Лекция: Влияние «неидеальностей» кинематических цепей

приводов на динамику СЧПУ.

а) влияние упругостей (из – за деформаций, например, скручивание валов).

Рассмотренный пример 2х массового электромеханического объекта (электромеханическая часть привода подачи).

Jпр g1 g2

Jнагр

УЭ

Д Р Н

Квт, mст С12, b12 Квтч, mстг

Квт – коэффициент вязкого трения.

mст – момент сухого трения.

Jпр – приведённый момент инерции на валу двигателя.

Jн – приведённый момент инерции на валу нагрузки.

С12 – коэффициент жёсткости УЭ.

B12 – коэффициент вязкости трения УЭ.

б) структурная схема.

Wд q1 НЭ mвн .

nд мод- 1/iрад Dq -b m12 J/Jн q2 1 q2

ельД р (-) b C12 (-) р р

p b12

1/iрез НЭ1

iред – передаточное число редуктора.

mвн – внешний момент нагрузки (от см. Резания).

НЭ1 – модуль трения (Квт2, mст2).

НЭ2 – модуль люфта (b – зазор).

Р – дифференциальное звено.

Dq – угол скручивания.

Если модель Д является звеном 2го порядка, то полная модель 2х массовой системы имеет 5-й порядок, поэтому динамические процессы могут быть.

Могут возникать незатухающие колебания (если малы диссипативные силы).

б) влияние трений.

Реальная характеристика трения.

mст

mсто хвт

к кВ В q2

В системах с трением может возникать релаксационное движение, то есть участки движения будут чередоваться с участками покоя.

Tp = tдв+tп период релаксации.

в) влияние люфтов.

tдв tп tдв

Усугубляется релаксационный (колебательный) характер движения.

В окрестности точки позиционирования могут возникать автоколебания.

Для устранений автоколебаний вызванных люфтами приходится уменьшать коэффициент передачи тех контуров, в которых оказался люфт, а это связано с увеличением динамических и статических ошибок.

Динамика замкнутых контурных СЧПУ.

Традиционная структура СЧПУ, в целом разомкнутая.

УЧПУ nx Fx x

ny Fy y

УП И УУ ОУ

координатные

приводы

Сх ~ Хп

Cу ~ Yn

Система замкнутой СЧПУ.

Сх х

Су у

УП И коор.пр.

вектор действительных

координат

В традиционных СЧПУ задачи интерполяции и задачи по координатному отслеживанию, входных воздействий решаются независимо друг от друга Þ отсутствие информации о действительных значениях координат является основной причиной возникновения контурных ошибок.

Применяется комбинированное управление, эффективное только для линейных участков контуров. В замкнутых системах СЧПУ используются действительные координаты рабочего органа (для решения интерполяционных задач) Þ система охватывает единым контуром обратной связи.

В таких системах организуется управление по 2м составляющим:

а) по вектору контура скорости Vk.

б) по контурной ошибке dк.

® ®

nк n

xк

xк – контурная ошибка.

n — вектор управления включает в себя n = nt+nn.

® ®

где: nt — тангенсальная составляющая (по направлению nк)

® ®

nn – нормальная составляющая (по направлению с xк).

Сх входные воздействия на приводы, являются разложениями

Векторов ntnn по составляющим координатам x и y.

Су

Пример: Если ПФ приводов (по положению) имеет вид

1 1

Ф (р) = ¾¾¾¾¾¾ · ¾, то 1-й алгоритм

T2p2+2xTp+1 p

Линейной интерполяции на плоскости OXY:

Cx = Vk cos j – KxxK sin j

Cy = Vk sin j + KxxK cos j

Где: xk = x × sin j – y × cos j

j, Vk – заданы в УП.

x, y – действительные координаты положения.

Kx — коэффициент передачи по xk.

2 алгоритм круговой интерполяции на плоскостях OXY.

Сх = -Vk Y/r — KxxК Х/r — 2xT Vk2/r × X/r

Cy = + Vk X/r — Kxxk Y/r – 2xT Vk2/r × Y/r

______

где: r = ÖX2 + Y2 – действительный радиус,

Vk, R – заданы в УП.

xк = r – R – контурная ошибка.

X, Y – действительные координаты.

В отличие от разомкнутых систем ЧПУ замкнутые системы ЧПУ являются генераторами траекторий. В приведённом выше алгоритме интерполяции (линейной и круговой) имеются перекрёстные обратные связи обеспечивающие движение рабочего органа по заданной траектории.

В замкнутой системе теоретически можно обеспечить более высокие добротности по скорости.

Kv = ¾¾, где Vk – модуль контурной скорости

½Lk½ ½Lk½ — модуль контурной ошибки

(кратчайшее расстояние между корнями).

В реальной замкнутой системе ЧПУ обеспечивается больше

(в 2 – 3 раза) добротность чем в разомкнутых.

Kvзам ~ (2 ¸ 3)Kvраз

Программирование систем ЧПУ станками.

2а способа:

1) Непосредственно на языке ISO.

2) С использованием систем автоматического программирования (САП).

Язык ISO – базовый язык программирования СЧПУ.