Адаптивное управление с ограничениями.

В производственных системах АУ накладывают ограничения на определенные измеряемые переменные, характеризующие процесс обработки; тем самым устанавливаются пределы их изменений. В соответствии с этим, такие системы носят название систем АУ с ограничениями. Цель этих систем состоит в такой подстройке скоростей подачи и (или) резания, чтобы значения измеряемых переменных процесса удерживались не выше уровня заданных ограничений.

Пользователь станка с АУ получает ряд потенциальных преимуществ. Они зависят от конкретных производственных задач. Адаптивное управление успешно применялось при таких операциях, как фрезерование, сверление, нарезание резьбы, шлифовка и расточка. Оно также применялось и при токарной обработке, но с ограниченным успехом. Преимущества, приобретаемые в результате применения адаптивного управления

1. Повышение производительности.

2. Увеличение срока службы инструмента.

3. Повышенная защищенность деталей.

4. Менее частые вмешательства оператора.

5. Облегчение программирования операций обработки деталей.

Системы должны быть адаптивными т.е. иметь возможность изменять ход процесса при изменении характеристик исходных материалов или состояния оборудования.

В зависимости от поставленной задачи и методов её решения возможны различные законы управления, поэтому адаптивные системы разделяют на следующие виды:

- системы функционального регулирования: управляющее воздействие является функцией какого-либо параметра, например, подача – функция одной из составляющих силы резания, скорость резания – функция мощности;

- системы предельного (экстремального) регулирования: обеспечивают поддержание предельного значения одного или нескольких параметров;

- системы оптимального регулирования: учитывается совокупность многих факторов с помощью комплексного критерия оптимальности. Например, поддержание в станке режима обработки определяется заданием оптимальных значений параметров (силы резания, температуры и т.д.).

Рассмотрим структурную схему адаптивного управления составляющей Pz силы резания при точении (рис. 26)

Рис. 26. Схема адаптивного управления составляющей силы резания

Величину Pz измеряет датчик Д, связанный с резцом, и подаёт в сравнивающее устройство СУ. Туда же от задающего устройства ЗУ поступает напряжение, пропорциональное заданному значению Pz. Напряжение рассогласования через усилитель У подаётся на следящий привод СП. Который изменяет подачу так, что восстанавливается прежнее значение Pz. При таком управлении стабилизируется нагрев заготовки в процессе обработки, и может быть повышена точность обработки.

Большое значение имеет адаптивное управление упругими перемещениями, возникающими в станке. В процессе резания система СПИД получает упругую деформацию, составляющие силы резания отжимают инструмент, и нарушается точность обработки. Если измерить это отжатие и подать инструмент на ту же величину, то точность обработки повысится.

Рассмотрим структурную схему управления износом режущего инструмента (рис. 27).

Рис. 27. Схема управления износом режущего инструмента

В качестве датчика Д в ней используется термопара, электродами которой являяются резец заготовка, изготовленные из разных металлов. ТермоЭДС термопары пропорциональна температуре на режущей кроме резца, которая зависит от степени затупления резца. Эта термоЭДС подаётся в сравнивающее устройство СУ. Туда же подаётся напряжение от задающего устройства ЗУ, определяющее заданную подачу. Напряжение рассогласования подаётся в усилитель мощности У, который изменяет напряжение регулируемого привода РП шпинделя. Если температура режущей кромки выше заданной, то привод РП уменьшит скорость резания, если ниже – то увеличит.