Проектирование позиционной системы микропроцессорного управления электронно-лучевой установки

Оглавление Техническое задание Введение Глава 1. Исследование объекта управления и синтез неизменяемой части системы 1.1. Техническое описание объекта управления. 1.2. Технология работы ЭЛУ. 1.3. Формирование требований к системе управления. 1.4. Выбор принципа управления. 1.5. Проектирование функциональной схемы САУ. 1.6. Выбор элементов функциональной схемы и определение их параметров: 1.6.1. Платформа стола ЭЛУ; 1.6.2. Редуктор; 1.6.3. Исполнительный двигатель; 1.6.4. Преобразователь частоты; 1.6.5. Цифровой датчик скорости вала двигателя; 1.6.6. Цифровой датчик положения платформы; 1.6.7. Цифровой контроллер. 1.7. Построение структурной схемы САУ. Глава 2. Синтез контура регулирования скорости двигателя 2.1. Расчёт номинального установившегося режима работы контура регулирования скорости двигателя. 2.2. Исследование устойчивости и качества переходных процессов контура регулирования скорости двигателя. 2.3. Выбор формы ЛЧХ требуемой системы. 2.4. Определение оптимального закона регулирования в аналоговой и цифровой формах. 2.5. Исследование влияния возмущения и компенсация его влияния. Глава 3. Синтез контура пути 3.1. Цифровая модель позиционной системы микропроцессорного управления. 3.2. Расчёт установившегося режима контура пути. 3.3. Анализ линейной цифровой нескорректированной САУ. 3.4. Построение ЛПЧХ и расчёт линейной программы коррекции. 3.5. Расчёт времени постоянного запаздывания по цепи ЦД-микроЭВМ-ЦАП. 3.6. Построение и анализ переходной функции линейной цифровой САУ. 3.7. Влияние нелинейностей на работу системы. Заключение Библиографический список Приложение

1. Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники/ Под ред. А.А. Сазонова. -М.: Высшая школа, 1991. 2. Анхимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. – Мн.: Дизайн ПРО, 2002 3. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. -М.: Наука, 1976. 4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления: Учебник – СПб: Изд-во «Профессия», 2007-749 с. 5. Васильев Е.М., Коломыцев В.Г. Теория автоматического управления. Дискретные системы: Учебное пособие – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2012-151с . 6. Васильев Е.М., Коломыцев В.Г. Теория автоматического управления. Нелинейные системы: Учебное пособие – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011-114с . 7. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления:Учебник-М.:Изд-во «Лаборатория Базовых Знаний», 2004,2012- 831 с. 8. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Построение логарифмических частотных характеристик замкнутых САУ на основе метода эквивалентных преобразований структурных схем// Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-та. Пермь, 1995. С.183-190. 9. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Проектирование микропроцессорных систем автоматического управления. Ч.1. Синтез систем автоматического управления: Учебное пособие - Пермь: Изд-во ПГТУ, 1997-175с. 10. Коломыцев В.Г. Эвристические многокритериальные методы исследования систем автоматизации технологических процессов. /Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Научный руководитель – профессор Г.Г. Диркс. – Пермь, 2000. 11. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. -М.: Машиностроение, 1986. 12. Лукас В.А. Теория управления техническими системами: Учеб. пособие для вузов - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2005. 13. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. -М.: Машиностроение, 1982. 14. Макаров И.М., Менский Б.М. Таблица обратных преобразований Лапласа и обратных Z-преобразований (дробно-рациональные изображения). -М.: Высшая школа, 1978. 15. Расчет автоматических систем/ Под ред. А.В. Фатеева. -М.: Высшая школа, 1973. 16. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления/ Под ред. В.А. Бесекерского. -М.: Наука, 1978. 17. Синтез позиционных систем программного управления/ Под ред. А.А. Вавилова. -Л.: Машиностроение, 1977. 18. Справочник по электрическим машинам. Т.2/ Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова -М.: Энергоатомиздат, 1989. 19. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования. -М.: Машиностроение, 1989. 20. Черных И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений. Под общ. ред. В.Г. Потёмкина. – М.: ДИАЛОГ – МИФИ, 2003.

Глава 1 Исследование объекта управления и синтез неизменяемой части системы 1.1. Техническое описание объекта управления В состав ЭЛУ входят: источник ускоряющего напряжения, электронная пушка, система модуляции луча, фокусирующие и отклоняющие системы, вакуумная камера с насосами, координатный стол и система управления. На координатном столе расположены одна на другой две платформы (нижняя и верхняя), перемещающиеся на опорах скольжения перпендикулярно друг другу в горизонтальной плоскости. Перемещают платформы двигатели, являющиеся исполнительными элементами энергетического канала. В энергетическом канале, элементами которого являются источник питания, промежуточный преобразователь энергии и исполнительный механизм, происходит преобразование энергии источника питания в механическую энергию движения выходного вала привода (объекта управления). Для обеспечения необходимого управления потоком энергии используется канал управления. В состав канала управления входят: датчик рассогласования, преобразователи управляющих сигналов, корректирующие устройства, а также общая с энергетическим каналом исполнительная часть системы (двигатель, механическая передача и приводимая в движение нагрузка). Рис.1. Конструкционно-структурная схема системы микропроцессорного управления одной координатой ЭЛУ Для контроля малых перемещений часто используют линейные унитарно-кодовые датчики на дифракционных решетках. Замкнутая система управления обеспечивает фиксацию и расфиксацию рабочего стола в период обработки и после ее окончания, а также практически исключает влияние возмущений на объект. Следует учитывать трение, инерционность масс и упругие связи в узле исполнительный двигатель – редуктор – платформа. Величина люфта зависит от типа применяемого редуктора, конструкции муфт, соединяющих валы двигателя и редуктора, других конструктивных элементов, входящих в механическую передачу. Выбор оборудования происходит по определенным критериям: • Заданным нам в техническом задании (показатели качества системы; стоимость аппаратной части, а также стоимости разработки системы, программного обеспечения, монтажа и дальнейшего обслуживания, условия окружающей среды); • Специфические требования заказчика(использование оборудования того или иного производителя, износостойкость и т.д.); • Критериям, которые определяют выбор оборудования, из которого состоит система.