Система автоматического управления бесцентрово-шлифовального станка

Федеральное агентство по образованию РФ Уфимский Государственный
Авиационный Технический Университет Кумертауский филиал
Кафедра «Промышленная автоматика»


КУРСОВАЯ РАБОТА
по теории автоматического управления
на тему: «Система автоматического управления
бесцентрово-шлифовального станка»
Вариант №43
Выполнил: ст. гр. АТПП-301 ______________
Проверил: ст. преподаватель ______________
Кумертау-2008
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Исходная схема заданной САУ 5
2 Функциональная схема САУ 7
3 Определение передаточных функций элементов САУ 8
4 Структурная схема САУ 11
5 Определение устойчивости заданной САУ 12
6 Определение показателей качества по переходному процессу 15
7 Анализ САУ 18
Выводы 19
Использованная литература 20


Введение
Совершенствование технологии и повышение производительности труда во всех отраслях народного хозяйства относятся к важнейшим задачам технического прогресса нового общества. Решение этих задач возможно лишь при внедрении систем автоматического регулирования и управления как отдельными объектами и процессами, так и производством, отраслью и всем народным хозяйством в целом. Поэтому изучение основ автоматического регулирования в управлении предусматривается в настоящее время при подготовке студентов практически всех инженерных специальностей.
Деятельность любого предприятия, цеха, участка, и т.п. основана на производственном процессе, под которым понимают организованную совокупность взаимосвязанных трудовых и технологических процессов, при реализации которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в законченные изделия. Производственный процесс машиностроительного предприятия включает получение заготовок, различные виды их обработки (термическую, механическую, химическую и д.р.), контроль качества, транспортирование, хранение, сборку машины, испытание, регулировку, окраску, отделку и упаковку.
Части производственного процесса, представляющие собой последовательность целенаправленных действий по получению из исходный материалов конечного продукта с требуемыми свойствами, называют технологическим процессом.
В применении к любому производственному процессу степень автоматизации характеризуется частичным или полным освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. Автоматическими называют устройства, которые управляют различными процессами и контролируют их без непосредственного участия человека. При этом не только освобождается труд человека, но и повышается скорость и точность выполнения операций, значительно возрастает производительность и улучшаются условия труда, а также возможна сравнительно быстрая окупаемость первоначальных затрат за счёт снижения эксплуатационных расходов и повышения объёма и качества выпускаемой продукции.
Совокупность операций любого производственного процесса условно можно разбить на две рабочие группы: рабочие операции и операции управления.
Рабочие операции – это действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой и законами определяющих ход процесса. Например, процесс обработки деталей на станке состоит из рабочих операций: закрепление заготовки, подача резца, снятие стружки и др. Для достижения цели процесса рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода – операциями управления. Так, при изготовлении детали на станке совершаются следующие операции управления: своевременное отключение и включение станка, поддержание заданного числа оборотов заготовки, целенаправленное изменение скорости, направления перемещения резца и др. Совокупность операция управления образует процесс управления.
Полную или частичную замену операторов машинами и механизмами в рабочих операциях, выполняемых вручную, называют механизацией. При комплексной механизации вручную осуществляется только то, что связано с затратами усилий на управление машинами. При механизации за человеком сохраняются функции организации и управления.
Автоматизация – процесс совершенствования производства, характеризуемый прежде всего уменьшением потока информации от человека к машине и повышением самостоятельности различных уровней и звеньев управления.

1. 
   Исходная схема заданной САУ
   

Бесцентрово-шлифовальный станок состоит из шлифовальной бабки со шлифовальным кругом 1, подвижной бабки 2 с ведущим кругом 3, привода подачи, состоящего из электродвигателя 4, редуктора 5 и винта 6. Деталь 7 в зоне обработки базируется на наклонной поверхности ножа 8 и поверхности ведущего круга 3 и ей сообщается продольное движение подачи (перпендикулярно плоскости чертежа).

Таким образом, диаметр шлифуемого изделия 7 определяется расстоянием между ведущим кругом 3 и шлифовальным кругом 1 на уровне, определяемом ножом 8. Это расстояние в процессе работы станка может меняться, как в результате изменения силы резания, износа шлифовального круга, так и других факторов. Данная система предназначена для автоматического регулирования (стабилизации) размера обрабатываемой детали. САУ размера обрабатываемой детали включает в себя преобразователь перемещения 9 (например, индуктивный датчик перемещения), усилитель 10, сравнивающее устройство 11 и усилитель 12. усилитель 12 предназначен для питания управляемого двигателя 4 (например, двигатель постоянного тока).
При работе системы на вход сравнивающего устройства 11 подается напряжение U₃, соответствующее требуемому размеру обработки детали 7 в определенном масштабе. На другой вход устройства сравнения 11 поступает напряжение U_ос, пропорциональное действительному размеру детали 7. Это напряжение вырабатывается преобразователем напряжения 9 и усилителем 10. Напряжение ошибки через усилитель 12 воздействует на управляемый двигатель 4, который через редуктор 5 и винт 6 перемещает подвижную бабку 2 в ту, либо другую сторону с целью устранения ошибки.
Пусть, например, диаметр шлифуемого изделия по какой-либо причине возрастает. В результате напряжения от преобразователя 9 выходное напряжение U_о усилителя 10 увеличивается и нарушается условие равновесия системы, т.е. ошибка увеличивается. Деталь 4 вращается и перемещает подвижную бабку 2 вперед, в направление уменьшения диаметра шлифуемого изделия.
В качестве объекта управления в САУ входит процесс резания в замкнутой технологической системе станка.

2. 
   Функциональная схема САУ
   

Функциональная схема отображает функциональные связи в системе управления. Она строится на основе описания работы САУ, приведённого в п.2.

В функциональную схему вошли следующие элементы:
ЭУ – электронный усилитель(_{ });
ТП – тиристорный преобразователь (_{ });
ЭДПТ – электродвигатель постоянного тока(_{ });
Ред – редуктор(_{ });
ПР - процесс резания;
ЭУС – эквивалентная упругая система;
ПП – преобразователь перемещения(_{ }).
Рисунок 2. Функциональная схема САУ

3.