Адаптивные системы управления

При обработке заготовок на станках с ЧПУ уровень оптимальности принятых режимов ре­зания зависит от того, насколько точно началь­ная информация характеризует действительные условия протекания обработки и насколько изменяются исходные параметры, принятые при расчете и составлении управляющей программы (припуск, твердость обрабатываемого материала, жесткость техно­логической системы и др.).

В действительности условия процесса обра­ботки изменяются во времени случайным обра­зом по следующим причинам:

а) непрерывно изменяются режущие свойства инструментов, которые невозможно точно опре­делить в данный момент времени;

б) неопределенны свойства всей технологической системы (упругие и температурные деформации, вибрации);

в) для каждой заготовки из обрабатываемой партии имеется разброс припусков, твердости, структуры металла и др.

Адаптивные (самоприспособляющиеся) сис­темы управления обеспечивают автоматичес­кое приспособление процесса обработки заго­товки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Это приспособление осуществляется на основе информации, полу­чаемой системой управления непосредственно в процессе обработки заготовок.

Адаптивные системы управления делят на две группы – системы предельного и оптимального управления.

Адаптивные системы предельного управления обеспечивают постоянное значение заданных па­раметров процесса резания при действии раз­личных возмущений (рис. 1.7).

Наибольшее применение получили адаптив­ные системы предельного управления, в которых регулируемой величиной является только пода­ча S.

Предельные значения параметров, которые задаются данной системе при управлении обра­боткой, определяют на основе предваритель­ного исследования процесса обработки.

Рис. 1.7. Адаптивная система предельного управления

Адаптивные системы оптимального управле­ния (рис. 1.8) при обработке заготовок осу­ществляют автоматический поиск и автома­тически поддерживают такое сочетание скорос­ти резания V и подачи S, которое обеспечивает экстремальное значение целевой функции H об­работки (точность, производительность или се­бестоимость обработки) при наличии техничес­ких ограничений и действии возмущающих воздействий (колебаний припуска, твердости материала заготовки, режущих свойств инст­румента и др.). Техническими ограничениями являются максимальные и минимальные значе­ния параметров, допустимые на данном станке (Smax, Smin, n_{шп max}, n_{шп min}, максимально допустимая глубина резания, уровень вибрации и др.).

Рис. 1.8. Адаптивная система оптимального управления

Основой для построения адаптивных систем управления является математическая модель управляемого процесса обработки, аналитичес­ки задающая систему технических ограниче­ний области поиска оптимальных режимов ре­зания и выражающая зависимость критерия оптимальности от параметров процесса обра­ботки.

Измеряемыми параметрами, характеризую­щими процесс обработки, могут быть сила ре­зания, вибрации, температура в зоне реза­ния, крутящий момент на шпинделе, мощность приводного двигателя и др.

Наиболее информативным показателем про­цесса резания является изменение силы реза­ния, которое обусловлено совместным влиянием изменения припуска на обработку, колебания твердости обрабатываемого материала, затупле­ние режущего инструменту и др.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение программного управления станками?

2. Назовите виды управления станками.

3. Назовите уровни автоматизации станков оснащенных УЦИУ.

4. Что такое сущность программного управления?

5. Команды каких категорий включает в себя управляющая программа?

6. Перечислите потоки информации в замкнутых системах управления.

7. Назовите недостатки разомкнутой системы управления.

8. Назовите модели станков, в которых применяются системы управления с распределительными валами.

9. Перечислите недостатки копировальных систем управления.

10. Как в системах циклового программного управления задается программа?

11. Что такое программируемый командоаппарат?

12. Назовите определение ЧПУ.

13. Назовите группы адаптивных систем.

14. Принцип работы адаптивных систем предельного управления.

15. Принцип работы адаптивных систем оптимального управления.