Файл: Корытин, А. М. Оптимизация управления металлорежущими станками.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 115
Скачиваний: 0
симистора СТ. Напряжение на обмотке возбуждения ОВД уве личивается, скорость двигателя Д снижается. Скорость изме няется с постоянной мощностью. При обработке детали от периферии к центру описанный процесс протекает в обратном направлении, однако здесь необходимо предусмотреть блоки-, ровку, автоматически уменьшающую задающее напряжение после врезания и, таким образом, сглаживающую разницу между частотой вращения под нагрузкой и на холостом ходу. Скоростная характеристика привода (рис. 32) может быть раз делена на три участка. На участке 1 в зоне больших скоростей отрицательная обратная связь по току не действует и характе ристика описывается' уравнениями, соответствующими разом кнутой системе привода. На участках 2 и 3 вступает в действие токовая связь. При этом участок 2 — рабочий, на нем при не значительном увеличении тока резко падает скорость, а мощ ность, потребляемая двигателем, остается постоянной. На уча стке 3 в зоне малых скоростей диапазон регулирования ока зывается исчерпанным и жесткость характеристики увеличи вается.
Для рабочего участка относительное значение силы тока управления магнитного усилителя
i* = |
k a.y |
[% + |
( % - % „ ) ] , |
, |
|
|
|
( 2 0 ) |
||||
где |
kn.у — коэффициент |
усиления |
полупроводникового |
усили |
||||||||
теля; i* J* |
i% — относительные |
значения |
контурных |
токов: |
||||||||
задающего, |
обратной связи и сравнения. |
|
связана с |
|||||||||
|
Сила |
тока |
нагрузки |
магнитного усилителя 1я му |
||||||||
силой тока управления нелинейной зависимостью |
|
|
||||||||||
/Д |
■_ |
ь |
>д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■*н .м у ---- |
^М у^У » |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где /гму — нелинейный коэффициент. |
является |
функцией |
||||||||||
|
С другой стороны, эта же сила тока |
|||||||||||
угла насыщения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
,д |
|
1 + cos а |
|
|
|
|
|
|
|
|||
• / н . м у ---------------~ |
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Полагая, что угол насыщения магнитного усилителя равен |
|||||||||||
углу отпирания симистора, можно записать |
|
|
|
|||||||||
, ,д |
_ 1 + |
cos а |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в |
|
|
2 |
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
где |
Нд — относительное |
значение |
напряжения на обмотке воз |
|||||||||
буждения; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Линеаризуя характеристику намагничивания двигателя, |
|||||||||||
определим его магнитный поток |
|
|
|
|
||||||||
Ф |
|
|
|
|
Ь |
II |
I я |
|
|
|
|
21) |
|
|
|
|
к О. |
|
В.ОС^в |
|
|
|
|
||
81
где k0.B— коэффициент пропорциональности; |
IBwB — м.д. с. |
||
обмотки |
возбуждения |
двигателя; UB.0— среднее |
значение на |
пряжения |
на обмотке |
возбуждения при а = 0; RB, wB— актив |
|
ное сопротивление и число витков обмотки возбуждения.
На основании уравнений (20) и (21) можно записать урав нение скоростной характеристики привода
(О= |
(U — 1RB) RB |
|
|
|
|
|
|
|
|
здесь U — напряжение на |
якоре двигателя; |
RB— сопротивле |
||
ние якорной цепи |
двигателя; ke— конструктивный коэффици |
|||
ент двигателя. |
была |
исследована на |
экспериментальной |
|
|
Работа привода |
|||
установке с электродвигателем ПН 17,5; 1,75 кВт; 1450 об/мин; 220 В и симистором ВКДУС-50. Схема обеспечивала широкий диапазон угла отпирания симистора (20—160 электрических градусов).
Высокий коэффициент усиления схемы и наличие инерцион
ностей (индуктивности обмоток магнитного усилителя, |
обмот |
ки возбуждения двигателя) приводят к возникновению |
авто |
колебаний в приводе. Эти автоколебания устраняли введением гибкой отрицательной обратной связи по напряжению магнит ного усилителя, выполненной с помощью сопротивлений RBь Rk2 И конденсаторов Скь С„2. Расчет параметров гибкой обрат ной связи, а также исследование работы привода в режиме ста билизации мощности при торцовой обработке деталей удобно выполнить на аналоговой вычислительной машине.
Работа привода при торцовом точении от периферии к цен тру детали описывается следующей системой уравнений: ^
Еа = £еФа>;
М = кыФ1;
Un.y -- ^3^3 |
Др) &O.TJ |
|
(22) |
|
dt |
U B — / ( * м . у ) ’>
ЕмМ..у --= |
UKi |
(1 —
M - ( M C+ M 9) = J ^ ~ ,
at |
|
|
|
|
|
где I с p , г'м.у — силы токов |
сравнения |
двигателя |
и |
обмотки |
|
управления магнитного усилителя; Unу, |
UK, Uc — напряжения |
||||
на выходе ПУ, коррекции и на конденсаторе Ск2; |
Ея— з.д. с. |
||||
двигателя; ф — потокосцепление обмотки |
ОВД; Ья, |
LM.y—-ин |
|||
дуктивность якорной цепи |
двигателя |
и |
обмотки |
управления |
|
МУ; Ru.y, Rk— активное |
сопротивление |
обмотки |
управления |
||
МУ и корректирующего звена; Ск— емкость конденсатора кор-
Рис. 33. Аналоговая модель системы СМР карусельного станка
ректирующего звена; М, Мс, Мм, Мр — моменты двигателя и
холостого хода привода, максимальный |
и |
текущий моменты |
резания; / — момент инерции привода; |
k 3, |
k oc, — коэффициен |
ты усиления задающего контура и контура ОС; k M — конструк тивный коэффициент двигателя.
Блок-схема модели привода, составленная в соответствии с системой уравнений (22), изображена на рис. 33. Модель полу проводникового усилителя набрана на усилителях 1,2 и блокенелинейности БН1 для учета насыщения. Симисторный преоб разователь представлен последовательно соединенным инте гратором 3 и блоком нелинейности БН2, который настроен в соответствии с зависимостью напряжения на обмотке возбуж дения двигателя от напряжения на обмотке управления магнитного усилителя, снятыми экспериментальным путем. При водной двигатель с изменяющимся потоком возбуждения смо делирован с помощью интеграторов 4, 5, 6, блоков перемноже ния БП1 и БП2 и блока нелинейности БНЗ, реализующего ха рактеристику намагничивания машины 1В(Ф).
Отрицательная обратная связь по току с отсечкой учиты вается блоком нелинейности БН4, сигнал с которого поступает на вход модели полупроводникового усилителя. Изменяю щийся в процессе торцовой обработки момент резания форми
83
руется |
на выходе интегратора |
7. Операционные усилители |
8, |
|
10 и интегратор 9 моделируют |
корректирующее звено. |
|
||
На |
рис. 34 показаны осциллограммы силы |
тока /д, скоро |
||
сти шд, |
потока Фд и напряжения возбуждения |
U* двигателя, |
а |
|
также диаметра обработки в относительных .единицах при тор-
Рис. 34. Осциллограммы |
торцовой |
обработки |
нескорректирован |
||||||
ной (а) и скорректированной (б) системы СМР |
|
|
|
|
|||||
цовом точении |
нескорректированной (а) |
и |
скорректированной |
||||||
(б) |
системы |
управления |
приводом. |
В |
первом |
случае |
|||
(рис. |
34, а) сила’ тока |
/д, поток Фд и напряжение |
возбуждения |
||||||
U д совершают |
автоколебания |
с |
частотой |
порядка |
1 |
Гц. Ско |
|||
рость двигателя со изменяется в диапазоне 1 : 3 обратно про порционально диаметру D по закону гиперболы без автоколе
84