Очень хорошее описание термина ЧПУ станок

401

Динамическое качество системы управления.

 

Для описания качества системы управления приводом используются несколько критериев:

  • точность и повторяемость позиционирования (см. ГОСТ 22267-76ГОСТ 27843-2006ГОСТ 30544-97), 
  • реакция на ступенчатое или импульсное воздействие,
  • частотная передаточная функция,
  • динамическая жёсткость.

 

Три последних изучаются в теории автоматического управления (ТАУ) и для полного понимания требуют достаточно глубокой подготовки. Но, во многих случаях, для решения многих повседневных технических задач достаточно некоторых основных понятий. К тому же производители приводов и ЧПУ всё больше уделяют внимание этому вопросу и предоставляют пользователю различные инструменты (программное обеспечение и аппаратные функции приводов и ЧПУ) которые позволяют легко и быстро производить наладку. В тех случаях, когда такие средства недоступны, понимание законов ТАУ может помочь гораздо более эффективно настроить систему управления даже “на слух” и “на ощупь”

 

В общем случае система управления состоит из трёх вложенных друг в друга контуров - управление током, скоростью и положением. Динамические свойства каждого вложенного контура управления определяют динамические свойства внешнего контура. Поэтому наладка всегда должна начинаться с самого быстродействующего контура (контура управления током или скоростью).

 

На динамическое качество системы управления влияют не только настройки регуляторов, но и свойства электромеханических элементов привода и управляющей электроники:

  • Электрические параметры силовой электроники и электродвигателя (индуктивности и ёмкости)
  • помехозащищённость,
  • разрешение датчиков обратной связи,
  • Собственные частоты механических элементов (т.е. жёсткость и моменты инерции),
  • демпфирование, трение и зазоры в механических передачах, 
  • величины тактов управления.

 

В большинстве случаев, ограничения накладываются именно механикой. Поэтому задачей конструктора является оценка и исключение слабых мест конструкции (повышение жёсткости и демпфирования, снижение моментов инерции, повышение частот резонансов) или хотя бы выбор таких элементов системы управления, которые позволят скомпенсировать проблемы в механике (датчики с большим разрешением, привода с меньшим тактом управления и т.д, различные компенсирующие функции ЧПУ).

 

На практике, как правило, при использовании комплектных приводов (двигатель + блок управления одного производителя) достаточно стандартных настроек токового контура. Дополнительная настройка может потребоваться в особых случаях, например, при сочетании техники разных производителей, при работе на нестандартных или предельных режимах, при особых требованиях к качеству управления, в конструкциях с прямыми приводами и т.д. В большинстве случаев, пусконаладчику достаточно настроить контур управления скоростью и контур управления положением.

 

Большинство процессов происходящих в механизмах можно свести к нескольким типовым случаям: ступенчатое, импульсное и гармоническое воздействие. Поэтому качество динамического поведения станка можно оценить по реакции на тестовые сигналы, моделирующие такие воздействия. В ТАУ эти характеристики разделяются на временные (ступенчатая и импульсная) и частотные (реакция на гармонические сигналы)

 

Временные характеристики.

Измерение реакции на ступенчатое или импульсное воздействие позволяет подобрать оптимальные настройки привода для отработки быстрых переходных процессов. Правильно настроенный привод должен отрабатывать задание с минимальной задержкой и минимальным отклонением от заданного значения. При слишком высоком усилении, привод может впасть в колебания, при слишком маленьком усилении, привод будет отрабатывать задание очень медленно.

Очень хорошее описание термина ЧПУ станок

Частотная передаточная функция

 

 

 

Частотная передаточная функция (frequency response) измеряется как реакция на гармонические сигналы задания на разных частотах. Чаще всего частотная характеристика представляется в форме логарифмической амплитудно-фазовой частотной характеристики (ЛАФЧХДиаграмма Боде/Bode Plot). Верхняя часть ЛАФЧХ показывает отношение амплитуды фактического колебания к заданной (т.е. усиление). Нижняя часть ЛАФЧХ показывает сдвиг фазы фактического колебания относительно заданного (т.е. запаздывание реакции).

Очень хорошее описание термина ЧПУ станок

При проектировании и настройке привода требуется обеспечить как можно более широкий диапазон, в котором амплитуды равны ( т.е. задание отрабатывается полностью) и сдвиг фазы минимален. Большие значения усиления на графике АЧХ означают, что на данной частоте привод впадает в колебания. Обычно, это проявляется в виде шумов и свистов. В худшем случае, резонансные колебания могут привести к сильным колебаниям, которые могут повредить станок, инструмент и деталь. Подавление таких резонансов, является главной задачей при наладке привода.

 

Динамическая жёсткость/податливость

Динамическая жёсткость/податливость (dynamic stiffness/disturbance response) измеряется как реакция на гармонические сигналы-помехи(обычно задаваемые в виде момента действующего на привод) подаваемых внутри контура управления с обратной связью. Динамическая жёсткость тоже представляется в форме ЛАФЧХ. Верхняя часть показывает отношение амплитуды сигнала-помехи к амплитуде сигнала обратной связи, вызванного этой помехой. Нижняя часть показывается сдвиг фазы сигнала задания относительно помехи (т.е. запаздывание компенсирующего сигнала). При наладке требуется обеспечить как можно большую жёсткость, т.е. настроить привод так, чтобы вызываемые внешней помехой колебания скорости были минимальными, как можно в более широком диапазоне частот.

Очень хорошее описание термина ЧПУ станок


Библиотека электроника Про ЧПУ