Системы автоматического управления станками реферат

Обновлено: 05.07.2024

РА · FА = РБ · FБ При прохождении щупа 9 по копиру 8 изменяется осевое открытие щели золотника 10, а следовательно и давление в полости Б. Цилиндр 6 перемещается и перемещает корпус золотника 10. Это перемещение происходит до тех пор, пока вновь не установится равновесное состояние. Таким образом, цилиндр 6 с резцом 4 полностью отрабатывает перемещение, заданное копиром 8 и на заготовке 1… Читать ещё >

  • система автоматического управления гидросуппортом токарного станка

Система автоматического управления гидросуппортом токарного станка ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Гидравлические копировальные устройства, применяемые на токарных станках, предназначены для автоматизации процесса обработки сложных фасонных поверхностей деталей машин, имеющих, как правило, круглое поперечное сечение.

Обрабатываемая деталь 1 установлена в патроне 2 и в заднем центре 3 токарного станка. Резец 4 закреплен в резцедержателе каретки 5, связанной со штоком цилиндра 6 и расположенной на направляющих суппорта 7. С копиром 8 взаимодействует щуп 9 однокромочного золотника 10. Полости, А и Б цилиндра 6 соединены между собой постоянным дросселем 11.

При обработке детали 1 сообщается вращение для создания скорости резания, а суппорту 7 — движение продольной подачи. Рабочая жидкость под давлением проводится в полость, А цилиндра и через постоянный дроссель 11 попадает в полость Б, откуда через щель золотника 10 на слив. На схеме видно, что величина давления в полости Б определяется открытием щели золотника 10 и величиной проводимости постоянного дросселя 11. В нейтральном положении (при неподвижном гидросуппорте) давление в полостях, А и Б таково, что поддерживается равновесие цилиндра 6.

РА · FА = РБ · FБ При прохождении щупа 9 по копиру 8 изменяется осевое открытие щели золотника 10, а следовательно и давление в полости Б. Цилиндр 6 перемещается и перемещает корпус золотника 10. Это перемещение происходит до тех пор, пока вновь не установится равновесное состояние. Таким образом, цилиндр 6 с резцом 4 полностью отрабатывает перемещение, заданное копиром 8 и на заготовке 1 формируется заданная поверхность.

В САУ гидросуппорта в качестве объекта управления входит процесс резания в замкнутой технологической системе станка.

Виды автоматических систем управления в зависимости от структуры и числа регулируемых параметров. Особенности систем автоматической стабилизации, программного управления и следящего типа. Электрооборудование и элементы систем управления станками.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 04.12.2014
Размер файла 20,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Системы управления станком

Если в системе управления есть хотя бы один дискретный элемент, то и вся эта система будет вести себя как дискретная. Если вся система управления или какой-либо ее элемент обладает релейным выходом, то вся эта система должна быть отнесена к релейным системам управления. Примером системы с релейным воздействием может служить система регулирования температуры в закалочной термопечи, которая включает или выключает нагревательный элемент в зависимости от результатов измерения температуры в печи.

В зависимости от структуры все автоматические системы управления подразделяют на одноконтурные и многоконтурные. Под контуром в структурной схеме системы понимается замкнутый участок цепи, образованный элементами схемы и различного рода прямыми и обратными связями, существующими в этой схеме. Одноконтурные системы имеют лишь одну обратную связь. Многоконтурные системы имеют несколько прямых и обратных связей, каждая из которых образует свой замкнутый контур. Многоконтурные системы по сравнению с одноконтурными при прочих равных условиях обладают лучшими динамическими свойствами, но эти системы значительно сложнее для описания и анализа.

В зависимости от числа регулируемых параметров системы автоматического управления подразделяются на одномерные и многомерные. Одномерные системы характеризуются одним регулируемым параметром, а многомерные -- несколькими.

Многомерные системы в свою очередь могут быть подразделены на системы связанного и несвязанного управления. Системы несвязанного управления характеризуются тем, что регуляторы каждого параметра непосредственной связи между собой не имеют и их взаимодействие осуществляется только через объект управления. В системах связанного управления регуляторы отдельных параметров, кроме того, что они взаимодействуют через общий для них объект управления, также и непосредственно связаны друг с другом.

Одним из основных требований к любой технической системе является ее устойчивость. Под устойчивостью системы понимается ее способность после приложения воздействия, выведшего ее из положения равновесия, приходить в результате соответствующего переходного процесса в новое установившееся состояние. Однако это новое установившееся состояние для разных типов систем может быть различным, и различным может быть переходный процесс, который переводит различные системы в это новое устойчивое состояние.

Все автоматические системы, использующие информацию о параметрах производственного процесса для воздействия на этот производственный процесс, можно подразделить на три группы:

-системы автоматической стабилизации;

-системы программного управления;

В системах автоматической стабилизации значение регулируемого параметра поддерживается постоянным независимо от изменения нагрузки и от других возмущающих воздействий. Примером, характерным для машиностроения, может служить система поддержания постоянства оборотов электродвигателя независимо от нагрузки. Колебания нагрузки на практике возникают всегда вследствие различных условий смазки направляющих, использования многолезвийного инструмента (фрезы) и др.

В системах программного управления значение регулируемого параметра задается другим параметром, изменение которого заранее предписано (запрограммировано). Примером системы такого рода может служить, в частности, числовое программное управление, где изменение регулируемого параметра, которым является положение рабочего органа станка -- суппорта или рабочего стола -- задается программой его перемещения, заданной заранее в виде определенным образом организованного набора чисел, называемого управляющей программой (УП).

Наконец, изменение регулируемого параметра может происходить в соответствии с изменением другого параметра, изменение которого заранее не предопределено. Примером системы такого рода может служить усилитель мощности в разомкнутых системах, где задатчиком является маломощный шаговый двигатель.

Границы между этими типами систем управления являются весьма условными. Например, гидросистема гидрокопировального токарного полуавтомата, которая относится к автоматическим системам управления следящего типа, может также считаться и системой программного управления, в которой программа обработки конкретной детали задается заранее в виде материального копира (мастершаблона), изготовляемого из какоголибо легкообрабатываемого материала.

автоматизация управление станок система

Электрооборудование и элементы систем управления станками

Электрическое оборудование. В состав металлорежущих станков входят следующие электрические устройства: коммутационные аппараты для подключения и отключения станка и его отдельных элементов к электрической сети; электрические двигатели для приводов главного движения, механизмов подач и вспомогательных движений (перемещения задней бабки и ее зажима, отвода и подвода режущего инструмента, подачи СОЖ); электромагнитные муфты для переключения скоростей шпинделя и регулирования подачи суппорта.

Для управления работой электрооборудования используются аналоговые и цифровые микросхемы. В качестве датчиков в станках применяют устройства измерения неэлектрических величин (перемещений, скорости, температуры, давления, силы) электрическими методами: с помощью тахогенераторов, сельсинов, индукционных и емкостных датчиков, оптоволоконных фотоизмерительных устройств и других аппаратов.

Электрические схемы металлорежущих станков строят с использованием релейно-контакторных аппаратов, принцип работы которых основан на перемещении контакт-деталей после подключения катушки контактора к электрической сети. Эти же схемы могут также быть построены на бесконтактных логических элементах, которые в настоящее время вытесняют релейно-контакторные аппараты. Функциональное назначение тех и других элементов одинаковое.

Релейно-контакторные и бесконтактные элементы выполняют одинаковые логические функции и могут применяться в автоматизированных системах управления. Например, при замыкании и размыкании контактов выполняются логические функции ДА и НЕТ соответственно. При подключении катушки контактора к электрической сети контакты замыкаются, т. е. выполняется логическая функция ДА. Если при подключении катушки контакты размыкаются, то выполняется логическая функция НЕТ.

Выполнение логических функций И, ИЛИ зависит от схемы соединения механических контактов: последовательное соединение контактов соответствует выполнению логической функции И, а параллельное -- логической функции ИЛИ.

Применение бесконтактных логических элементов целесообразно в сложных схемах, когда число входных сигналов в схеме в несколько раз превышает число выходных. Релейно-контак-торные аппараты используют в системах управления небольшой сложности. Аппаратные средства и программное обеспечение взаимосвязаны. Любой процесс, реализуемый программным путем, может быть преобразован в эквивалентный процесс, реализуемый аппаратными средствами, и наоборот.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является главным компонентом любого многофункционального автомата или информационной системы управления. Назначение АЛУ -- выполнять заданный набор арифметических и логических операций, определяемый его областью применения и функциональным назначением. Для станков с ручным управлением или с простейшей автоматикой используют логические элементы.

В решении задачи ускорения социально-экономического развития страны на базе научно-технического прогресса главенствующая роль принадлежит машиностроению, продукция которого должна обеспечить многократное увеличение производительности труда во всех областях производственной деятельности человека при автоматизации всех ее стадий.

Управление станком называют ручным, если выполнение операции осуществляется непосредственно человеком на основе исходной информации в форме чертежа, технологической документации и текущей информации по результатам наблюдений за работой станка, инструмента, измерительных и регистрирующих устройств и другого оборудования. При ручном управлении циклом работы станка рабочий должен обладать знаниями, умением и опытом, наличие которых позволяет выполнять технологическую операцию с заданной производительностью, обеспечивая при этом требуемое качество изделия. При этом управлении возможности повышения производительности ограничены способностями человека, качество же изделий может оказаться нестабильным, а иногда и низким.

Управление станком называют автоматическим, если выполнение операциями обеспечивается комплексом устройств и средств связи, обеспечивающим требуемое согласованное взаимодействие исполнительных механизмов станка, заготовки, инструмента и т. п.

Управление движением станка, его механизмов и транспортных средств, режимов работы машины, изменением физических и химических параметров технологического процесса по заранее заданной программе называется программным управлением (ПУ).

Способ достижения цели с однозначным описанием операций и процедуры их выполнения в заданной форме называется программой.

Система программного управления состоит из ряда устройств, предназначенных для выполнения определенных функций: программоноситель, на котором записана программа работы исполнительных органов станка; устройства ввода программы; считывающего устройства, способного воспринимать символы программы и преобразовывать их в электрические сигналы управления; преобразующего устройства, отрабатывающего рабочие команды для движения исполнительных органов станка; привода исполнительных органов станка; системы обратной связи, осуществляющей контроль соответствия выполняемого движения исполнительных органов запрограммированным параметрам.

Станки, а также другое легкопереналаживаемое оборудование, снабженные системами автоматического управления, являются основой для создания гибких производственных систем (ГПС).

Программное управление работой элементов станка разделяют на цикловое и числовое программное управление.

Цикловое программное управление (ЦПУ) основано на использовании простейших программ, содержащих только информацию о цикле и режимах обработки, обеспечиваемых регулируемыми электроприводами главного движения и подачи. Простейшим устройством ЦПУ является кулачковый командоаппарат (программатор), который выдает команды на путевые переключатели, обеспечивающие начало движения или прекращение движения соответствующих рабочих органов станка по заданной программе от путевых переключателей. Путевые переключатели имеют достаточно высокую точность срабатывания и достаточную долговечность.

Системы ЦПУ могут быть с аппаратным управлением (электрические, гидравлические или пневматические). Программу в таких устройствах часто вводят с панели нажатием клавиши с обозначением логического элемента.

Станки с ЦПУ отличаются простотой конструкции, невысокой стоимостью, однако их переналадка требует значительного времени. Поэтому станки с ЦПУ эффективно используются для обработки заготовок больших партий деталей простой формы. Они находят применение в крупносерийном и массовом производствах и автоматических линиях для этих производств,

Развитие электроники и вычислительной техники, внедрение ЭВМ в производство привели к применению в станкостроении систем числового программного управления (ЧПУ). Числовое программное управление основано на программах, содержащих информацию чертежа детали, о цикле и режимах обработки, о перемещении заготовки и информацию об инструменте, записанную в виде определенной последовательности чисел, представляющую собой язык программирования. Всистемах ЧПУ на всем пути подготовки программы управления вплоть до ее передачи рабочим органам станка мы имеем дело только с информацией в цифровой форме.

Системы ЧПУ можно классифицировать по различных признакам: перемещению рабочих органов (позиционные, контурные, комбинированные или универсальные системы), наличию обратной связи (разомкнутые, замкнутые системы) и др.

В позиционных системах ЧПУ обработка осуществляется в процессе поочередного или одновременного перемещения рабочих органов станка по различным координатам (X, Y, Z).

В контурных системах управление обеспечивается перемещением рабочих органов станка по траектории (обычно криволинейной) и с контурной скоростью, заданными программой. Контурной скоростью является результирующая скорость подачи рабочих органов станка, направление которой совпадает с касательной в каждой точке заданного контура обработки.

В универсальных системах ЧПУ используют комбинированные позиционно-контурные системы управления.

В разомкнутых системах ЧПУ действительное положение рабочих органов станка не контролируется, а определяется точностью передаточных механизмов и точностью выполнения заданных программ, вводимых программоносителем по начальной информации.

Работа станка с ЧПУ и программирование тесно связаны с системами координат. Оси координат необходимы для определения перемещений рабочих органов по направлению и величине. Для всех станков с ЧПУ принята правая система координат X, Y,Z. Оси координат располагают параллельно направляющим станка. Поворот вокруг осей X, Y, Z обозначают буквами А, В, С

Для заточки осевого цилиндрического лезвийного инструмента по передней и задней поверхностям достаточно двух перемещений, для инструмента с цилиндрическими и коническими участками лезвия используют станки с тремя перемещениями ,для инструмента с наклонным или винтовым зубом используют станки с четырьмя или более перемещениями. При обозначении моделей станков с ЧПУ используют индексы: Ф2 --для позиционной; ФЗ --для контурной; Ф4 --для позиционно-контурной систем ЧПУ; Ф1 --для цифровой индикации положения при ручном вводе данных.

Подобные документы

История развития автоматических систем регулирования. Сравнительный анализ ручного и машинного управления. Характеристика видов (стабилизирующих, программных, следящих и оптимизирующих) систем управления и типов защиты установок от опасных режимов.

реферат [85,3 K], добавлен 18.01.2010

Проблемы, возникающие при эксплуатации систем автоматического управления двигателями типа FADEC. Характеристика газотурбинных двигателей. Гидропневматические системы управления топливом. Управление мощностью и программирование подачи топлива (CFM56-7B).

дипломная работа [6,0 M], добавлен 08.04.2013

Определяющие признаки современных систем управления, реализация заданной программы работы, координация работы всех механизмов и устройств в течение рабочего цикла. Характеристика программного управления станками, непосредственное числовое управление.

контрольная работа [1,3 M], добавлен 23.05.2010

Регулирующие системы автоматического управления. Автоматические системы управления технологическими процессами. Системы автоматического контроля и сигнализации. Автоматические системы защиты. Классификация автоматических систем по различным признакам.

реферат [351,0 K], добавлен 07.04.2012

Классификация моделей по типу отражаемых свойств средств управления. Этапы математического моделирования. Уровни и формы математического описания для системы управления летательного аппарата. Линейная модель многомерных систем в пространстве состояний.

Управление металлорежущими станками – это воздействие на его механизмы и устройства для выполнения требуемого технологического процесса обработки заготовки с заданными точностью, производительностью и себестои­мостью обработки.

Управление станком состоит из получения информации о цели управления, о результатах управления (перемещениях рабочих органов, срабатывании различных механизмов), анализа полученной информации, выработки решения и исполнения принятого решения.

Управление станком может выполняться оператором (вручную) или без его непосредст­венного участия системой автоматического управления.

Ручное управление станками

Управление станком упрощается при применении устройств цифровой индикации и управления (УЦИУ). Схема самого простого УЦИУ пока­зана на рис. 1.1. При перемещении рабочего органа станка (стола, суппорта, шпиндель­ной бабки) подвижная часть 5измерительного преобразователя(ИП), связанная с рабочим ор­ганом, проходя относительно неподвижной час­ти 4ИП, преобразует перемещение в пропор­циональное ему число импульсов, которые поступают в счетчик 2 и индицируются на цифровом табло 3.

Начало отсчета может быть совмещено с любой точкой контролируемого перемещения путем установки счетчика на нуль. В качестве ИП в УЦИУ применяются импульсные фото­электрические ИП со штриховыми шкалами, а также фазовые ИП (сельсины и индуктосины).


Рис. 1.1. Схема устройства цифровой индикации

УЦИУ классифицируют по следующим уров­ням автоматизации станков:

а) измерительный уровень, когда УЦИУ выполняет только функции отсчета перемеще­ний;

б) уровень выдачи рекомендаций оператору станка, когда УЦИУ осуществляет функцию предварительного набора перемещений. В этом случае оператор набирает требуемые величины перемещений рабочих органов, а затем переме­щает их вручную до достижения нулевых показаний на цифровом табло УЦИУ;




в) уровень выдачи оператору рекомендаций, записанных в рабочей программе, когда на цифровом табло по программе высвечи­ваются требуемые значения и направления перемещения и оператор вручную их отраба­тывает;

г) управляющий уровень, когда УЦИУ выполняет функции предварительного набора перемещений и их автоматической отработки. Оператор в этом случае только нажимает на кнопку, а станок отрабатывает заданные пере­мещения. При этом команды позиционирования выдает УЦИУ;

д) управляющий программный уровень, когда УЦИУ работает автоматически по прог­рамме, т. е. выполняет функции, аналогичные функциям устройства числового программного управления.

Кроме режимов работы, отвечающих разным уровням автоматизации, УЦИУ может иметь также и другие режимы, например записи программы, самодиагностирования и т. д.

По функциональным возможностям УЦИУ разделяют на две группы:

а) УЦИУ общего назна­чения без ориентации их технологических функ­ций на определенную группу станков, выпол­няющие только простейшие функции цифрово­го отсчета величин перемещений;

б) УЦИУ, функционально ориентированные на определен­ный тип станков.

Автоматическое управление станками

При автоматическом управлении металлоре­жущим станком функции его управления вы­полняет система автоматического управления (САУ), работающая по заранее составленной управляющей программе, вводимой в систему управления с помощью соответствующего программоносителя.

Функционирование станка при автоматичес­ком управлении определяется его структурой и алгоритмом управления, заложенными в дан­ную систему управления. При этом структура станка определяет его состав и связь между рабочими органами, вспомогательными меха­низмами и устройствами. Алгоритм управления, по которому работает система управления, пред­писывает последовательность выполнения раз­личных функций управления станком.

Под управляющей программой (УП) понима­ют совокупность команд на языке программи­рования, соответствующую заданному алгорит­му функционирования станка по обработке конкретной заготовки. УП включает, как прави­ло, команды трех категорий:

а) технологические, обеспечивающие управле­ние перемещениями рабочих органов станка с заданными подачами на требуемые расстояния в процессе обработки;

б) цикловые, осуществляющие переключение скоростей, подач, выбор и смену инструментов, смену палет с заготовками, включение и отклю­чение подачи охлаждающей жидкости, контроль точности обработки и др.;

в) служебные или логические, обеспечивающие правильность отработки станком всех указанных выше задаваемых ему команд.

Носитель данных, на котором записана УП, называют программоносителем. В качестве программоносителя используют кулачки, копи­ры, линейки с упорами, перфоленты, магнит­ные ленты, а также запоминающие устройства различного типа.

САУ металлорежущими станками классифи­цируют по различным признакам в зависи­мости от задач их практического применения.

Широко применяют классификацию САУ по информационным признакам, под которыми по­нимают число и структуру потоков информа­ции при управлении различными металлорежу­щими станками. Чем полнее информация, используемая в САУ, тем выше качество ее работы и шире ее функциональные возмож­ности.

Источником информации, поступающей в САУ на входе, является УП, а в качестве обратной связи могут использоваться: потоки информации, характеризующие состояние про­цесса отработки информации (положения рабочих органов станка, уровень вибраций, температурных деформаций, размеры обрабаты­ваемой заготовки); информация о возмущениях, действующих на процесс обработки, которые не зависят от процесса управления (например, припуск, твердость материала, температура окружающей среды и др.).

Перечисленные источники информации ис­пользуют в САУ в различных сочетаниях, образуя определенную структуру САУ (рис. 1.2).

В разомкнутых системах управления (рис. 1.2а) имеется только прямой поток ин­формации J1, и устройство управления (УУ) не контролирует действительное положение рабочего органа станка, поэтому точность его перемещения будет зависеть от точности пере­даточных механизмов привода подачи.

Разомкнутыми системами управления являют­ся системы управления с распределительным валом (РВ), механические копировальные сис­темы, системы ЧПУ с приводами подач, в которых используются шаговые электродвига­тели.


Рис. 1.2. Структурные схемы систем автоматического управления:

а – разомкнутая; б – замкнутая; в – адаптивная

Замкнутые системы управления подразделяют на три подгруппы:

а) с обратной связью по положению рабочих органов станка (рис. 1.2б) – поток информации J2 идет от измеритель­ного преобразователя (ИП). К этой группе относятся следящие копировальные системы, большинство современных систем ЧПУ;

б) с обратной связью по положению рабочих органов станка (рис. 1.2в) и с компенсацией погреш­ностей станка (тепловых деформаций, износа, вибраций и др.). В этих системах имеются дополнительные датчики, измеряющие погреш­ности станка и также передающие сигналы в устройство управления для коррекции начальной информации;

в) адаптивные (рис. 1.2в), в которых кроме обратной связи по положению рабочих органов станка (поток информации J2), имеется обратная связь (поток информации от соответствующих датчиков J3) по параметрам процесса обработки (силе реза­ния, крутящему моменту, температуре в зоне резания, амплитуде вибраций и др.), что поз­воляет учитывать и компенсировать влияние на точность обработки колебаний припуска на заготовке, твердости обрабатываемого мате­риала, износа режущего инструмента и других факторов, которые носят случайный характер, и их предусмотреть заранее невозможно. Эти системы управления являются самыми сложны­ми, но обеспечивают высокую точность, опти­мальную производительность и минимальную себестоимость обработки.

По характеру управляющих сигналов раз­личают непрерывные (аналоговые) и дискрет­ные системы автоматического управления. Непрерывные сигналы являются непрерывны­ми функциями времени. Дискретной системой управления является система, содержащая хотя бы одно звено дискретного действия.

На рис. 1.3 показаны различные варианты существующих систем автоматического управле­ния станками:

I – системы управления с распределительными валами и кулачками, где УП задается в аналоговом виде – в виде рабочих и командных кулачков, устанавлива­емых на распределительные валы в соответствии с разработанной циклограммой;

II – копировальные системы управления, где управляющая программа также задается в аналоговом виде в виде копира;

III – системы циклового программного уп­равления (ЦПУ), в которых размерная инфор­мация задается в аналоговом виде путевыми упорами, устанавливаемыми на сменных линей­ках, и цикловая – в цифровом виде набором на пульте управления;

IV – системы ЧПУ, в которых УП задается в цифровом виде и либо вводится с помощью перфоленты, либо набирается на пульте непо­средственно оператором и вводится в память системы управления, либо подается от ЭВМ бо­лее высокого уровня управления.

Системы автоматического управления могут строиться на механической, гидравлической, пневматической, пневмогидравлической, элек­трической, электрогидравлической и электрон­ной основах.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ
Система автоматического управления представляет собой комплекс устройств и средств связи, обеспечивающих точное и согласованное во времени взаимодействие робочих и вспомогательных исполнительных механизмов станка в соответствии с программой управления, разработанной на основе принятого технологического процесса обработки. Программа управления – этопоследовательность команд, обеспечивающих заданное функционирование робочих органов станка. . Элемент или комплекс элементов, несущих на себе программу управления, называется программоносителем
Классификация систем автоматического управления и их сравнительный анализ приведена в пособии для самостоятельной работы студентов. Там же рассмотрены системы управления с РВ (с распределительным валом),циклового программного управления и следящие копировальные системы.
Развитие электроники и вычислительной техники, внедрение в производство ЭВМ привело к разработке и широкому применению в станкостроении систем числового программного управления (ЧПУ) металлорежущими станками, а также другим технологическим оборудованием.
Числовым программным управлением называют управление по программе, заданной валфавитно-цифровом коде и представляющей последовательность команд, записанную на определенном языке и обеспечивающую заданное функционирование рабочих органов станка.
Принципиальное отличие систем ЧПУ от ранее разработанных САУ заключается в способе расчета и задания программы управления и ее передачи для управления рабочими органами станка.
В обычных САУ программа управления воплощается в физические аналоги –кулачки, копиры, упоры и другие средства, которые являются программоносителями. Данный способ задания программы управления имеет два основных недостатка. Первый вызван тем, что информация чертежа детали из цифровой (дискретной) превращается в аналоговую (в виде кривых кулачка, копира). Это приводит к погрешностям, вносимым при изготовлении кулачков, копиров, расстановки путевых упоров на линейках, атакже при износе этих программоносителей в процессе эксплуатации. Вторым недостатком является необходимость изготовления данных программоносителей с последующей трудоемкой наладкой на станке. Это приводит к большим затратам средств и времени и делает в большинстве случаев неэффективным применение обычных САУ для автоматизации серийного и особенно мелкосерийного производства.


В системах ЧПУ на всемпути подготовки программы управления вплоть до ее передачи рабочим органам станка мы имеем дело только с информацией в цифровой (дискретной) форме, полученной непосредственно из чертежа детали. Траектория движения режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки в станках с ЧПУ представляется в виде ряда его последовательных положений, каждое из которых определяется числом. Вся информацияпрограммы управления (размерная, технологическая и вспомогательная), необходимая для управления обработкой детали, представленная в текстовой или табличной форме с помощью символов (цифр, букв, условных знаков), кодируется (код ISO-7bit) и вводится в память системы управления от ЭВМ или непосредственно с помощью клавишей на пульте управления. Устройство ЧПУ преобразует эту информацию в управляющиекоманды для исполнительных механизмов станка и контролирует их выполнение.
Поэтому в станках с ЧПУ стало возможным получать сложные движения его рабочих органов не за счет кинематических связей, а благодаря управлению независимыми координатными перемещениями этих рабочих органов по программе, заданной в числовом виде. Качественно новым в станках с ЧПУ является возможность увеличения числа одновременноуправляемых координат, в результате чего стало возможным применить принципиально новые компоновки станков с получением широких технологических возможностей при автоматическом управлении.
Общая укрупненная структурная схема системы ЧПУ показана на рис. 20.
Она включает следующие основные элементы: устройство ЧПУ; приводы подач рабочих органов станка и датчики.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Автоматические системы управления

. качество АСОИУ Тема Автоматизированные системы обработки информации и.

Системы Автоматического Управления

11 Стр. 53 Просмотры

Системы автоматического управления

. ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ Тема 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО.

19 Стр. 85 Просмотры

Релейные системы автоматического управления

. энергетики Реферат На тему: Релейные системы автоматического.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Систе́ма управле́ния —.



Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования


Индивидуальная работа

на тему: Системы автоматического управления. Виды.

по дисциплине: Автоматика и робототехника
Выполнил студент гр. М08.19/17: _____________ Быстрицкий И.А.

подпись, дата
Проверил: ____________ Деренок А.Н.

Множество задач управления в современном мире связано с техническими системами – автомобилями, кораблями, самолетами, станками. Например, нужно поддерживать заданный курс корабля, высоту самолета, частоту вращения двигателя, температуру в холодильнике или в печи. Если эти задачи решаются без участия человека, говорят об автоматическом управлении.

Вторая половина ХХ века характерна появлением машин и систем высокой конструктивной сложности, способных выполнять ответственные задачи. К началу 50-х годов прошлого века практически закончилась механизация и автоматизация физического о труда человека. Более 99% объема работ выполнялось машинами. В это время человечество столкнулось с новой проблемой: физический труд человека стал выполняться машинами, а автоматизация умственной деятельности оператора (управленца) продолжала оставаться такой же, какой она была в течение последних 2000—2500 лет. Техника постоянно усложнялась, она выполняла все больше и больше функций, процессы управления становились все более сложными, а качество функционирования систем управления либо оставалось прежним, либо ухудшалось из-за усложнения производства. Решением этого противоречия стало естественное, объективное появление и становление во второй половине ХХ века новой научной дисциплины — теории автоматизированного управления как одного из разделов науки о закономерностях управления в технических, биологических, социальных и других классах систем.

Понятие и определение САУ

Система управления — систематизированный (строго определённый) набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения определённых целей. Объектом системы управления могут быть как технические объекты , так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.

САУ способны поддерживать экстремальное значение некоторого критерия (например, минимальное или максимальное), характеризующего качество функционирования данного объекта. Критерием качества, который обычно называют целевой функцией , показателем экстремума или экстремальной характеристикой , может быть либо непосредственно измеряемая физическая величина (например, температура , ток , напряжение , влажность , давление ), либо КПД , производительность и др.

В задачах управления всегда есть два объекта – управляемый и управляющий. Управляемый объект обычно называют объектом управления или просто объектом, а управляющий объект – регулятором. Например, при управлении частотой вращения объект управления – это двигатель (электромотор, турбина); в задаче стабилизации курса корабля – корабль, погруженный в воду; в задаче поддержания уровня громкости – динамик.

Автоматическое управление в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. САУ широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учётом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта — управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления.

Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса

Задачи систем управления

Автоматические системы управления применяются для решения трех типов задач:

• стабилизация, то есть поддержание заданного режима работы, который не меняется длительное время (задающий сигнал – постоянная, часто нуль);

• программное управление – управление по заранее известной программе (задающий сигнал меняется, но заранее известен);

• слежение за неизвестным задающим сигналом.

К системам стабилизации относятся, например, авторулевые на кораблях (поддержание заданного курса), системы регулирования частоты вращения турбин. Системы программного управления широко используются в бытовой технике, например, в стиральных машинах. Следящие системы служат для усиления и преобразования сигналов, они применяются в приводах и при передаче команд через линии связи, например, через Интернет.

Одномерные и многомерные системы По количеству входов и выходов бывают

• одномерные системы, у которых один вход и один выход (они рассматриваются в так называемой классической теории управления);

• многомерные системы, имеющие несколько входов и./или выходов (главный предмет изучения современной теории управления).

Непрерывные и дискретные системы По характеру сигналов системы могут быть

• непрерывными, в которых все сигналы – функции непрерывного времени, определенные на некотором интервале;

• дискретными, в которых используются дискретные сигналы (последовательности чисел), определенные только в отдельные моменты времени;

• непрерывно-дискретными, в которых есть как непрерывные, так и дискретные сигналы. Непрерывные (или аналоговые) системы обычно описываются дифференциальными уравнениями. Это все системы управления движением, в которых нет компьютеров и других элементов дискретного действия (микропроцессоров, логических интегральных схем).

Существуют также и гибридные непрерывно-дискретные системы, например, компьютерные системы управления движущимися объектами (кораблями, самолетами, автомобилями и др.). В них часть элементов описывается дифференциальными уравнениями, а часть – разностными. С точки зрения математики это создает большие сложности для их исследования, поэтому во многих случаях непрерывно-дискретные системы сводят к упрощенным чисто непрерывным или чисто дискретным моделям.

Стационарные и нестационарные системы Для управления очень важен вопрос о том, изменяются ли характеристики объекта со временем. Системы, в которых все параметры остаются постоянными, называются стационарными, что значит «не изменяющиеся во времени Системы, в которых параметры объекта или регулятора изменяются со временем, называются нестационарными. Хотя теория нестационарных систем существует (формулы написаны), применить ее на практике не так просто.

Определенность и случайность Самый простой вариант – считать, что все параметры объекта определены (заданы) точно, так же, как и внешние воздействия. В этом случае мы говорим о детерминированных системах, которые рассматривались в классической теории управления. Тем не менее, в реальных задачах точных данных у нас нет. Прежде всего, это относится к внешним воздействиям. Например, для исследования качки корабля на первом этапе можно считать, что волна имеет форму синуса известной амплитуды и частоты. Это детерминированная модель. Так ли это на практике? Естественно нет. С помощью такого подхода можно получить только приближенные, грубые результаты. По современным представлениям форма волны приближенно описывается как сумма синусоид, которые имеют случайные, то есть неизвестные заранее, частоты, амплитуды и фазы. Помехи, шум измерений – это тоже случайные сигналы. Системы, в которых действуют случайные возмущения или параметры объекта могут изменяться случайным образом, называются стохастическими (вероятностными). Теория стохастических систем позволяет получать только вероятностные результаты. Например, нельзя гарантировать, что отклонение корабля от курса всегда будет составлять не более 2° , но можно попытаться обеспечить такое отклонение с некоторой вероятностью (вероятность 99% означает, что требование будет выполнено в 99 случаях из 100).

По характеру изменения управляющего воздействия различают системы автоматической стабилизации, программного регулирования и следящие системы. По виду передаваемых сигналов выделяют системы непрерывные, с гармонической модуляцией, импульсные, релейные и цифровые. По способу математического описания, принятого при исследовании, выделяют линейные и нелинейные системы. Обе группы могут быть представлены непрерывными, дискретными и дискретно-непрерывными системами. По виду контролируемых изменений своих свойств различают не приспосабливающиеся и приспосабливающиеся (адаптивные) системы. В последнем классе можно выделить самонастраивающиеся системы с самонастройкой параметров или воздействий и самоорганизующиеся системы с контролируемыми изменениями структуры.

В зависимости от принадлежности источника энергии, при помощи которого создаётся управляющее воздействие, системы могут быть прямого и непрямого действия. В системах прямого действия используется энергия управляемого объекта. К ним относятся простейшие системы стабилизации (уровня, расхода, давления и т.п.), в которых воспринимающий элемент через рычажную систему непосредственно действует на исполнительный орган (заслонку, клапан и т.д.). В системах непрямого действия управляющее воздействие создаётся за счёт энергии дополнительного источника.

Читайте также: