• LABORATORIUM Z DYNAMIKI UKŁADÓW NAPĘDOWYCH •

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Wydział Elektryczny

Kierunek: Elektrotechnika

sem. I Gr. 2

Badanie układu sterowania serwonapędem. Pozycjonowanie sekwencyjne w serwonapędach jednoosiowych.

Sekcja 3

Marek BADURA

Jacek BAJAN

Łukasz MOSAKOWSKI

Władysław SAZONOW

Damian SZCZUTOWSKI

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi serwonapędu i realizacją typowych zadań w jednoosiowych serwonapędach.

1. Wprowadzenie teoretyczne

Pod pojęciem serwonapędu rozumie się najczęściej wysokiej klasy (o dużej dokładności i dynamice) układ automatycznej regulacji położenia. Wśród różnych rodzajów serwonapędów (hydraulicznych, elektrycznych, mechanicznych) w ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost układów elektrycznych. Wynika to z dużej dostępności energii elektrycznej, ograniczonego oprzyrządowania (brak systemów rozprowadzania cieczy lub gazu) oraz łatwością sterowania takim serwonapędem.

Serwonapędy elektryczne to energoelektroniczne sterowane napędy do zastosowań stawiających wysokie wymagania, co do szybkości odpowiedzi, zakresu regulacji i dokładności sterowania ruchem(napędem). Stosowane są w nich specjalne przekształtniki serwo oraz silniki Serwo. Przekształtniki Serwo współpracują z cyfrowym przekształtnikiem kąta obrotu i zapewniają precyzyjne sterowanie napędem. Odpowiednia budowa układów Serwo zapewnia większą dynamike układu sterowania.

W układzie sterowania rozróżniamy trzy poziomy:

• Sterowanie napędem, którego zadaniem jest regulacja położenia dla jednej osi układu położenia,

• Sterowanie ruchem, czyli kształtowanie profili ruchu maszyny,

• Sterowanie sekwencyjne , związane z realizacją kolejnych zadań w procesie technologicznycm

1. Schemat

1. Przebieg ćwiczenia

W pierwszej części ćwiczenia należało dobrać parametry serwonapędu tak, aby charakterystyka wyjściowa obserwowana na oscyloskopie była bliska przebiegowi idealnemu. Następnie sprawdzaliśmy jak układ sprzężenia wpływa na moment silnika. W dalszej części ćwiczenia dokonywaliśmy bazowania a na koniec stworzyliśmy sterowanie sekwencyjne przy pomocy układów regulacji serwonapędem.

1. Zrzuty z realizacji ćwiczenia oraz otrzymane wykresy.

   1. dobór parametrów serwonapędu bez sprzężenia

a) Czas zdwojenia T=10ms, Vp=0,0005

Jak widać przebieg wiele odbiega od ideału-duże wahania momentu.

b)Tn=10ms, Vp=0,0007

Jak widać jest nieznacznie lepiej (oscylacje się zmniejszają)

c)Vp=0,001, Tn=5ms

Jak widać charakterystyka bliska ideału - czasem Tn zwęża się oscylacje, zaś parametrem Vp zmniejsza się ich amplitudę. Dla tych ustawień quick stop działał prawidłowo.

1. dobór parametrów serwonapędu ze sprzężeniem.

a)Vp=0,009, Tn=10ms

Sprzężenie stosuje się, aby przybliżyć w części liniowej charakterystykę serwonapędu do idealnej, jak widać tu odbiega to od ideału dodatkowo powstają oscylacje.

b)Vp=0,005, Tn=10ms

Jak widać charakterystyka jest prawie idealna a dobór elementów spełnił założenia

1. Układ regulacji położenia.

Podczas ćwiczenia dobieraliśmy parametry układu regulacji położenia, za pomocą odpowiednich przełączników na konsoli zadawaliśmy odpowiednie stany sterowania serwem i obserwowaliśmy czy parametry przez nas dobrane powodują prawidłowe działanie serwonapędu.

1. Bazowanie serwonapędu.

opis wyjść sterujących serwonapędem

To był najprostszy przypadek bazowania, realizowaliśmy go przy pomocy odpowiednich przełączników przypisanych do odpowiednich wyjść.

Ten przypadek został przez nas zrealizowany praktycznie sterując serwonapędem odpowiednimi przełącznikami

Ten przypadek był ciężki do zrealizowania ale w końcu się to nam udało

1. Realizacja praktycznego sterowania sekwencyjnego przy pomocy serwonapędu.

Zadaniem naszym było zasymulowanie sterowania frezarki. Po jakimś czasie frezarka miała ruszyć z małą prędkością przesuwu, następnie po danym czasie miała zacząć wiercić otwór przez określony czas z określoną prędkością, po wywierceniu o krótkim czasie i krótkim przemieszczeniu miało nastąpić frezowanie w określonym czasie z daną prędkością, po frezowaniu miało nastąpić kolejne wiercenie identyczne jak w przypadku pierwszym i na koniec frez miał wrócić do położenia wyjściowego. Udało nam się to zrealizować, zrealizowaliśmy to następującą sekwencją:

Przy pomocy oscyloskopu można obserwować jak wygląda sterowanie w poszczególnych fazach sekwencji.

1. Wnioski

Po wykonaniu ćwiczenia poznaliśmy możliwości wykorzystania serwonapędu i zapoznaliśmy się w praktyce ze sposobami jego sterowania. Podczas ćwiczenia dowiedzieliśmy się także jak dobór parametrów wpływa na pracę serwonapędu oraz nauczyliśmy się je dobierać obserwując przebiegi na oscyloskopie. Zmiana czasu Tn na mniejszy oscylacje się zawężały a zmieniając parametr Vp zwiększała się lub zmniejszała amplituda tych oscylacji. Następnym etapem ćwiczenia było bazowanie serwonapędu. Bazowanie serwonapędu polega na określaniu pozycji odniesienia względem której mierzona jest pozycja aktualna. Przeprowadzaliśmy kilka symulacji bazowania używając do tego odpowiednich przełączników, które były odpowiedzialna za poszczególne sygnały sterujące serwonapędem. Ostatnim zadaniem w tym ćwiczeniu było wykonanie zadania praktycznego (symulacja frezarki). Dokonaliśmy tego zadania z sukcesem symulując poszczególne bloki sekwencji przy pomocy profili ruchu.