Курсовая работа по «Основам теории управления»

 Датчики  совместно с измерительным контроллерами  контролируют пространственные  координаты платформ, направление  и скорость вращения патрона,  а также угол поворота Пл. 1, усилия при зажатии заготовки патроном и Пл. 2 и Пл. 3 и передают эти данные в цифровых кодах в управляющую ЭВМ.

Структурная схема алгоритма  изготовления шахматных фигур

 

Начало

Блок 1

Блок 2

 

Блок 3

 

Блок 4

 

Блок 5

 

Блок 6

 

Блок 7

 

Блок 8

 

Блок 9

Конец

Нет

Да

Рис. 12 Блок-схема  алгоритма

 

Описание:

Блок 1: Установка заготовки в  патрон (в ручную).

Блок 2: Зажим заготовки патроном и платформой 3, замена резца.

Блок 3: Программа обработки основания  фигуры.

Блок 4: Зажим заготовки платформой 2 и замена резца.

Блок 5: Программа предварительной  обработки фигуры.

Блок 6: Программа чистовой обработки  фигуры и её обрезка.

Блок 7: Разжим заготовки.

Блок 8: Продвижение заготовки платформой 3 и зажим ее патроном.

Блок 9: Условие выхода из цикла. Да, если заготовка закончилась, в противном  случае – нет.

 

Схематический чертеж фигуры

 

x

y

17

32

10

R1

R8

R21.25

90

30

8

 

Рис. 13 Схематический чертеж фигуры

 

 

 

 

 

 

Разработка программ обработки  основания, предварительной обработки  и чистовой обработки фигур

 

Теория:

 

Алгоритмические языки  программирования. Общие сведения  

 

Роботы, манипуляторы и станки с числовым программным  управлением (ЧПУ) являются частными случаями цифровых систем управления.

Для описания процессов обработки деталей  на станках с ЧПУ, для программирования работы роботов - манипуляторов применяются  алгоритмические языки специального назначения.

Эти языки  обеспечивают формально - словесный  способ описания процесса обработки.

Написанная  на этих языках управляющая программа  состоит из последовательности операторов и разрабатывается по следующим  этапам:

1.   На чертеже детали указывается система координат.

2.  Каждому геометрическому объекту (точке, прямой, окружности, контуру, поверхности) ставится в соответствии номер.

3. С помощью макрокоманд рассчитываются координаты движения обрабатывающих инструментов или других объектов.

4.   На основе рассчитанных координат задается последовательность технологических команд обработки.

Последняя процедура  обычно программируется совместно  с технологами, так как процесс  обработки должен удовлетворять  определенным требованиям технологического процесса. 

 

Операторы определения  геометрических объектов 

 

Ниже перечислены основные операторы  этой группы.

Операторы определения точки:

1)  p_m = p_j  -  совпадает с точкой p_j.

2)  p_m = x₀, y₀ -  имеет декартовы координаты x₀,y₀.

3)  p_m = c_j   -  находится в центре окружности j.  

4) p_m = l_j , l_k - находится на пересечение прямых j, k.

5) p_m = p_j , dx₀, dy₀  - смещена от точки j на dx₀ и dy₀.

6)  p_m = p_j, ip_k  -  расположена симметрично точке j относительно точки k.

7)  p_m = p_{j ,}il_k   -  расположена симметрично точке j относительно прямой k.

8)  p_m = r_0, u₀   -  в полярных координатах r₀,u₀ относительно центра координат.

9)  p_m = p_j , r₀, u₀  -  в полярных координатах r₀,u₀ относительно точки j.

и т.д. всего 16 разновидностей операторов.

Операторы определения прямой:

1)  l_m = l_j      - совпадает с прямой.

2)  l_m = x₀, y₀  - отсекает по осям координат отрезки x₀, y₀.

3)  l_m = p_j , x_0, y₀  - то же с центром координат в точке j.

4)  l_m = p_j , p_k   -  проходит через точки j и k.

5)  l_m = y₀     -  параллельна оси x на расстоянии y₀.

6)  l_m = x₀     -  параллельна оси y на расстоянии x₀.

7)  l_m = p_j , l_k  -  параллельна прямой k, проходящую через точку j и т. д.

 Всего 18 разновидностей операторов.

Операторы определения окружности :

1)  c_m = c_j  - совпадает с окружностью j.

2)  c_m = x₀,  y₀, r₀  - имеет центр с координатами x₀, y₀ , радиус r_0.

3)  c_m = x₀,  y₀, r₀  - имеет центр в точке j, радиус r_0.

4)  c_m = c_j , dx₀, dy₀  - центр смещен на dx₀, dy₀.

5)  c_m = c_j , r₀  - центр совпадает с окружностью c_j , радиус r₀.

6)  c_m = p_j , p_k  - центр в точке j, точка k на окружности.

7)  c_m = p_j , l_k  - центр в точке j, касается с прямой k.

8)  c_m = p_j , p_k , p_n  - проходит по трем известным точкам и т.д.

Всего 18 разновидностей операторов.

 

Операторы движения инструмента  вдоль линии 

 

Операторы движения инструмента вдоль  линии в общем виде можно представить  следующим образом:

m_i = < спецификация движения >,

 где i - индекс, характеризующий движение объекта   (платформы, резца, фрезы, механической руки и т.д.)

При i = 0 осуществляется быстрое перемещение объекта в заданную точку по кратчайшему пути - по прямой. Это движение еще называется позиционированием.

При i = 1 осуществляется перемещение инструмента по прямой с заданной скоростью.

При i = 2 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности по часовой стрелке.

При i = 3 осуществляется движение инструмента по заданной дуге окружности против часовой стрелки. 

 

Вспомогательные операторы  

 

К вспомогательным относятся операторы, которые задают параметры обрабатывающих инструментов, особенности генерации кодов движения инструментов, точку начала движения, а также параметры черновой и чистовой обработки поверхности деталей.

Приведем некоторые примеры  вспомогательных операторов:

% GENER (k) - этот оператор задает генерацию кодов движения инструмента в абсолютных координатах при k = 0 или в приращениях координат при k = 1.

% CUTTER (d) - этот оператор задает диаметр фрезы d в мм для фрезерных станков или расстояние от центра платформы до конца резца для токарного СЧПУ.

% FROM (p, z) - этот оператор задает точку начала движения инструмента, где p - номер точки, соответствующей центру платформы с координатами (x, y), на которой крепится резец , z - исходная координата  z (высота подъема) резца или оси вращения фрезы. Для токарных станков обычно z = 0.

% THICK (t) - этот оператор задает припуск на чистовую обработку поверхности после черновой , где t - величина припуска в мм.

Вспомогательные операторы находятся  обычно в начале программы или  макрокоманды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка программы  обработки основания фигуры

 

Выполним схематичный чертеж основания  фигуры:

 

d_заг = 32 мм

d_фиг = 30 мм

y

x

p₂

p₁

p₃

p₄

r₀

p₅

Рис.14 Схематичный  чертеж основания фигуры

 

 

Точка p₁ имеет координаты х = 0 и у = 0.

Точка p₅ – координаты центра окружности с радиусом r₀.

Точка p₃  имеет координаты  (0,-15) , а точка p₄ имеет координаты (0,-16).

 

Определим радиус окружности и координаты точки p₅, для этого воспользуемся теоремой Пифагора:

 

r₀² = (-15)² + (r₀ - 2)² = 225 + r₀² - 4 r₀ + 4

 

4 r₀ = 229

 

r₀ = 57.25

 

соответственно, точка p₅ имеет координаты (-55.25, 0).

 

Тогда программа для обработки  основания фигуры будет иметь  следующий вид:

 

<Программа обработки основания  фигуры>

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических  объектах

 

p₁ = x 0, y 0

 

p₂ = x 2, y 0

 

p₃ = x 0, y -9

 

p₄ = x 0, y -16

 

p₅ = x -19.25, y 0

 

; p₆ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₆ = x - 200, y - 300  

 

с₁ = p₅ , r 21.25

 

; обработка основания фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (6, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₂ = p₂ , c₁ , p₃

 

m₁ = p₄

 

; возврат платформы 1 в точку  p₆

 

M99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка программы  предварительной обработки поверхности  фигуры

 

Выполним схематичный чертеж, предназначенный  для предварительной обработки  фигуры:

y

x

p₂

p₁

p₃

p₄

p₅

p₆

42 мм

Рис.15 Схематичный  чертеж предварительной обработки  фигуры

 

<Программа предварительной обработки  поверхности фигуры>

 

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических  объектах

 

p₁ = x 0, y -16

 

p₂ = x 0, y -15

 

p₃ = x 91, y -15

 

p₄ = x 91, y -16

 

p₅ = x 10, y -10

 

p₆ = x 91, y -10

 

; p₇ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₇ = x -200, y -300  

 

; черновая обработка фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (7, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₁ = p₃

 

m₀ = p₄

 

m₀ = p₂

 

m₁ = p₅

 

m₁ = p₆

 

; возврат платформы 1 в точку  p₇

 

M99

 

 

Разработка программы  чистовой обработки поверхности  фигуры

 

Выполним схематичный чертеж, для  чистовой обработки фигуры:

 

y

x

p₂

p₁

p₃

p₄

p₅

p₆

p₇

p₈

p₁₀

p₁₁

p₉

p₁₂

c₂

c₁

p₁₃

Рис.16 Схематичный  чертеж чистовой обработки фигуры

 

<Программа чистовой обработки  поверхности фигуры>

 

 

% GENER (0)

 

; ввод информации о геометрических  объектах

 

p₁ = x 0, y -15

 

p₂ = x 10, y -10

 

p₃ = x 20, y -15

 

p₄ = x 32, y -6

 

p₅ = x 55, y -6

 

p₆ = x 57, y -15

 

p₇ = x 60, y -15

 

p₈ = x 63, y -15

p₉ = x 65, y -6

 

p₁₀ = x80, y -6

 

p₁₁ = x 82, y -6

 

p₁₂ = x 90, y -6

 

c₁ = p₃ , r 10

 

c₂ = p₇ , r 3

 

 

; p₁₄ координаты точки начального положения платформы 1

 

p₁₄ = x -200, y -300  

 

; чистовая обработка и обрезка  фигуры

 

% CUTTER (100)

 

% FROM (15, 100)

 

m₀ = p₁

 

m₁ = p₂

 

m₂ = p₂ , с₁ , p₄

 

m₁ = p₅

 

m₁ = p₆

 

m₃ = p₆ , c₂ , p₈

 

m₁ = p₉

 

m₁ = p₁₀

 

m₁ = p₁₁

m₁ = p₁₂

; обрезка фигуры

 

m₁ = p₁₃

 

; возврат платформы 1 в точку  p₁₄

 

M99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

В первой части  данной курсовой работе были рассчитаны параметры системы автоматического  управления (САУ), осуществляющей автоматическое слежение за объектом, перемещающемся в пространстве и излучающим электромагнитные волны.

Во второй части разработан алгоритм и программа  управления для станка с ЧПУ для  изготовления шахматной фигуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Тяжев А.И. Основы теории управления и радиоавтоматика. Учебное пособие. - М.: Радио и связь, 1999. - 188 с.: ил.           
2. Конспект лекции по предмету «ОТУ».