Разработка алгоритма функционирования электропривода подачи лазерной установки для обрабатывающего центра

АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ 10
1.1 Фрезерный станок 10
1.2 Лазер 13
1.3 Устройство и назначение комплекса 15
2 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА (НЕИСПРАВНОСТЬ) 19
2.1 Техническое задание 19
2.2 Результат пробного изготовления паза 20
2.3 Возможные методы устранения дефекта 21
2.3.1 Метод «Отладка программы ЧПУ» 22
2.3.2 Метод «Наложение маски» 22
2.3.3 Метод «Настройка сервоусилителя» 22
2.3.4 Метод «Синхронизация скорости» 22
3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА «НАСТРОЙКА СЕРВОУСИЛИТЕЛЯ» 23
3.1 Подключение к персональному компьютеру 23
3.2 Исследование характеристик переходных процессов 23
3.3 Результат исследования, выводы 28
4 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА «СИНХРОНИЗАЦИЯ СКОРОСТИ» 29
4.1 Синтез функциональной схемы 29
4.2 Расчёт и выбор оборудования 30
4.2.1 Выбор микроконтроллера 30
4.2.2 Выбор источника питания 30
4.2.3 Выбор дополнительных пассивных элементов 31
4.2.4 Выбор кварцевого резонатора 33
4.2.5 Выбор соединительных кабелей 35
4.2.6 Выбор периферийных устройств 36
4.2.7 Разработка блок схемы алгоритма 37
4.2.8 Листинг программы 38
4.3 Синтез электрической схемы 48
4.4 Анализ работы системы 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
ПРИЛОЖЕНИЕ А 53
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 55

Купить

В современных автоматизированных системах передвижение рабочих органов, выполняется с высокоточным позиционированием, скоростью и ускорением. Высокодинамичные характеристики движения рабочих органов обеспечиваются вентильными электродвигателями.
Вентильный электродвигатель — это синхронная машина, основанная на принципе частотного регулирования с самосинхронизацией, суть которой заключается в управлении вектором магнитного поля статора в зависимости от положения ротора. Вентильные двигатели (в англоязычной литературе BLDC или PMSM) часто называются бесколлекторными двигателями постоянного тока, так как питание инвертора двигателя осуществляется от сети постоянного напряжения. Конструктивно они напоминают синхронные двигатели переменного тока: магнитный ротор синхронно вращается в поле статора с трехфазными обмотками. Но скорость является функцией от тока и напряжения и реализована она с помощью коммутации фаз статора полупроводниковой схемой по сигналам от датчика положения ротора. Торможение и реверс двигателя осуществляется подачей управляющих импульсов на обмотки статора в обратной последовательности.
Основным отличием ВД от синхронного двигателя является его самосинхронизация с помощью датчика положения ротора, в результате чего у вентильного двигателя частота вращения поля пропорциональна частоте вращения ротора.
Статор имеет традиционную конструкцию и похож на статор асинхронной машины. Он состоит из корпуса, сердечника из электротехнической стали и медной обмотки, уложенной в пазы по периметру сердечника. Количество обмоток определяет количество фаз двигателя. Для самозапуска и вращения достаточно двух фаз — синусной и косинусной. Обычно вентильные двигатели трёхфазные, реже - четырёхфазные. По способу укладки витков в обмотки
статора различают двигатели, имеющие обратную электродвижущую силу трапецеидальной (BLDC) и синусоидальной (PMSM) формы. По способу питания фазный электрический ток в соответствующих типах двигателя также изменяется трапецеидально или синусоидально.
Ротор изготавливается с использованием постоянных магнитов и имеет обычно от двух до восьми пар полюсов с чередованием северного и южного полюсов. Для изготовления ротора используются магниты из сплавов редкоземельных элементов, так как они позволяют получить высокий уровень магнитной индукции и уменьшить размер ротора.
Датчик положения ротора реализует обратную связь по положению ротора. Его работа может быть основана на разных принципах — фотоэлектрический, индуктивный, на эффекте Холла, и т. д. Наибольшую популярность приобрели датчики Холла и фотоэлектрические, так как они практически безынерционны и позволяют избавиться от запаздывания в канале обратной связи по положению ротора.
Сигналы с датчиков преобразуются управляющим устройством в комбинацию управляющих напряжений, которые управляют силовыми ключами, так, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был ортогонален вектору магнитного поля ротора. С помощью широтно-импульсной модуляции контроллер управляет током, протекающим через обмотки двигателя, т.е. вектором магнитного поля статора, и таким образом регулируется момент, действующий на ротор. Знак у угла между векторами определяет направление момента, действующего на ротор.
Основным достоинством двигателя является низкий момент инерции ротора и высокий крутящий момент. Что и позволяет реализовать очень высокое быстродействие. Достижение времени разгона на номинальную частоту вращения происходит за единицы миллисекунд и реверс с полной скорости в пределах одного оборота вала двигателя. Основной областью
применения этих двигателей являются приводы подач станков и технологические установки со временем цикла менее 1 секунды (например, производство упаковки, быстродействующие позиционные системы автоматических складов).
Электропривод на основе вентильных двигателей всё более широко используется в таких областях техники и промышленности, как приборная автоматика, станкостроение и робототехника, автоматизированные технологические линии, транспорт, аэрокосмическая техника, насосное и компрессорное оборудование и др.

Купить