’язком по швидкості повиннабути на менше 20-200 Гц при амплітуді вхідного сигналу 0,1 В;
7. При частоті обертання 1 об/хв.,моменті навантаження 0,2×Мном, зовнішньому моментіінерції 0,5×Jдв електропривод повинний забезпечувати зупинку вала післязняття керуючої напруги за 0,5 кута повороту вала двигуна;
8. Лінійність статичної характеристикиелектропривода, вхідна напруга керування, частота обертання двигуна у режимірегулювання не більш 5%
9. У системах ЧП ПР головніелектроприводи і проводи подач повинні забезпечувати режими позиціювання,точність позиціювання повинна досягати 1..2 мкм;
10. Відносна нерівномірність руху примінімальній швидкості Кн
11. Електроприводи промислових роботівповинні бути реверсивними;
12. Необхідний діапазон регулюванняшвидкості електроприводів подачі складає 1:10 000;
13. Для зниження динамічних ударівкінематика електроприводу повинна забезпечувати повільність процесів пуску іреверсу
14. Для високої надійності обладнанняелектропривод повинний мати необхідні види захисту, блокування, сигналізації ідіагностики.
2. Розрахунокпотужності і вибір двигунів при контурно-позиційному керуванні
2.1 Розрахунокпотужності навантаження
Контурно-позиційнекерування використовується в приводах подач верстатів і ланок роботів.Відмінною рисою роботи виконавчих двигунів у таких приводах є переважневикористання тривалого режиму роботи. У приводах роботів переважаєповторно-короткочасний режим роботи, особливо для верстатів із ЧПК. У приводахроботів, які використовуються на виробництві, переважає повторно-короткочаснийрежим роботи. Оскільки переважним видом приводу виконуючого механізму зконтурно-позиційним керуванням є електропривод, то ми обмежимося розрахункомнеобхідної потужності і вибором електродвигуна для цих пристроїв.
Знайдемо зусилляподачі по керованій осі:
/>
Де:
kp – коефіцієнт запасу,приймаємо рівним 1,4;
Fp – зусилля різання вздовжосі, за умовою дорівнює 5000 Н;
m – коефіцієнт тертя, що заумовою дорівнює 0,05 ;
Fн – зусилля попереднього натягу, що заумовою дорівнює 500 Н;
m1, m2 – маса деталі і виконавчого органу.
/>
Потужність, якаприкладена до вала виконуючого органу в режимі різання:
/>
Потужність урежимі швидкого ходу:
/>
Таким чиномпотужність в режимі різання складає 461,2 Вт, а режимі швидкого ходу 97,5 кВт.
2.2 Вибірелектродвигуна і його перевірка
Двигун попередньовибирається за найбільшому значенню потужності в режимі різання чи в режимішвидкого ходу. В нашому випадку це потужність в режимі різання Рріз= 461,2 Вт.
Потужність вибраного двигуна повинна бутбільшою за отриману потужність різання, але не набагато. Виконання цієїрекомендації для високомоментних двигунів постійного струму забезпечує кращеузгодження двигуна з виконуючим механізмом у динамічних режимах роботи ізменшуючи число ступеней проміжного редуктору або навіть дозволяє відмовитисявід його застосування. Вибираємо двигун, дані якого приведені у таблиці 2.2.1.
Таблиця2.2.1Попередній вибір двигунаТип
Pном,
кВт
wном,
рад/с
Uном, В
Мном,
Н×м
Іном, А
/>
Rяд, Ом
Jдв,
кг×м2
Тяд,
с
Тем,
с ДК1-5,2-АТ 0,52 105 110 5,2 6,5 5 1,35 0,0032 4,0 10
У верстатах з ЧПКпри довжині переміщення менше 3-4 м використовується передача гвинт-гайка, щомає ККД рівний 0,95 при відсутності натягу і 0,85-0,9 при наявностіпопереднього натягу. Відповідно у нашому випадку приймаємо h = 0,9.
Загальнепередавальне число між виконуючим механізмом і двигуном дорівнює:
/>
Де:wдmax – максимальна швидкістьдвигуна, яку приймаємо рівну номінальній,
wдmax = wном =105 рад/с;
/> 1/м;
Момент на валудвигуна, що розвивається під дією сили різання для передачі гвинт-гайкавизначається:
/> Н×м
Момент на валу двигуна від сил тертяскладається з моментів тертя в направляючих і з моментів сил від попередньогонатягу.
Момент тертя в направляючих визначається виразом:
/>Н×м.
Момент сил тертя в гвинтовій парі, що виникаєв результаті попереднього натягу визначається :
/>Н×м
Момент опору на валу двигуна при робочійподачі визначається таким чином:
/>
Статичний момент (момент опору) на валудвигуна при швидкому ході:
/>
Необхіднийдинамічний момент на валу двигуна, який він повинен розвивати при розгоні дошвидкості швидкого ходу дорівнює :
/>;
де Jд – момент інерції двигуна, = 0,0032кг×м2,(коефіцієнт 1,2 враховує приведений момент механічної передачі);
Jвм – приведений момент інерціївиконавчого механізму;
eд – прискорення вала двигуна.
Приведений момент інерції механізму:
/> кг×м2
Прискорення вала двигуна:
/> рад/с2
Необхідний динамічний момент на валу двигуна:
/> Н×м
Відповідно, необхідниймомент на валу двигуна для розгону до швидкості швидкого ходу дорівнює :
/> Н×м.
Розрахованізначення М1, М2 і М3 повинні бути меншими завідповідні допустимі моменти двигуна Мдоп1, Мдоп2 і Мдоп3:
Мдоп1= Мдоп2 =1,2× Мн = 6,24 Н×м;
Мдоп3= l×Мн = 5×5,2 = 26 Н×м.
Двигун обраноправильно, якщо виконуються всі умови:
М1
М2
М3
Даний двигун вибранонеправильно, вибираємо інший двигун, наступної стандартної потужності закаталогом, дані якого приведені нижче:
Таблиця2.2.2Попередній вибір двигунаТип
Pном,
кВт
wном,
рад/с
Uном, В
Мном,
Н×м
Іном, А
/>
Rяд, Ом
Jдв,
кг×м2
Тяд,
с
Тем,
с ПБВ 100М 0,75 105 52 7,2 18 10 0,22 0,01 0,063 0,05
Виконуємоперерахунок параметрів :
ККД зновуприймаємо рівним h = 0,9
Загальнепередавальне число між виконуючим механізмом і двигуном дорівнює:
/> 1/м;
Момент на валудвигуна, що розвивається під дією сили різання для передачі гвинт-гайкавизначається:
/> Н×м
Момент тертя в направляючих визначаєтьсявиразом :
/> Н×м.
Момент сил тертя в гвинтовій парі, що виникаєв результаті попереднього натягу визначається :
/>Н×м
Момент опору на валу двигуна при робочійподачі визначається таким чином:
/>
Статичний момент (момент опору) на валудвигуна при швидкому ході:
/>
Необхіднийдинамічний момент на валу двигуна, який він повинен розвивати при розгоні дошвидкості швидкого ходу дорівнює :
/>;
де Jд – момент інерції двигуна, = 0,01 кг×м2, (коефіцієнт1,2 враховує приведений момент механічної передачі);
Приведений момент інерції механізму:
/> кг×м2
Прискорення вала двигуна:
/> рад/с2
Необхідний динамічний момент на валу двигуна:
/> Н×м
Відповідно,необхідний момент на валу двигуна для розгону до швидкості швидкого ходудорівнює :
/> Н×м.
Розрахованізначення М1, М2 і М3 повинні бути меншими завідповідні допустимі моменти двигуна Мдоп1, Мдоп2 і Мдоп3:
Мдоп1= Мдоп2 = 1,2×Мн = 8,64 Н×м;
Мдоп3= l×Мн = 10×7,2 = 72 Н×м.
Двигун обраноправильно, якщо виконуються всі умови:
М1
М2
М3
Отже двигунвибрано правильно.
3.Вибір інформаційнихелектромеханічних елементів виконавчих систем верстата
Наступний етап роботи передбачає вибір інформаційних електромеханічнихелементів, до яких відносяться датчики положення вихідного вала редуктора івиконавчого механізму (сельсини, що обертаються трансформатори), датчикикутової швидкості (тахогенератори) і датчики струму (вимірювальні шунти ідатчики Холу).
Вибір типу датчика визначається вимогами по точності системиелектропривода, конструктивними особливостями механічної системи верстата,умовами експлуатації.
3.1 Сельсини іобертові трансформатори
У якості датчиків положення широкезастосування одержали пристрої трансформаторної синхронної передачі наелектричних індукційних електричних машинах типу сельсинів і обертовихтрансформаторів. Схеми на обертових трансформаторах забезпечують більш точнеперетворення кута розузгодження. Частіше всього вимір здійснюється за допомогоюдвох обертових трансформаторів включених по трансформаторній схемі, девиробляється напруга розузгодження. Параметри обертового трансформаторанаведені у таблиці 3.1.1.Таблиця3.1.1Вибір обертових трансформаторівТип
Частота
F, Гц
Коефіцієнт трансформації
kт
Номінальна напруга
U, В Зсув фаз ВТ-5 400 0,96 40 1-40
/>
При розгляді нормального режиму роботиобертового трансформатора можна обмежитися робочою зоною ±10°, у межахякої характеристика лінійна і володіє найбільшою крутизною.
Відповідно коефіцієнт передачі датчикаположення дорівнює :
Кдп = 38,4 В/град.
Будуємо статичну характеристику обертовоготрансформатора згідно наведених вище співвідношень.
/>
Рис. 1. Статична характеристика обертовоготрансформатора ВТ-5
Таким чином вякості датчика положення будемо застосовувати обертовий трансформатор типуВТ-5.
3.2 Вибір датчиківкутової швидкості
У якості датчиків кутової швидкості будемовикористовувати тахогенератор.
При виборі тахогенератора необхідно, щобвиконувалась умова:
nдв
Так як
/>
то отримуємо
/>об/хв.
Вибираємотахогенератор з наступними даними:
Таблиця3.2.1Параметри датчика кутовоїшвидкостіТип
Uзб,
В
Ізб,
А
ктг,
/>
Rя,
Ом
nmax,
об/хв
m,
кг
Jтг,
кг×м2
Імакс,
А ТД-101 110 0,065 0,021 330 1500 0,7
62×10-7 0,1
Максимальна напруга на тахогенераторі:
/> В
Отже вибраний тахогенератор задовольняє всімумовам.
3.3 Вибірдатчика струму
У системах керування електроприводами верстата сигнали, пропорційніструму, знімаються із шунтів, трансформаторів струму. Останнім часом у якостідатчиків струму ширше використовуються прилади, засновані на ефекті Холу. Якщов якості датчика струму обрано шунт, то в подальших розрахунках вартовикористовувати його коефіцієнт передачі, рівній 1,5 мВ/А, тобто шунтрозрахований на номінальний струм у 50 А, має падіння напруги на опорі 75 мВ.
Вибираємо датчик, заснований на ефекті Холу, коефіцієнт передачі якогонаводимо в таблиці 3.3.1.
Таблиця3.3.1Параметри датчика струмуТип датчика
Коефіцієнт передачі Кдс ДХГ-2 3,5
4. Розрахунокпараметрів системи регулювання положення електроприводів подачі
Розрахунок параметрів системи регулюванняположення електропривода верстата з підпорядкованими контурами швидкості,струму і положення проводяться на основі методу послідовної корекції.Розрахунок починаємо з визначення параметрів структурної схеми ДПС.
4.1 Визначення параметрів структурної схемидвигуна постійного струму
Для обраного двигуна складемо структурну схемуна основі рівнянь:
/>
Де: Та – стала часу якоря;
Тз – стала часу ланцюга збудження
кФ – коефіцієнт зв’язку між потоком і струмомзбудження;
RaS – активнийсумарний опір якоря.
/>
Де :Rдж.жив – опір джерела живлення(трансформатора)
Rтр – опір обмоток трансформатора,приведений до ланцюга
випрямленогоструму, Ом;
Rа – опір, за рахунок перекриттяанодних струмів, Ом;
U2л – вторинна лінійна напруга трансформатора.
/>
Uном– номінальна напруга двигуна. Uном = 52 В.
ka – коефіцієнтзапасу, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному сигналі.Приймаємо рівним 1,2.
kе– відношення напруги вторинної обмотки силового трансформатора до середньогозначення випрямленої напруги. Приймаємо рівним 0,857.
kмережі – коефіцієнт запасу по напрузі, який враховує можливе зниження напруги.Приймаємо рівним 1,15.
kR – коефіцієнт запасу, що враховує падіння напруги ввентилях і обмотках трансформатора, а також наявності кутів комутації.Приймаємо рівним 1,06.
І2 – струм вторинної обмоткитрансформатора.
І2 = Кі × К2 × Іяном
Кі – коефіцієнт прямокутностіструму, що враховує відхилення форму струму від прямокутної. Приймаємо рівним 1,1.
К2 – коефіцієнт, рівний відношеннюдіючого значення лінійного струму вторинної обмотки силового трансформатора досереднього значення випрямленого струму. Приймаємо рівним 0,578.
Таким чином:
/> В
/>
/> Ом
/> Ом
RзS – активний сумарний опір обмотки збудження.
Е – ЕРС двигуна, яка знаходиться як добутоккутової швидкості двигуна на коефіцієнт зв’язку між потоком і струмомзбудження.
/>
Індуктивність якірного кола може бутивизначена з виразу:
/>
Де: k – коефіцієнт компенсації,який лежить у межах 8..12.
Приймаємо k=10; 2р– число полюсів, керуючись [1] ця величина рівна 2. Отже:
/> Гн
Загальна індуктивність якірного кола маєвигляд
/>
Де Lдж.жив – індуктивність джерела живлення(трансформатора).
Значення електромеханічної сталої двигуна Танаведено у таблиці параметрів вибраного двигуна – таблиця 2.2.2
Та = 0,063 с.
Знайдемо кФ, виходячи із рівняння:
/>
/>
Отже ЕРС двигуна дорівнює:
/>В
Статична електромеханічна характеристикадвигуна будується на основі виразу:
/>
Характеристика наведена на рисунку 2.
/>
Рис 2. Статична електромеханічнахарактеристика двигуна.
Структурна схема двигуна приведена в додатках
Дані про ланцюг збудження розраховуємонаближено із рівнянь паралельного збудження :
/>Ом.Uз.ном = Uдв.ном = 52 В.
/> А.
Відповідно до параметрів двигуна: кф» 280 Вб/А;
Тз = 0,9 с.
4.2 Визначення і структурна схема контурурегулювання струму в системі керований перетворювач – двигун
Визначимо параметри структурної схеми контурурегулювання струму. Для цього спочатку визначимо електромеханічну сталу часурегулювання:
/>
JS – сумарний момент інерції двигуна, тахогенератора івиконуючого механізму маніпулятора.
/>кг×м2
/>с
Передавальна функція об’єкта регулювання зурахуванням сталої часу тиристорного перетворювача tтпі сталої часу інерційного фільтру tф у системі СІФК, які є некомпенсованими іскладають:
/>
має вигляд:
/>
Де Ктп– коефіцієнт підсиленнятиристорного перетворювача, який визначається:
/>
Де Uк.мах – максимальне значення напруги керуваннятиристорним перетворювачем. Приймаємо Uк.мах = 10 В.
Таким чином передавальна функція об'єктарегулювання має вигляд :
/>
В даному випадку об'єктом регулювання виступаєлише контур регулювання струму, а не вся система.
З огляду на реальні співвідношення Тm і Та в результаті послідовноїкорекції отримуємо передавальну функцію розімкнутого контуру:
/>
Коефіцієнт зворотного зв’язкувизначається так:
/>
Де Uзс.мах – максимальне значення напруги задання струму,приймаємо 10 В.
В даному випадку нам важливо, щоб контуррегулювання струму мав підвищену точність і виключав статичну похибку зазбурюванням. Відповідно цим властивостям відповідають настройки технічногооптимуму. Швидкодія контуру визначається постійною ас, якадорівнює 2, при настроюванні на технічний оптимум. Таким чином передавальнафункція розімкнутого контуру запишеться так:
/>
Передавальна функція регулятора струмувизначається так :
/>
/>,
Де Тіс – стала часу контурурегулювання струму :
/>
/>
Таким чином ми отримали ПІ-регулятор струму,налагоджений на технічний оптимум.
Визначимо параметри регулятора струму.
Приймемо Сззс = 8,2 мкФ. Тоді:
/>;
/>;
Де Rпззс – опір у ланцюзізворотного зв'язку ПІ-регулятора струму.
Rззс= Rзс×Кдс /Кззс = 4,634×3,5/0,222= 73,059 кОм.
Кдс – коефіцієнтпередачі датчика струму.
Схема регулятора струму наведена в додатках.
4.3 Розрахунок параметрів контуру регулюванняшвидкості в системі з підпорядкованим контуром струму
Функціональна і структурна схеми контурурегулювання швидкості наведені в додатках.
Передавальна функція замкнутого контуру, зурахуванням вище розрахованих параметрів, визначається так :
/>
У структурній схемі струмів контур івиконавчий механізм складають об'єкт регулювання для контуру швидкості
Для досягнення підвищеної швидкодії контурурегулювання швидкості, налагоджуємо його на симетричний оптимум.
При цьому в якості регулятора швидкостізастосовуємо ПІ-регулятор, передавальна функція якого має вигляд
/>;
При стандартній настройці на симетричнийоптимум регулятора швидкості приймаємо :
Тр.ш = 8×Тm = 8×0,01 = 0,08 с.
/>
Кр.ш =/>.
Деаш –швидкодія контуру регулювання швидкості (значна).
Кззш –коефіцієнт зворотного зв'язку за швидкістю :
(Приймаємо Uзш.ном=10 В.)
/>;
/>;
Кр.ш =/>;
/>.
Значення пасивнихелементів зворотного зв’язку знаходимо із співвідношень :
Трш = Rзш×Сззш; ТМ= Rпззш×Сззш;
Де Rпззш – опір у ланцюзі зворотногозв'язку ПІ-регулятора швидкості.
Приймаємо Сззш= 8,2 мкФ, тоді
/> кОм;
/>кОм;
/> кОм.
Через малеперерегулювання (4,3%) перехідні процеси оптимізованого контуру струму близькідо аперіодичного і тому передавальна функція має вигляд більш простоїпередавальної функції аперіодичної ланки:
/>
У цьому випадкупередавальна функція розімкненого контуру швидкості має вигляд:
/>
/>
/>
Регуляторшвидкості компенсував велику сталу часу ТМ і динамічні властивостіконтуру швидкості визначаються лише меншою сталою часу Тm. Передавальна функціязамкненого контуру швидкості має вигляд :
/>
/>
Наявністьфорсуючої ланки в передавальній функції приводить до великого пере регулювання,яке може досягати 43%. Пере регулювання можна зменшити до 8%, якщо на вхідоптимізованого контуру швидкості додати аперіодичний фільтр зі сталою часу Тф= 8Тm, що здатний компенсувати форсуючу ланку в передавальнійфункції. Тоді передавальна функція замкненого контуру швидкості отримає вигляд:
/>
Механічна характеристика синтезованого приводузображена на рис. 3:
/>
/>
Рис. 3. Електромеханічна характеристикасинтезованого електроприводу
Структурна схема контуру регулювання швидкостінаведена в додатках
4.4 Визначення параметрів контуру регулюванняположення системі з підпорядкованими контурами швидкості і струму
В якості об’єкта регулювання положенняприймається двократно інтегруюча система регулювання швидкості в системікерований перетворювач – двигун. Необхідно доповнити її інтегруванням швидкостідля одержання переміщення і ввести зворотній зв¢язок за положенням. Утворюється трьох контурна системарегулювання положення. Передавальна функція об’єкта регулювання положення маєвигляд:
/>
/>
Необхідна передавальна функція розімкнутогоконтуру регулювання положення визначається за формулою:
/>
Де: ап – коефіцієнт швидкодіїконтуру, який приймається рівним 4.
Кззп – коефіцієнт підсилення каналузворотного зв¢язку за положенням.
/>м/рад.
Де іп – передавальне число міжвиконуючим механізмом і двигуном на
робочій подачі.
/>.
Ми бачимо, що для досягнення бажаноїпередавальної функції контуру положення необхідно знехтувати доданками/>/> у виразі дляпередавальної функції об'єкта регулювання положенням. Тоді ми отримаємоП-регулятор положення такого вигляду :
/>
/>
/>
Розрахуємо параметри регулятора положення. Дляцього задамо необхідні опори. Значення опору Rзп повинно бути неменше 10-15 кОм. Усі інші опори розраховані нижче:
Rзп = 20 кОм
/>
Де Кдп– коефіцієнт передачі датчика положення. (Див. вище розділ 3.1.)
Напругу пробоюстабілітронів, увімкнених у зворотні зв'язки регуляторів для обмеження вихідноїнапруги, приймаємо рівним максимальній вхідній напрузі приведених в схемахпідсилювачів постійного струму, тобто Ucт= 10 В.
Структурна схема контуру регулювання положеннязнаходиться в додатках.
Висновки
Таким чином при розрахунку електроприводаверстата з ЧПК необхідно виходити із основних вимог проектуванняелектроприводів подачі верстатів, які перераховані у першому розділі.
Застосована методика проектуваннятрьохконтурної системи з підпорядкованим керуванням координат станка є
· точною, завдяки ПІ-регулятору струму, налагодженому на технічнийоптимум (похибка не перевищує 8%);
· швидкодіючою, завдяки ПІ-регулятору швидкості, нала-годженому на симетричнийоптимум (швидкодія контуру аш=8);
· високопозиційною, завдяки П-регулятору положення (коефіцієнт передачі Кззп= 0,00057 м/рад.)
При цьому досягнуті найкращі показникикерування: забезпечений діапазон регулювання швидкості обертання двигуна,лінійність статичної характеристики електропривода, стійкість системиавтоматичного керування.
Виконання вказаних розрахунків грунтується навикористанні нормативної технічної документації, початкових, довідникових,нормативних, літературних та інших даних, результати яких відображені укурсовій роботі.
Література
1. Методичні вказівки до виконання курсовогопроекту з дисципліни “Електропривод і автоматизація промислових роботів іманіпуляторів” для студентів спеціальності 7.092203 “Електропривод таавтоматизація промислових установок”/ Шульга О. В. – ПДТУ, 1996 р. – 28 с.
2. Гусев И.Г. Устройства числового программного управления:Учебное пособие для энергетических ВУЗов, – М.: Высшаяшкола, 1986 г.
3. Ильин О.П. Системы программного управленияпроизводственными установками и робототехническими комплексами: Учебное пособиедля ВУЗов, – М.: Высшая школа, 1988 г.
Додатки
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>Форм. Позначення Найменування Кільк. Прим. Відомість курсового проекту А4 ЕАРМ 502.001.000 ТЗ Технічне завдання 1 А4 ЕАРМ 502.001.000 ПЗ Пояснювальна записка 23 А4 ЕАРМ 502.001.001 Е1 Схема структурна ДПС 1 А4 ЕАРМ 502.001.002 Е1 Схема структурна ДПС з постійним 1 магнітним потоком А4 ЕАРМ 502.001.003 Е2 Схема функціональна контуру 1 регулювання струму А4 ЕАРМ 502.001.004 Е2 Схема функціональна контуру 1 регулювання швидкості А4 ЕАРМ 502.001.005 Е2 Схема функціональна контуру 1 регулювання положення А4 ЕАРМ 502.001.006 Е1 Схема структурна контуру 1 регулювання струму в системі ТП-Д А4 ЕАРМ 502.001.007 Е1 Схема структурна контуру 1 регулювання швидкості А4 ЕАРМ 502.001.008 Е1 Схема структурна контуру 1 регулювання положення Зм Лист № докум. Підпис Дата Виконав Відомість курсового проекту Літ. Лист Листів Перевір н 1 1 Н.контр Затв. Форм Позначення Найменування Кільк Прим. М ПБВ 100-М 1 0,75 кВт ТП ТП ТС 1,0 1 1,0 кВт СІФК ТСА 160А 1 160 А ДС ДХГ-2 1
кт = 3,5 BR ТД-101 1
ктг = 0,021 ДП ВТ-5 1
кт = 0,96 РС К153УД5А 1
Umax = 20 B РШ К153УД5А 1
Umax = 20 B РП К140УД8 1
Umax = 20 B
Rзс МЛТ-50 1 4,7 кОм
Rззс МЛТ-100 1 73 кОм
Rпззс МЛТ-50 1 7,8 кОм
Rзш МЛТ-50 1 10 кОм
Rззш МЛТ-5 1 2,2 кОм
Rпззш МЛТ-50 1 6 кОм
Rзп МЛТ-50 1 20 кОм
Rззп МЛТ-200 1 136 кОм
Rпззп МЛТ-5 1 2 Ом
Сззс 0,01 мк 1 8,2 мкФ
Сззш 0,01 мк 1 8,2 мкФ
VS1,2 КД 522Б 2
Umax = 40 B ЕАРМ 502.001.000 СП Зм. Лист № докум. Підпис Дата Виконав Специфікація Літ. Лист Листів Перевір. н 1 1 Н. контр. Затв. /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />