Устройство адаптивного управления металлорежущим станком Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к автоматиескому управлению и регулированию, частности к адаптивному управлению

10

01

15

20

30 начинает нагрев

лтттг -f

еталлорежущими станками, и является двигателя совершенствованием известного устойства по авт.св. № 1205130.

Цель изобретения - повышение прозводительности и надежности станка утем повьпиения точности регулироваия температуры нагрева электродвиателя.

На фиг.1 приведена функциональная хема устройства; на фиг.2 - временые графики работы устройства.

Устройство содержит (фиг,) задат- ик. 1 мощности, первый элемент 2 равнения, регулятор 3 мощности, блок ограничения подачи, привод 5 подаи, объект 6 управления, главный ривод 7, датчик 8 мощности, первый силитель 9, датчик 10 температуры, торой усилитель 11, второй элемент I2.сравнения, регулятор 13 температуы, задатчик.14 температуры, датчик 15 температуры окружающей среды, треий усилитель I6 и блок 17 установки ачальных условий. Элемент 12 сравнения выполнен на резисторах 18 - 21.

Регулятор 13 температуры содержит операционный усилитель 22, интегрирующую емкость 23, цепь ограничения на иоде 24, потенциометре 25 и резисторе 26, нуль-орган 27, дифференцирующее звено с RC-цепью 28 и 29 на элементах И-НЕ 30 и 31, реле 32, замыкающий контакт 33. Реле 32 шунтирует резистор 26 цепи ограничения выходного сигнала операционного усилителя 22.

I . :. -.

На фиг.1-2 приняты обозначения: N . ,N - заданная и фактическая мощность резания (эффективная мощность электродвигателя); uN Ng, - N - рассогласование контура стабилизагщи мощности резания; Н„, 9iNn - номинальная и предельно-допустимая мощность нагрузки электродвигателя; А - коэффициент допустимой перегрузки электродвигателя; б ,0до„ , Q, текущая и допустимая температура нагрева электродвигателя, а также температура окружающей среды, текущая и стандартная; л6 бдоп Q рассогласование контура стабилизации нагрева электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

В исходном со устанавливается В начале рйботы

Положительная р открывает регул уровня ограничен устанавливается ональное Кдд

Задатчиком 1 чина задаваемой

N

Так как до ратной связи по регулятор мощно ограничения, оп и пропорциональ че врезания.

Предположим, ботка ведется с ем мощности гла ля. Тогда коэфф мощности устан единице, A 25 (момент времени стабилизации м мощность резани тервал времени

Под действие

мени tn достига

35

ня температура температура окр ется стандартно то для поддержа работы двигател мощность резани ности двигателя то требуемая мо 40 режима находитс

N.p N, Nj f

45

50

55

где а - отношен двигате номинал данного чина по Значение N установки начал лу датчика 15 т среды, усиленно теля 16.

В момент t ган 27 и от диф н-а элементах Именно срабатьюа 33 шунтирует ре

В исходном состоянии задатчиком устанавливается температура 9 . В начале рйботы температура нагрева

14

01

двигателя

ос

и много меньше АОП

АОО

Положительная разница дв Доп открывает регулятор 13 температуры до уровня ограничения и на его выходе устанавливается напряжение, пропорциональное Кдд ,.

Задатчиком 1 устанавливается величина задаваемой морщости резания

N

Так как до врезания сигнал .обратной связи по мощности N О, то регулятор мощности открыт до уровня ограничения, определяемого блоком 4 и пропорционального допустимой подаче врезания.

Предположим, что черновая обработка ведется с полным использовани- ем мощности главного электродвигателя. Тогда коэффициент задатчика 1 мощности устанавливается равным единице, AN и после врезания (момент времени t, , фиг.2) контур стабилизации мощности поддерживает мощность резания на уровне ЛN (интервал времени t - t).

Под действием нагрузки двигатель

0 начинает нагреваться

лтттг -f

и в момент йре- мени tn достигает допустимого уров5

ня температура его нагрева. Если температура окружающей среды равняется стандартному значению 9,, боссг то для поддержания паспортного режима- работы двигателя необходимо снизить мощность резания до номинальной мощности двигателя. Если то требуемая мощность паспортного 0 режима находится по формуле

N.p N, Njl-b®| t--0oc(t(j) fч АОП-РОС ст

5

0

5

Аоч ос ст

где а - отношение постоянных потерь двигателя к переменным при номинальной нагрузке (для данного типа двигателя величина постоянная). Значение N задается блоком 17 установки начальных условий по сигналу датчика 15 температуры окружающей среды, усиленному при помощи усилителя 16.

В момент t срабатьшает нуль-орган 27 и от дифференциального звена н-а элементах ИНЕ 30 и 31 кратковременно срабатьюает реле 32. Контакт 33 шунтирует резистор 26 цепи ограни.3,

чения и выходной сигнал регулятора температуры устанавливается на уровне N

тр

заданном блоком 17. После

быстрого перезаряда через открытую цепь ограничения емкости 23 реле 32 отключается и регулятор 13 температуры устраняет погрешности вычисления , измерения Q или установки постоянных параметров б р ст ®АОП У интегрального регулирования уставки морщости и сведения рассогласования дбк нулю (интервал времени t - t, ).

При применении известного устройства температура нагрева и мощность двигателя на интервале t - t- занижены, что приводит к снижению производительности обработки, а на

интервале t. - t завьппены, что ухудшает надежность работы электродвигателя вследствие перегрева (штрих- пунктирные кривые, фиг,2).

Изобретение позволяет устранить указанные недостатки. Таким образом, эффективность изобретения достигается за счет повышения точности регулирования температуры нагрева электродвигателя главного привода и по615084

вышением вследствие этого производительности и надежности станка,

Формула изобретения о

Устройство адаптивного управления металлорежущим станком по авт. св. № 1205130, отличающееся

1Q тем, что, с целью увеличения производительности и надежности станка повышения точности регулирования температуры нагрева электродвигателя, дополнительно введены блок установки 15 начальных условий и последовательно - соединенные датчик температуры окружающей среды и третий усилитель, выход которого соединен с первым входом блока установки начальных усло20 ВИЙ, выход которого подключен к

второму выводу первого резистора регулятора температуры, а второй, третий, четвертый входы блока установки начальных условий являются соответст25 венно входом задания величины допустимой температуры нагрева электродвигателя, входом задания температуры окрзжающей среды и входом задания отношения постоянных потерь электро30 двигателя к переменным при номинальной нагрузке.

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивному управлению металлорежущими станками. Изобретение позволяет повысить производительность и надежность станка путем повышения точности регулирования температуры нагрева электродвигателя. В устройство введены датчик температуры окружающей среды, третий усилитель и блок установки начальных условий. Изобретение при установке выходного сигнала регулятора температуры в момент достижения допустимого нагрева электродвигателя учитывает температуру окружающей среды, 2 ил. (Л с СП 30 14)

СД

Н

J. . L-.-I

2 ЛН

tz J

Фиг.2

i ts 4