Следящие системы управления при дуговой и плазменной сварке

следящие системы управления

Следящие системы управления — это автоматические системы управления, у которых управляемая величина соответствует любым заранее неизвестным изменениям управляющего воздействия z(t), вырабатываемого управляющим устройством по непредвиденному характеру изменения задающего воздействия.

Цель следящего управления – обеспечить «близость» – х(t) к z(t), t << = [t0, T0], z(t) = var – функция произвольного вида заранее не известна. Показатели качества слежения, как правило, определяются значениями не только функций х(t), но и их производных (всех или нескольких).

Чем больше априорной информации имеется о виде и значениях параметров функции z(t), тем более высокая точность слежения может быть обеспечена.

Следящие системы управления находят применение:

  •   при дуговой и плазменной сварке для автоматического направления горелок и плазматронов по    прямолинейным и криволинейным стыкам соединяемых деталей;
  •  при плазменной вырезке заготовок по копирам и фотоследящих систем по чертежу,
  •  а также и при других технологических процессах в различных отраслях деятельности человека.

В качестве примера рассмотрим систему управления (СУ) положением антенны радиолокационной станции (РЛС). Такая система относится к классу следящих систем, поскольку воздействие z(t), задаваемое оператором, изменяется во времени по заранее неизвестному закону. Рассмотрим работу системы по принципиальной схеме (рис.1.11).

следящие системы

Рис.1.11. Следящая САУ

Движок управляющего потенциометра R1 связан со штурвалом управления 1, приводимым в действие оператором (РЛС). Движок выходного потенциометра R2, идентичного RI, соединен с валом, вращающим антенну 4. Потенциометры R1 и R2 соединены так, что образуют мостовую схему. Одна диагональ моста подсоединена к питающей сети Uс, а с другой диагонали напряжение Uвх, пропорциональное разности углов (a – b) поворота соответствующих валов (вала штурвала управления 1 и вала антенны 4), подается на усилитель У. Таким образом,

Uz = kz(t);    ux = k x(t),

где k – коэффициент пропорциональности; z(f) и х(t) – соответственно углы поворота штурвала управления и вала антенны.

Предположим, что в начальный момент антенна находится в среднем положении, принимаемом за нулевое положение. Тогда движок потенциометра R2 будет находиться в среднем положении. При нулевом сигнале управления движок потенциометра R1 также будет занимать среднее положение. Таким образом, потенциалы точек А и В и напряжение сигнала Uc, представляющее разность потенциалов (jА – jВ), равны нулю. Ток в обмотке возбуждения ОВ1 двухфазного электродвигателя переменного тока (М) отсутствует, следовательно, и исполнительный двигатель сохраняет свое первоначальное положение, т.е. якорь двигателя не вращается, несмотря на то, что ОВ2 через конденсатор С получает питание от сети. Антенна при этом не отклоняется.

В некоторый момент времени оператор поворачивает штурвал на угол a относительно средней точки потенциометра RI, в результате этого появляется приращение потенциала в точке А на величину Ug, потенциал точки В равен jВ, поскольку антенна находилась в состоянии покоя. Тогда напряжение сигнала в первоначальный момент отклонения штурвала

Uс = jА + Ug – jВ = Ug.

Напряжение сигнала Uс усиливается усилителем У и вызывает ток в обмотке ОВ1 электродвигателя М, приводящий во вращение его якорь. Подсоединение двигателя с редуктором к антенне производится таким образом, чтобы якорь двигателя приводил в движение антенну в направлении, соответствующем повышению потенциала точки В. Тогда с течением времени потенциалы точек А и В станут равными, а напряжение сигнала Uс будет равно нулю. Это наступит в тот момент, когда величины углов поворота вала штурвала управления 1 a и вала антенны 4 b будут равны. Антенна будет находиться в требуемом положении, а якорь двигателя остановится.

Анализ работы следящей системы позволяет выделить функционально необходимые элементы и представить данную систему в виде функциональной схемы (рис.1.12).

image0061

Рис. 1.12. Функциональная следящая САУ

Потенциометры RI и R2 при встречном включении образуют устройство, измеряющее угол рассогласования между валами и вырабатывающее сигнал, пропорциональный рассогласованию. Действительно, в общем случае:

Uс = (jА + Ug) – (jВ + Uх) = (jА – jВ ) + ( Ug – Uх).

Поскольку jА = jВ, то

Uс = Ug – Uх= kg – kx = k(g – x) = ke,

где e = g – х – угол рассогласования валов.

Таким образом, следящая система состоит из измерительного и сравнивающего устройства 1 (потенциометров RI и R2), усилительного устройства 2(У), исполнительного устройства 3 (двигателя с редуктором) и объекта управления 4 (антенны).

 

Источник:  Автоматизация сварочных процессов: учеб. пособие./ В.А. Ленивкин, А.И Никашин – Ростов-на-Дону: Издателський цетнр ДГТУ 2002.

 

Be the first to comment on "Следящие системы управления при дуговой и плазменной сварке"

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: