Файл: Корытин, А. М. Оптимизация управления металлорежущими станками.pdf

следовательно, каждая полуволна кривой 2 соответствует 2 мм. Полученная осциллограмма, а также выполненные расчеты показывают, что устройство может контролировать объем сни­ маемой стружки при глубине резания до 3 мм. Эта величина охватывает большинство существующих нормативов по режи­ мам резания для жаропрочных сплавов и труднообрабатывае­ мых металлов.

3. Логическое устройство

Логическое устройство предназначено для реверсирования сер­ водвигателя экстремального регулятора после прохождения рабочей точкой максимального (минимального) значения кри­

терпя оптимальности, либо при удалении рабочей точки от экстремума. Вариант использования логического устройства показан на рис. 63. Сигнал с объекта регулирования ОР, про­ порциональный показателю качества <р, с помощью датчика Д подается на вход следящей приборной системы СПС. Фазо­ чувствительная схема совпадения ФЧС определяет знак ошибки слежения СПС — sign[cp(/)—ф(/0)] и посылает командный сиг­ нал на логическое устройство ЛУ. На второй вход логического

устройства ЛУ поступает сигнал sign-^- , учитывающий знак

dt

управляющего воздействия р исполнительного устройства ИУ. Логическое устройство обеспечивает такое направление движе­ ния исполнительного устройства ИУ, прй котором показатель качества <р стремится к экстремальному значению. Простейшим примером логического устройства, реализующего независимый поиск, может служить схема (рис. 64), состоящая из двух двухпозиционных реле 1РП, 2РГ1 и реверсивного серводвига­

теля СД [41]. Схема работает следующим образом. Е с л и О ,

141

якорь реле 2РП притянут вниз. Если якорь реле 1РП притянут

вниз, то картина будет обратной. При dt > 0 и dt > 0 оба якоря притянуты вверх, двигатель СД работает не реверсируясь,

дет реверс. В результате реверса производные изменят знаки,

станет больше нуля, а — меньше нуля. Якорь реле 1РП

переместится вниз, а якорь реле 2РП будет продолжать оста-

dw

ваться в нижнем положении до тех пор, пока — не изменит

знака после прохождения рабочей точкой экстремума. Как только это произойдет, якорь реле 2РП переместится вверх и будет осуществлен реверс, после чего переместится вверх и якорь, реле 1РП. Затем работа схемы будет протекать анало­ гично описанной. Рассмотренная логическая схема применима для систем с безынерционным объемом регулирования.

Для инерционного объекта регулирования, каковым является металлорежущий станок, логическое устройство несколько слож­ нее. На рис. 65 показана принципиальная схема логического устройства, состоящая из элемента логического действия и ре­ версивного элемента. При изменении критерия оптимальности сигнум-реле замкнет один из своих контактов РПБ или РИМ. В зависимости от того, какой из реверсивных пускателей В или Н был включен перед этим, поляризованное двухпозиционное реле РП включает реле РВ или PH. Если замкнулся контакт РПБ, а перед этим был включен контакт РВ, то напряжение поступает на катушку пускателя В, который срабатывает и включает серводвигатель в сторону увеличения критерия опти­ мальности. Это происходит до тех пор, пока система не достиг­ нет экстремума, после чего критерий оптимальности начнет уменьшаться. Контакт сигнум-реле РПБ размыкается, контакт РПМ •— замыкается. Происходит реверс серводвигателя, пус­ катель В отключается, пускатель Н включается. Питание полу­ чает реле задержки РЗ и замыкает свой контакт РЗ в цепи пускателей В и Н.

С выдержкой времени включается реле РП, обесточивая катушку реле РВ и подавая напряжение на катушку реле PH. При этом пускатель И продолжает оставаться включенным, а реле задержки РЗ теряет питание и начинает отсчет времени.

142

Выдержка времени реле РЗ должна быть на 5—15% больше времени задержки системы, связанной с выбором люфтов и инерционностью звеньев. Если по окончании выдержки времени реле РЗ сигнум-реле произвело переключения, разомкнув кон­ такт РПМ и замкнув контакт РПБ, то, следовательно, критерий оптимальности увеличивается, и пускатель Н продолжает оста­ ваться включенным, управляя серводвигателем. Если же кон­

включается контакт РПМ и возможна работа в режиме автоко­ лебаний. Сказанное верно для того случая, когда командным аппаратом сигнум-реле являются два реле, либо одно трехпози­ ционное поляризованное реле (например, РП-5). Для повышения помехоустойчивости системы применен периодизатор, контакт которого КП' шунтирует один из контактов сигнум-реле, если серводвигатель не включается в течение заданной выдержки времени. Если в качестве командного реле применено двухпо­ зиционное поляризованное реле, то периодизатор не требуется,

исистема работает в режиме незатухающих автоколебаний. Логические устройства, применяющиеся в освоенных про­

мышленностью экстремальных регуляторах, например, ЭЭР-1, ЭРА-1, ЭРБ и др., описаны в книге [18].

Г л а в а V

Регулируемые электроприводы металлорежущих станков

1. Принципы построения автоматизированных электроприводов

Развитие работ в области оптимизации режимов резания тре­ бует применения быстродействующих элементов для наиболее точного воспроизведения управляющих сигналов и, в частности, быстродействующего автоматизированного электропривода. Электропривод для систем оптимизации режимов резания дол­ жен с одной стороны обладать высоким быстродействием для отработки управляющего воздействия, вырабатываемого систе­ мой оптимизации, и с другой — обеспечивать стабильную работу привода при изменении нагрузки.

Эти требования обусловливают переход к практически безынерционным системам электропривода, построенным на управляемых вентилях-тиристорах. По принципу построения такие электроприводы представляют собой замкнутую систему управления источником питания двигателя (рис. 66). Принцип действия такой системы состоит в том, что на входе источника питания сравниваются два напряжения: задающее, определяю­ щее уровень э. д. с. Ет а следовательно, скорость двигателя, и напряжение тахогенератора, определяющее сигнал обратной связи. Приложение нагрузки приводит к уменьшению э. д. с. двигателя в связи с появлением падения напряжения от проте­ кания тока / по якорной цепи Ro. Таким образом, работу систе­ мы в стационарном режиме можно описать следующей систе­ мой уравнений:

F — п? — F = ь г0;

где Еа, Еп— э. д. с. источника питания и двигателя; со — угловая скорость двигателя; k0— конструктивный коэффициент двига­ теля; kn— коэффициент усиления источника питания; &тг— кон­ структивный коэффициент тахогенератора.

Рещая систему уравнений (48) относительно скорости, по­ лучим уравнение статической характеристики системы, связы-

144

При отсутствии обратной связи -по скорости с изменением тока скорость изменяется на величину, пропорциональную па­ дению напряжения IR0. Если обратная связь включена, то влия­

ние падения напряжения уменьшается в^1 -f- РазОче­

видно, чем выше коэффициент усиления источника питания ka,

ПЗ через а3, а коэффициент потенциометра обратной связи ПС

теля, полагая поток возбуждения двигателя постоянным. Тогда с учетом выражения (50) уравнение статической характеристики определяется соотношением

ный коэффициент двигателя. Изменяя положение движков по­ тенциометров ПЗ и ПС, можно в широких пределах изменять скорость и перепад скорости при изменении нагрузки. Семейство статических характеристик электропривода может быть охарак­ теризовано рядом параметров. Чтобы получить представление о них, обратимся к рис. 68.

Каждый производственный механизм характеризуется на­ грузкой холостого хода, представляющей собой зависимость