pobieranie: testowanie serwonapedow
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
Laboratorium z Napędów Elektrycznych
Temat ćwiczenia
Testowanie Serwonapędów
Prowadzący
Grupa Nazwisko i Imię Data wykonania
Podpis:
.......................................................................
......................................
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było praktyczne określenie parametrów serwonapędu w
obrabiarce sterowanej numerycznie TUR 50 SN.
Wprowadzenie
Serwonapędami nazywamy wysokiej klasy układy automatycznej regulacji
położenia najczęściej ze sterowaniem mikroprocesorowym. Serwonapędy
są to układami hybrydowymi, łączącymi w swej budowie układy
mechaniczne, elektryczne, elektroniczne, a niekiedy i również
mikroprocesorowe. Są przeznaczone do realizowania przemieszczeń z
dokładnością rzędu mikrometrów.
Testować będziemy serwomechanizm obrabiarki, realizujący posuw
suportu, w którym pracuje silnik prądu stałego o parametrach:
Umax – Maksymalne napięcie zasilania = 90 [V]
nmax – Maksymalna prędkość obrotowa = 2000 [obr/min]
Ir – Moment rozruchowy = 138,5 [Nm]
Test rozruchu i hamowania
V, czyli odchylenie prędkości rzeczywiście osiągniętej przez
zespół od wartości nastawionej (żądanej) wyniósł w naszym
przypadku wartość: -3,9%. Nierównomierność prędkości wyrażana
jako zależność:
(1)
wyniosła 2,3%.
Przyspieszenie wyrażane jest wzorem:
gdzie
tn- czas, w którym następuje przyrost prędkości od 10% minimalnej do
90 % wartości maksymalnej.
Powyższe cztery parametry są wskaźnikami liczbowymi, które są z
kolei prostymi funkcjami wskaźników odcinkowych (opisują
charakterystyczne odległości na przebiegu procesu przejściowego).
Do wskaźników odcinkowych zaliczamy:
- TM – czas osiągnięcia maksymalnej wartości w procesie
przejściowym,
- TR – czas regulacji (gdy uchyb prędkości zmaleje trwale do np. 5%
wartości zadanej),
- T1 – czas osiągnięcia po raz pierwszy wartości zadanej.
Z otrzymanych wyników dla hamowania i rozruchu widzimy, że wartości
T1, TR, TM w obu przypadkach nie wiele się różnią i dla T1, TM i TR
stanowią setne części sekundy. W przeprowadzonym teście
otrzymaliśmy jeszcze jeden wskaźnik ITSE, który jest wskaźnikiem
całkowym i pozwala na ocenę całego procesu przejściowego.
(2)
gdzie:
E(t)- uchyb prędkości będący różnicą pomiędzy wartością
zadaną a rzeczywistą.
tr – czas regulacji,
tpd – czas osiągnięcia po raz pierwszy prędkości w ustalonym
przedziale.
W obu przypadkach (hamowanie i rozruch) wartości ITSE były bardzo
małe (0.006 – hamowanie i 0,025 - rozruch), co świadczy o poprawnym
działaniu serwonapędu i o małych oporach ruchów w napędzie. O
małych oporach ruchów świadczą też małe amplitudy wahań ( co
widać dokładnie na wykresach).
Test ogranicznika prądów dynamicznych
10V).
Test strojenia regulatora prędkości
W tym teście szukaliśmy dla jakiej nastawy potencjometru (optymalnej
nastawy wzmocnienia) kryterium całkowe ITSE osiągnie najmniejszą
wartość, czyli minimum. W badanej obrabiarce przyjęto zakres
możliwych zmian nastaw potencjometru od 0 do 100%.
Nastawa 0% oznacza zwarcie suwaka do masy, natomiast nastawa100% oznacza
maksymalną wartość napięcia sterowania. Minimum ITSE wyniosło:
ITSEmin = 0,168656
dla nastawy potencjometru równej 0%. Tak mała wartość uzyskanego
wskaźnika całkowego ITSE świadczy o poprawnym działaniu serwonapędu
i o małych oporach ruchu napędu (w tym przypadku przy rozruchu).
Test Kv
Współczynnik wzmocnienia prędkościowego Kv wyraża się wzorem:
(3)
gdzie:
V- prędkość ruchu posuwowego,
- uchyb położeniowy regulacji.
Z powyższego wzoru wynika, że Kv przedstawia prędkość
odpowiadającą uchybowi położeniowemu 1mm.
Test ten wykonywaliśmy w dwóch częściach:
Część I – pomiar zależności pomiędzy prędkością ruchu suportu
a napięciem zadanym, generowanym przez USN (wykres a). Tutaj
zadawaliśmy z USN przejazd suportu z kilkoma wartościami prędkości,
tak aby pokrywały one cały zakres możliwych prędkości posuwu.
Część II - określenie zależności pomiędzy napięciem generowanym
a przemieszczeniem suportu, które odczytujemy ze wskazań czujnika
zegarowego zamocowanego na prowadnicy (wykres b). Tester generował
napięcia , które powodowały przesuniecie suportu o określona drogę,
której wartość odczytywaliśmy z czujnika i wpisywaliśmy do testera.
Na podstawie tak uzyskanych wyników pomiarów określiliśmy wartość
współczynnika wzmocnienia prędkościowego:
Kv = 14,5664 [1/s]
Dla współczesnych sterowań numerycznych prawidłowa obróbka jest
wówczas, gdy Kv>16.67 1/s. Oznacza to, że badany serwonapęd odstaje
od wymogów współczesnych serwonapędów.
Wnioski
Pod względem wielkości przeregulowania oraz wartości wzmocnienia
serwonapędu Kv, badany napęd obrabiarki odstaje od wymogów stawianych
współczesnym obrabiarkom. Niespełnienie wymogów może wynikać, ze
zużycia się układów mechanicznych obrabiarki.
PAGE
PAGE 1
Tomasz Wiśniewski, Napędy elektryczne Z-24 (2004/2005)
testowanie serwonapedow
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
Laboratorium z Napędów Elektrycznych
Temat ćwiczenia
Testowanie Serwonapędów
Prowadzący
Grupa Nazwisko i Imię Data wykonania
Podpis:
.......................................................................
......................................
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było praktyczne określenie parametrów serwonapędu w
obrabiarce sterowanej numerycznie TUR 50 SN.
Wprowadzenie
Serwonapędami nazywamy wysokiej klasy układy automatycznej regulacji
położenia najczęściej ze sterowaniem mikroprocesorowym. Serwonapędy
są to układami hybrydowymi, łączącymi w swej budowie układy
mechaniczne, elektryczne, elektroniczne, a niekiedy i również
mikroprocesorowe. Są przeznaczone do realizowania przemieszczeń z
dokładnością rzędu mikrometrów.
Testować będziemy serwomechanizm obrabiarki, realizujący posuw
suportu, w którym pracuje silnik prądu stałego o parametrach:
Umax – Maksymalne napięcie zasilania = 90 [V]
nmax – Maksymalna prędkość obrotowa = 2000 [obr/min]
Ir – Moment rozruchowy = 138,5 [Nm]
Test rozruchu i hamowania
V, czyli odchylenie prędkości rzeczywiście osiągniętej przez
zespół od wartości nastawionej (żądanej) wyniósł w naszym
przypadku wartość: -3,9%. Nierównomierność prędkości wyrażana
jako zależność:
(1)
wyniosła 2,3%.
Przyspieszenie wyrażane jest wzorem:
gdzie
tn- czas, w którym następuje przyrost prędkości od 10% minimalnej do
90 % wartości maksymalnej.
Powyższe cztery parametry są wskaźnikami liczbowymi, które są z
kolei prostymi funkcjami wskaźników odcinkowych (opisują
charakterystyczne odległości na przebiegu procesu przejściowego).
Do wskaźników odcinkowych zaliczamy:
- TM – czas osiągnięcia maksymalnej wartości w procesie
przejściowym,
- TR – czas regulacji (gdy uchyb prędkości zmaleje trwale do np. 5%
wartości zadanej),
- T1 – czas osiągnięcia po raz pierwszy wartości zadanej.
Z otrzymanych wyników dla hamowania i rozruchu widzimy, że wartości
T1, TR, TM w obu przypadkach nie wiele się różnią i dla T1, TM i TR
stanowią setne części sekundy. W przeprowadzonym teście
otrzymaliśmy jeszcze jeden wskaźnik ITSE, który jest wskaźnikiem
całkowym i pozwala na ocenę całego procesu przejściowego.
(2)
gdzie:
E(t)- uchyb prędkości będący różnicą pomiędzy wartością
zadaną a rzeczywistą.
tr – czas regulacji,
tpd – czas osiągnięcia po raz pierwszy prędkości w ustalonym
przedziale.
W obu przypadkach (hamowanie i rozruch) wartości ITSE były bardzo
małe (0.006 – hamowanie i 0,025 - rozruch), co świadczy o poprawnym
działaniu serwonapędu i o małych oporach ruchów w napędzie. O
małych oporach ruchów świadczą też małe amplitudy wahań ( co
widać dokładnie na wykresach).
Test ogranicznika prądów dynamicznych
10V).
Test strojenia regulatora prędkości
W tym teście szukaliśmy dla jakiej nastawy potencjometru (optymalnej
nastawy wzmocnienia) kryterium całkowe ITSE osiągnie najmniejszą
wartość, czyli minimum. W badanej obrabiarce przyjęto zakres
możliwych zmian nastaw potencjometru od 0 do 100%.
Nastawa 0% oznacza zwarcie suwaka do masy, natomiast nastawa100% oznacza
maksymalną wartość napięcia sterowania. Minimum ITSE wyniosło:
ITSEmin = 0,168656
dla nastawy potencjometru równej 0%. Tak mała wartość uzyskanego
wskaźnika całkowego ITSE świadczy o poprawnym działaniu serwonapędu
i o małych oporach ruchu napędu (w tym przypadku przy rozruchu).
Test Kv
Współczynnik wzmocnienia prędkościowego Kv wyraża się wzorem:
(3)
gdzie:
V- prędkość ruchu posuwowego,
- uchyb położeniowy regulacji.
Z powyższego wzoru wynika, że Kv przedstawia prędkość
odpowiadającą uchybowi położeniowemu 1mm.
Test ten wykonywaliśmy w dwóch częściach:
Część I – pomiar zależności pomiędzy prędkością ruchu suportu
a napięciem zadanym, generowanym przez USN (wykres a). Tutaj
zadawaliśmy z USN przejazd suportu z kilkoma wartościami prędkości,
tak aby pokrywały one cały zakres możliwych prędkości posuwu.
Część II - określenie zależności pomiędzy napięciem generowanym
a przemieszczeniem suportu, które odczytujemy ze wskazań czujnika
zegarowego zamocowanego na prowadnicy (wykres b). Tester generował
napięcia , które powodowały przesuniecie suportu o określona drogę,
której wartość odczytywaliśmy z czujnika i wpisywaliśmy do testera.
Na podstawie tak uzyskanych wyników pomiarów określiliśmy wartość
współczynnika wzmocnienia prędkościowego:
Kv = 14,5664 [1/s]
Dla współczesnych sterowań numerycznych prawidłowa obróbka jest
wówczas, gdy Kv>16.67 1/s. Oznacza to, że badany serwonapęd odstaje
od wymogów współczesnych serwonapędów.
Wnioski
Pod względem wielkości przeregulowania oraz wartości wzmocnienia
serwonapędu Kv, badany napęd obrabiarki odstaje od wymogów stawianych
współczesnym obrabiarkom. Niespełnienie wymogów może wynikać, ze
zużycia się układów mechanicznych obrabiarki.
PAGE
PAGE 1
Tomasz Wiśniewski, Napędy elektryczne Z-24 (2004/2005)
