Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2014 в 11:06, курсовая работа
Основы теории управления - одна из дисциплин, образующих науку об управлении.
Эта наука в последние годы распространила свое влияние не только на системы управления технического характера (станки, роботы, самонаводящиеся ракеты, беспилотные самолеты, космические аппараты), но и на объекты производственного, экономического, биологического и социального характера.
1. Линейность.
Если y(n) = a1x1(n) + a2x2(n) + ¼ , то Y(z) = a1X1(z) + a2X2(z) + ¼
2. Смещение во времени.
Если y(n) = x(n±m), то Y(z) = X(z)z±m.
3. Разность дискретных функций.
Если d(n) = x(n) - x(n-1), то .
Аналогия: если то Y(p) = pX(p), p®(1-z-1).
4. Сумма дискретных функций.
Если то
Аналогия: если то
5. Свертка двух дискретных функций.
Если то Y(z)=X(z)×H(z)
6. Предельные соотношения:
Дана аналоговая передаточная функция корректирующего звена:
Чтобы перейти от аналогового корректирующего звена к его цифровому эквиваленту в выражении W(p) сделаем замену
где TД – время дискретизации
, где FД – частота дискретизации
По теореме Кательникова-Найквиста:
=2,5Fmax; Fmax=– частота пропускания
, где - полоса пропускания замкнутой системы
Получим
Произведём замену:
В результате получим уравнение:
по определению
В результате имеем:
Этому выражению соответствует следующая схема цифрового звена первого порядка:
Рис. 13 Схема цифрового звена первого порядка
Передаточная функция с учётом коэффициентов будет иметь вид:
Проделав аналогичные преобразования для получим:
, где
Этому выражению соответствует следующая схема цифрового звена второго порядка:
Рис.14 Схема цифрового звена второго порядка
Передаточная функция с учётом коэффициентов будет иметь вид:
Рис. 15 Схематический чертеж шахматной фигуры – ферзь
Описание:
Блок 1: Установка заготовки в патрон (в ручную).
Блок 2: Зажим заготовки патроном и платформой 3, замена резца.
Блок 3: Программа обработки основания фигуры.
Блок 4: Зажим заготовки платформой 2 и замена резца.
Блок 5: Программа предварительной обработки фигуры.
Блок 6: Программа чистовой обработки фигуры и её обрезка.
Блок 7: Разжим заготовки.
Блок 8: Продвижение заготовки платформой 3 и зажим ее патроном.
Блок 9: Условие выхода из цикла. Да, если заготовка закончилась, в противном случае – нет.
Алгоритмические языки программирования
Роботы, манипуляторы и станки с числовым программным управлением (ЧПУ) являются частными случаями цифровых систем управления.
Для описания процессов обработки деталей на станках с ЧПУ, для программирования работы роботов - манипуляторов применяются алгоритмические языки специального назначения.
Эти языки обеспечивают формально - словесный способ описания процесса обработки.
Написанная на этих языках управляющая программа состоит из последовательности операторов и разрабатывается по следующим этапам:
1. На чертеже детали указывается система координат.
2. Каждому геометрическому объекту (точке, прямой, окружности, контуру, поверхности) ставится в соответствии номер.
3. С помощью макрокоманд рассчитываются координаты движения обрабатывающих инструментов или других объектов.
4. На основе рассчитанных координат задается последовательность технологических команд обработки.
Последняя процедура обычно программируется совместно с технологами, так как процесс обработки должен удовлетворять определенным требованиям технологического процесса.
Операторы определения геометрических объектов
Ниже перечислены основные операторы этой группы.
Операторы определения точки:
1) pm = pj - совпадает с точкой pj.
2) pm = x0, y0 - имеет декартовы координаты x0,y0.
3) pm = cj - находится в центре окружности j.
4) pm = lj , lk - находится на пересечение прямых j, k.
5) pm = pj , dx0, dy0 - смещена от точки j на dx0 и dy0.
6) pm = pj, ipk -расположена симметрично точке j относительно точки k.
7) pm = pj ,ilk -расположена симметрично точке j относительно прямой k.
8) pm = r0, u0 -в полярных координатах r0,u0 относительно центра координат.
9) pm = pj , r0, u0 - в полярных координатах r0,u0 относительно точки j.
и т.д. всего 16 разновидностей операторов.
Операторы определения прямой:
1) lm = lj - совпадает с прямой.
2) lm = x0, y0 - отсекает по осям координат отрезки x0, y0.
3) lm = pj , x0, y0 - то же с центром координат в точке j.
4) lm = pj , pk - проходит через точки j и k.
5) lm = y0 - параллельна оси x на расстоянии y0.
6) lm = x0 - параллельна оси y на расстоянии x0.
7) lm = pj , lk - параллельна прямой k, проходящую через точку j и т. д.
Всего 18 разновидностей операторов.
Операторы определения окружности :
1) cm = cj - совпадает с окружностью j.
2) cm = x0, y0, r0 - имеет центр с координатами x0, y0 , радиус r0.
3) cm = x0, y0, r0 - имеет центр в точке j, радиус r0.
4) cm = cj , dx0, dy0 - центр смещен на dx0, dy0.
5) cm = cj , r0 - центр совпадает с окружностью cj , радиус r0.
6) cm = pj , pk - центр в точке j, точка k на окружности.
7) cm = pj , lk - центр в точке j, касается с прямой k.
8) cm = pj , pk , pn - проходит по трем известным точкам и т.д.
Всего 18 разновидностей операторов.
Операторы движения инструмента вдоль линии
Операторы движения инструмента вдоль линии в общем виде можно представить следующим образом:
mi = < спецификация движения >,
где i - индекс, характеризующий движение объекта (платформы, резца, фрезы, механической руки и т.д.)
При i = 0 осуществляется быстрое перемещение объекта в заданную точку по кратчайшему пути - по прямой. Это движение еще называется позиционированием.
При i = 1 осуществляется перемещение инструмента по прямой с заданной скоростью.
При i = 2 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности по часовой стрелке.
При i = 3 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности против часовой стрелки.
Вспомогательные операторы
К вспомогательным относятся операторы, которые задают параметры обрабатывающих инструментов, особенности генерации кодов движения инструментов, точку начала движения, а также параметры черновой и чистовой обработки поверхности деталей.
Приведем некоторые примеры вспомогательных операторов:
% GENER (k) - этот оператор задает генерацию кодов движения инструмента в абсолютных координатах при k = 0 или в приращениях координат при k = 1.
% CUTTER (d) - этот оператор задает диаметр фрезы d в мм для фрезерных станков или расстояние от центра платформы до конца резца для токарного СЧПУ.
% FROM (p, z) - этот оператор задает точку начала движения инструмента, где p - номер точки, соответствующей центру платформы с координатами (x, y), на которой крепится резец , z - исходная координата z (высота подъема) резца или оси вращения фрезы. Для токарных станков обычно z = 0.
% THICK (t) - этот оператор задает припуск на чистовую обработку поверхности после черновой , где t - величина припуска в мм.
Вспомогательные операторы находятся обычно в начале программы или макрокоманды.
Выполним схематичный чертеж основания фигуры:
Рис. 16 Схематичный чертеж основания фигуры
Точка p1 имеет координаты х = 0 и у = 0.
Точка p5 – координаты центра окружности с радиусом r0.
Точка p3 имеет координаты (0,-15) , а точка p4 имеет координаты (0,-16).
Определим радиус окружности и координаты точки p5, для этого воспользуемся теоремой Пифагора:
r02 = (-15)2 + (r0 - 2)2 = 225 + r02 - 4r0 + 4
4r0 = 229
r0 = 57.25
соответственно, точка p5 имеет координаты (-57.25; 0).
Тогда программа для обработки основания фигуры будет иметь следующий вид:
<Программа обработки основания фигуры>
% GENER (0)
; ввод информации о геометрических объектах
p1 = x 0, y 0
p2 = x 2, y 0
p3 = x 0, y -15
p4 = x 0, y -16
p5 = x -57.25, y 0
; p6 координаты точки начального положения платформы 1
p6 = x - 200, y - 300
; обработка основания фигуры
%CUTTER(100)
%FROM(6,100) - исходная точка
m0=p1 - позиционирование в p1
m1=p2 - снятие 2 мм материала
m2=p2, c1, p3 - от p2 к p3 по дуговой интерполяции
m1=p4 - линейное движение в p4
; возврат платформы 1 в точку p6
М99- конец платформы и возвращение в исходную позицию.
Выполним схематический чертеж, предназначенный для предварительной обработки фигуры
Рис. 17 Схематичный чертеж, для предварительной обработки
<Программа предварительной обработки заготовки>
%GENER(0)
; ввод информации о геометрических объектах
p1 = x 0, y -16
p2 = x 0, y -15
p3 = x 80, y -15
p4 = x 80, y -16
p5 = x 14, y -13
p6 = x 80, y -13
p7 = x , y -300
; p8 координаты точки начального положения платформы 1
p8 = x -200, y -300
; черновая обработка фигуры
% CUTTER (100)
% FROM (7, 100)
m0 = p1
m1 = p2
m1 = p3
m0 = p4
m0 = p2
m1 = p5
m1 = p6
; возврат платформы 1 в точку p7
M99
Выполним схематический чертеж, для чистовой обработки фигуры:
Рис. 18 Схематичный чертеж для чистовой обработки
<Программа чистовой обработки поверхности фигуры>
% GENER (0)
; ввод информации о геометрических объектах
p1 = x 0, y -15
p2 = x 29, y -13
p3 = x 30, y -14.5
p4 = x 29, y -4
p5 = x 58, y -4
p6 = x 58.25, y -11
p7 = x 58.5, y -13
p8 = x 58.75 y -11
p9 = x 59, y -4
p10 = x 64, y -4
p11 = x67, y -8
p12 = x 69, y 0
p13 = x 71, y -8
p14 = x 72, y -5.5
p15 = x 74, y 0
p16 = x 77, y 8
p17 = x 80, y 0
c1 = p3 , r 13
c2 = p7 , r 1
c3 = p11 , r 10
c4 = p15 , r 8
; p18 координаты точки начального положения платформы 1
p18 = x -200, y -300
; чистовая обработка и обрезка фигуры
% CUTTER (100)
% FROM (15, 100)
m0 = p1
m1 = p2
m2 = p2 , с1 , p4
m1 = p5
m1 = p6
m3 = p6 , c2 , p8
m1 = p9
m1 = p10
m1 = p11
m3 = p11 , c3 , p13
m1 = p14
m1 = p15
m3 = p15 , c4 , p17
; возврат платформы 1 в точку p18
M99
В первой части данной курсовой работы были рассчитаны параметры системы автоматического управления (САУ), осуществляющие автоматическое слежение за объектом, перемещающимся в пространстве и излучающим электромагнитные волны.
Во второй части разработан алгоритм и программа управления для станка с ЧПУ для изготовления шахматной фигуры.
1) Тяжев А.И. Основы теории управления и радиоавтоматика. Учебное пособие. - М.: Радио и связь, 1999. - 188 с.: ил.
2) Конспект лекции по предмету «Основы Теории Управления»