Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов всех форм обучения специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств (стр. 5 из 10)
В результате анализа технологического процесса в него могут быть внесены изменения, направленные на повышение его стабильности и качества изделий, упрощение структуры рабочей машины, автоматизацию (частичную или полную) рабочего цикла машины и достижение других положительных эффектов.
После уточнения технологического процесса решаются основные вопросы построения СУ машины.
При решении данных вопросов не следует останавливаться на первом, пришедшем в голову, решении. Необходимо как для отдельных составных частей, так и для всей СУ в целом рассмотреть несколько возможных вариантов их исполнения и выбрать из них наиболее эффективные.
Критерии выбора эффективного решения из нескольких возможных могут быть весьма многообразны. Часть из них перечислена в п. Х,Х данных методических указаний.
При выборе рациональных решений по построению СУ следует при необходимости рассмотреть следующие вопросы:
Для систем автоматического регулирования
· типы объектов управления и задачи управления;
· математическое описание линейных систем автоматического управления (САУ);
· дифференциальные уравнения физических элементов и их линеаризация;
· типовые динамические звенья и их операторные, временные и частотные характеристики;
· способы соединения звеньев в САУ;
· характеристики разомкнутой и замкнутой САУ;
· устойчивость САУ;
· критерий устойчивости;
· качество регулирования и его оценка;
· методы улучшения качества регулирования;
· методы коррекции САУ;
· нелинейные САУ;
· постановка задачи исследования нелинейных систем;
· метод фазовой плоскости;
· методы стабилизации нелинейных систем;
· элементы импульсных систем автоматического управления;
· условные эквивалентности амплитудо-импульсной системы и ее непрерывного аналога.
Для систем дискретного управления
Система управления имеет блочную (модульную) структуру. Прежде всего, определяется набор функций системы. Для реализации каждой функции проектируется отдельный блок.
Методика проектирования систем управления дана в теоретическом курсе. Там же рассмотрено большое число конкретных примеров.
Методика содержит следующие основные этапы:
1) Выбор устройств обратной связи: тип датчика, число датчиков, функциональное назначение каждого датчика, расположение датчиков на ОУ. Датчики могут быть пороговые и аналоговые. В последнем случае следует предварительно решить проблему аналого–цифрового преобразования (компаратор или полнофункциональный АЦП, его разрядность и т.п., встроенность в микроконтроллер и т.д.)
2) Определение необходимого количества команд на выходе: Х1, Х2, …
3) Составление таблиц соответствия. Каждой комбинации сигналов датчиков обратной связи ставится в соответствие комбинация команд (чаще всего одна команда). Предварительно должна быть проанализирована физическая природа каждой комбинации сигналов. Во внимание принимаются только те комбинации (разрешенные), которым соответствуют изменения состояния ОУ (пуск, остановка, включение, отключение, отсчет и др.). Все другие комбинации (запрещенные или нейтральные) можно не рассматривать, чтобы не увеличивать объем таблицы соответствия. В случае не статической, а динамической СУ следует провести импульсно-кодовое преобразование.
Пример таблицы соответствия приведен на следующей странице.
 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | |||
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | ||
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
4) Формирование логических уравнений и их минимизация.
5) Решение вопросов аппаратной или программной реализации уравнений. Следует учитывать возможность помех, дребезга контактов.
5.4. Разработка принципиальных схем
Принципиальная схема – это условное изображение всех принципиально важных элементов конструкции, дающее представление о ее составе и взаимодействии составных частей, т.е. о принципах работы машины.
Возможно выполнение различных схем, предусмотренных ГОСТ 2.701-84 Схемы. Виды и типы.
Каждая принципиально важная система машины (механическая, электрическая и др.) может быть представлена в виде отдельной принципиальной схемы соответствующего вида. Однако следует при наличии в составе машины нескольких систем разных видов отдавать предпочтение комбинированным схемам (электрокинематическим, гидрокинематическим и др.), т.к. комбинированная схема позволяет полнее и нагляднее представить принципы устройства и работы машины во взаимодействии всех ее систем.
По указанию руководителя возможна разработка схем других типов: структурных, функциональных и др.
При использовании гидравлического или пневматического привода могут быть выполнены соответствующие принципиальные схемы по ГОСТ 2.704-76 Правила выполнения гидравлических и пневматических схем, ГОСТ 2.781-96 Обозначения условные графические. Аппараты гидравлические и пневматические, устройства управления и приборы контрольно-измерительные, ГОСТ 2.782-96 Обозначения условные графические. Машины гидравлические и пневматические.
Как правило, кинематическая схема изображается в плоскости с использованием условных обозначений по ГОСТ 2.770-68 Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики в соответствии с ГОСТ 2.703-68 Правила выполнения кинематических схем. Допускается аксонометрическое изображение кинематических схем, если изображение в одной плоскости не обеспечивает точного и правильного представления о принципе работы машины.
При необходимости выполняются и другие виды схем: вакуумные, электрические, оптические и др.
На чертеже схемы в правом верхнем углу листа размещается таблица с перечнем элементов схемы, выполняемом в соответствии с ГОСТ 2.701-84 Схемы. Виды и типы.
Если вся площадь листа занята изображением схемы, допускается перечень ее элементов выполнять на отдельном листе формата А4.
5.6. Выполнение сборочного чертежа
ГОСТ 2.102-68 определяет сборочный чертеж как документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля.
Более подробно содержание сборочного чертежа:
- изображение сборочной единицы, дающее представление о расположении и взаимосвязи составных частей,
- размеры, предельные отклонения и другие параметры и требования, которые должны быть выполнены или проконтролированы по данному чертежу,
- указания о выполнении неразъемных соединений,
- указания о характере сопряжения и способе его осуществления, если необходимое качество сопряжения достигается подбором, пригонкой, регулировкой и т.п.,
- выполненные ранее размеры, определяющие характер сопряжения,
- габаритные размеры,
- присоединительные и установочные размеры.
Размеры на сборочном чертеже относятся к исполнительным, если их выполнение с необходимой точностью производится в процессе сборки данного изделия, и к справочным, если они не зависят от процесса сборки, но дают более полную информацию о сборочной единице. Разделение размеров на исполнительные и справочные должно быть отражено в технических требованиях сборочного чертежа.
В технических требованиях также описываются те условия процесса сборки, которые не ясны из изображения сборочной единицы или невозможно показать посредством стандартных условных обозначений.
На сборочном чертеже допускается изображение других сопряженных изделий («обстановки»). «Обстановка» выполняется упрощенно тонкими сплошными линиями. При необходимости указывается наименование «обстановки» на ее изображении или на полке линии-выноски.
Сборочные чертежи выполняются с упрощениями, предусмотренными стандартом ГОСТ 2.109-73 Основные требования к чертежам.
Приложение 1. Пример выполнения расчета привода
Анализ условий работы электропривода, сформулированных в «Основных требованиях к разрабатываемому устроуству», п.4, п.5.2, позволяет сгруппировать их и дополнить следующими соображениями в части реализации.
Области регулирования скорости
Распределение зон иллюстрировано рис.1. Первая зона, где перегрузочная способность привода остается постоянной - 0.0174 рад/с…157 рад/с. Диапазон регулирования скорости D=9027. В этом диапазоне оговариваются требования по перегрузочной способности (200 Нм) и точности стабилизации скорости. Полагаем, что эти режимы реализуются замкнутым контуром скорости. Контур положения разомкнут, но, возможно, он потребуется для получения инфранизких скоростей в режимах, близких к стартстопному, шаговому или толчковому.
Режим стабилизации заданного положения при нуле скорости по п. 5.6, п.5.7, требует удержания приводом механизма под нагрузкой не более Мс=200 Нм, предполагается реализация в замкнутом контуре положения.
Вторая зона, где перегрузочная способность уменьшается с ростом скорости, - 157 рад/с…523 рад/с. Диапазон регулирования скорости Dw = Wmax/Wmin = 3.33. Требований по величине перегрузочной способности в этой зоне не оговорено. Это позволяет сделать существенное предположение об обратно-пропорциональной зависимости максимального момента и скорости при этом моменте: