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龙门刨床速度控制系统.pptx

发布:2018-05-10约2.19千字共22页下载文档
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龙门刨床速度控制系统徐烨苗 叶树星周琦 张炯榜系统介绍12系统分解传递函数及系统降阶3时域分析4绘根轨迹5系统介绍 刨床系指用刨刀加工工件表面的机床。刀具与工件做相对直线运动进行加工,主要用于各种平面与沟槽加工,也可用于直线成形面的加工。即用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。 龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名。系统介绍系统介绍 我们主要研究龙门刨床的速度控制系统。在工业控制中,龙门刨床速度控制系统是按照反馈控制原理进行工作的。通常,当龙门刨床加工表面不平整的毛坯时,负载会有很大的波动,但为了保证加工精度和表面光洁度,一般不允许刨床速度变化过大,因此必须对速度进行控制。系统介绍FD:放大器CF:触发器KZ:晶闸管整流装置SM:电枢控制的直流电动机TG:测速发电机 龙门刨床速度控制系统原理图系统介绍 在这个系统中,电动机SM是被控对象,触发器CF和晶闸管整流装置KZ是执行元件,测速发电机TG是测量元件。 刨床主电动机SM是电枢控制的直流电动机,其电枢电压由晶闸管整流装置KZ提供,并通过调节触发器CF的控制电压uk,来改变电动机的电枢电压,从而改变电动机的速度(被控量)。 测速发电机TG用来测量刨床速度并给出与速度成正比的电压uo。然后,将uo反馈到输入端并与给定电压ui反向串联便得到偏差电压△u= ui-uo。ui是根据刨床工作情况预先设置的速度给定电压。 一般,偏差电压比较微弱,需经放大器FD放大后才能作为触发器的控制电压。 系统分解龙门刨床速度控制系统方框图ui△uukuan比较电路放大器触发器晶闸管电动机-Uo测速发电机系统分解 当刨床正常工作时,对于某给定电压ui,电动机必有确定的速度给定值n相对应,同时亦有相应的测速发电机电压uo,以及相应的偏差电压△u和触发器控制电压uk。 如果刨床负载变化,如增加负载,将使速度降低而偏离给定值,同时,测速发电机电压uo将相应减小,偏差电压△u将因此增大,触发器控制电压uk也随之增大,从而使晶闸管整流电压ua升高,逐步使速度回升到给定值附近。反之,如果刨床速度因减小负载致使速度上升,则各电压量反向变化,速度回落过程完全一样。 另外,如果调整给定电压uo,便可改变刨床工作速度。因此,采用龙门刨床速度控制系统,既可以在不同负载下自动维持刨床速度不变,也可以根据需要自动地改变刨床速度。系统分解龙门刨床速度控制系统结构图传递函数及系统降阶 , 系统的开环传递函数为:La:电动机电枢绕组的电感Ra:电动机电枢绕组的电阻Cm:电动机的转矩系数Ce:与电动机反电势有关的比例系数J:折算到电动机轴上的总转动惯量F:折算到电动机轴上的总粘性摩擦系数Ka:放大器增益传递函数及系统降阶 , , 系统的开环传递函数为:如果略去电枢电感La,且令 其中,K1称为增益;F称为阻尼系数。那么不考虑负载力矩的情况下,系统的开环传递函数可以简化为 其中,K=K1/F,称为开环增益;Tm=J/F,称为机电时间常数。相应的闭环传递函数是时域分析电动机的转矩系数Cm=100电动机反电势有关的比例系数Ce=0.9电动机电枢绕组的电阻Ra=1电动机电枢绕组的电感La=1电动机轴上的总转动惯量J=5总粘性摩擦系数f=10放大器增益Ka=20 系统的开环传递函数为系统的闭环传递函数为ts=时域分析 系统的闭环传递函数闭环特征方程用劳斯判据判定,当Ka0时,系统稳定。自然频率阻尼比超调量调节时间4时域分析 当Ka=20时,超调量调节时间ts=0.35系统的闭环传递函数为时域分析延迟时间=0.1s上升时间=0.2s峰值时间=0.2s调节时间=0.35s超调量\系统为 型系统,在阶跃输入的情况下,稳态误差为04系统优化 系统优化使超调量调节时间取Ka=10时,超调量调节时间ts=0.35系统的闭环传递函数为系统优化延迟时间=0.1s上升时间=0.2s峰值时间=0.35s调节时间=0.35s超调量\系统为 型系统,在阶跃输入的情况下,稳态误差为0绘根轨迹在未降阶的情况下,系统的开环传递函数为:绘根轨迹1、开环零点:m=0 开环极点:n=3 P1=0 P2=-1+4.12j P3=-1-4.12j2、根轨迹条数:max(m,n)=3 3、渐近线条数:n-m=3渐近线与实轴的交点: 渐近线与实轴的交角:4、实轴上的根轨迹:5、分离点:无6、起始角:7、根轨迹与虚轴的交点:闭环特征传递函数:令s=jw,代入闭环特征传递函数D(s) =0,得则根轨迹与虚轴的交点为绘根轨迹 Ka=1.8是系统临界稳定增益,所以系统开环增益在 范围内稳定,Ka=10时系统稳定。当Ka=20时,超调量降低,调节时间减少,系统稳定性明显提高。谢谢大家!SMTGSMT
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