Отработка управляющих воздействий в системах программного управления станками

Быстродействие, точность и качество САУ оборудованием ГПС определяются во многом динамическими свойствами исполнительных устройств. В состав исполнительного устройства, представленного на рис. 2.2, входят ИПП - измерительный преобразователь перемещений; УУ - устройство управления; ИМ - исполнительный механизм и привод.

Рис. 2.2. Структурная схема исполнительного устройства

Устройство управления анализирует информацию о заданном по­ложении Хз и о фактическом положении х и формирует сигнал управле­ния приводом. Приводы различных исполнительных механизмов, входящих в состав одного комплекса, должны воспроизводить различные по характеру и способу задания движения, которые разделяются на три основных вида: цикловое, позиционное и контурное. При цикловом управлении движением задается номер точки управляемой оси или зве­на исполнительного механизма. Исполнительный механизм после при­хода в заданную точку фиксируется механическими упорами, а инфор­мация о фактическом положении механизма поступает в управляющее устройство от путевых переключателей, выполняющих функции фикса­торов положения. При позиционном управлении задаются номер и ко­ординаты точки, в которую производится перемещение исполнительно­го механизма, а при контурном управлении задаются тип и координаты опорных точек контура, отклонение от которого в процессе воспроиз­ведения не должно превышать допустимого значения.

Большое распространение при позиционном и контурном управ­лении получили исполнительные устройства с замкнутым по положе­нию (следящим) приводом. Использование исполнительного устройст­ва с тем или иным видом привода определяется многими факторами, основными из которых являются условия эксплуатации и производи­тельность оборудования, стоимость и надежность работы, опыт разра­ботки.

Повышение скорости быстрых перемещений и требования к кон­турной обработке привели к значительному расширению диапазона ре­гулирования у станков токарной, фрезерной и расточной групп. Для со­кращения времени, затрачиваемого на холостые перемещения, необхо­димо обеспечить высокие скорости холостого (быстрого) хода. Верхний уровень этого параметра в современных станках достигает 0,33 м/с и имеет тенденцию к дальнейшему росту. С другой стороны, на станках с большим количеством установочных перемещений и малым ходом важна не столько абсолютная скорость холостого хода, сколько увели­чение быстродействия привода. Рост быстродействия привода ограни­чивается, с одной стороны, прочностными характеристиками механиз­мов, а с другой - динамикой контура положения привода, определяю­щей динамическую ошибку Ay(t), возникающую при разгоне или тор­можении привода.

Динамические возможности электроприводов должны обеспечи­вать не только отработку высоких скоростей и ускорений, но и удовле­творять определенным требованиям по характеру протекания переход­ных процессов. Наиболее благоприятным является апериодический закон изменения выходной координаты. При таком режиме исклю­чаются раскрытия стыков в механических узлах, ударные перегрузки, а также влияние гистерезиса характеристик. При позиционировании апе­риодический характер движения всегда обеспечивает подход к задан­ной коорданате с одной стороны. В то же время апериодический харак­тер движения механизмов подач (приводов) обусловливает отставание действительного положения любого перемещения РОС от заданного

движения. В результате чего возникает скоростная ошибка Дхс.

При апериодическом характере переходных процессов приводов их передаточные функции могут быть аппроксимированы апериодиче­скими звеньями первого

или второго порядков

где - постоянные времени приводов.