Разработка программно-аппаратного комплекса «Управление шаговым двигателем»

За основу исследуемого лабораторного комплекса взята цифровая система управления многокоординатным мехатронным объектом на основе персонального компьютера (ПК), в котором функцию обработки программы перемещений и выдачи необходимых сигналов для управления шаговым двигателем взяла на себя специализированная программа, находящаяся на персональном компьютере (ПК). Для реализации такой системы на кафедре АПП был ранее разработан универсальный контроллер, ориентированный на управление шагового двигателя различного типа и на выполнение различных задач позиционирования рабочего органа мехатронного объекта посредством электропривода на основе шагового двигателя.

Для использования данного лабораторного стенда существует необходимость разработать методологию проведения лабораторных работ для изучения студентами специальности «Автоматизация и управление».

В рамках настоящей диссертационной работы определим основные положения:

Цель работы: разработка методологии проведения лабораторных работ для изучения студентами кафедры АПП принципов построения и управления программно-аппаратными комплексами электроприводов на основе ШД.

Идея работы заключается в том, чтобы используя возможности оборудования кафедры АПП, разработать методическое обеспечение для проведения лабораторных работ, предназначенных для изучения работы ШД, систем управления и основ числового программного управления с электроприводом на основе ШД.

Научная проблема состоит в поиске программных решений и разработке методических указаний и методики проведения лабораторных работ на стенде с электроприводом на основе ШД.

Защищаемые научные положения: разработанный комплекс лабораторных работ поможет обучающимся закрепить и углубить теоретические знания, приобрести навыки проведения эксперимента и обработки результатов исследований, делать правильные выводы по полученным результатам.

Научные результаты: разработано методическое обеспечение для проведения лабораторных работ.

Научными ценностями (новизной) работы являются: разработанные методические указания для проведения лабораторных работ для студентов специальности 5В070200 – «Автоматизация и управление».

Практическая ценность: созданный комплекс лабораторных работ, проводимых на лабораторном оборудовании кафедры АПП.

В качестве объекта для изучения ШД и системы управления электроприводом на основе ШД использована механическая база двухкоординатного графопостроителя с оригинальными ШД. Для управления мехатронным объектом применена система автоматизированной обработки (CAM), позволяющая преобразовывать векторные графические изображения в систему управляющих команд. На мехатронном объекте выполнена проверка программной и аппаратной части системы управления, специализированного ПО, а также проведены лабораторные работы, разработанные в данной диссертации.

Основное внимание в диссертационной работе уделено разработке методической базы для изучения особенностей шагового двигателя, систем управления электроприводом на основе ШД и его практического применения в системах с ЧПУ для чего:

1. Сделан анализ различных типов шаговых двигателей, особенностей управления ими, указаны достоинства и недостатки.

2. Сделан анализ систем управления приводом на основе ШД, дана оценка их работы, указаны достоинства и недостатки.

3. На основе анализа обоснован выбор типа системы управления мехатронным объектом применяемый при изучении электропривода на основе ШД.

4. На основе анализа составлены теоретические сведения для методических указаний к выполнению лабораторных работ:

4.1 Лабораторная работа 1 «Знакомство с учебным стендом и специализированным ПО для его обслуживания».

4.2 Лабораторная работа 2 «Генерирование G – кодов в ручном и автоматическом режимах».

4.3 Лабораторная работа 3 «Изучение базовых возможностей программной среды Mach3Mill».

4.4 Лабораторная работа № 4 «Создание надписи на многокоординатном графопостроителе с цифровым программным управлением и подбор оптимальной скорости ШД».

4.5 Лабораторная работа № 5 «Создание графики на многокоординатном графопостроителе с цифровым программным управлением».

4.6 Лабораторная работа № 6 «Изучение функции смены инструмента графопостроителя и создание цветной графики».