Mô phỏng điều khiển động cơ DC servo

lOMoARcPSD|9635419

Project-mơ-phỏng-DC-servo-motor
Tín hiệu và hệ thống (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh)

Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ
CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO


BÁO CÁO
MƠN HỌC: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
SERVO
Project: Mơ phỏng DC servo
motor

GVGD: THS. VÕ LÂM CHƯƠNG

NHÓM 11:
TV: Nguyễn Đặng Triều

19146284

Nguyễn Thanh Tùng

19146052

Wang Nam Trí

19146282

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 12 năm 2021
1

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Mục lục
1. Thông số của động cơ:..............................................................................................2
2. Tải 1 ( NL = 4 , EL = 0.01):.............................................................................4
2.1

Bậc 4:................................................................................................................. 4

2.2

Bậc 1:................................................................................................................. 9

2.3

Bậc 2:...............................................................................................................11

3. Tải 2 ( NL = 7 , EL = 0.01 , KL=280 ):.......................................................16
3.1

Bậc 4:...............................................................................................................16

3.2

Bậc 1:...............................................................................................................20

3.3

Bậc 2:...............................................................................................................24

4. Kết luận:.................................................................................................................28

1

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

1.

Thơng số của động cơ:
Group
11

Series
MT-2250-B

Brand
Baldor

Hình 1
Từ bảng thơng số của động cơ thì ta chọn K L = 280 theo bảng sau:

2

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 2: Bảng thơng số khớp nốai mềm thường dùng cho động cơ DC servo motor

Ta có các điều kiện :

{

JL
≤ 10
NG2 . J M
0 ≤ E L ≤ 0.02

3 ≤ N L=

= > Để hệ servo đáp ứng nhanh và không bị dao động.

3

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

2.
- JM

Tải 1 ( N L = 4 , E L = 0.01):
= 0,54 kg. cm 2 = 0,54. 10−4 kg. m2 (Tìm thấy ở bảng thơng số )

Với điều kiện ràng buộc ban đầu:
Chọn

= 4 , E L = 0.01:

NL

- NG = 1 (hệ số giảm tốc)
Ta có:
- N L=

JL

=> J L = N L . NG2 . J M = 4.1. 0,54. 10−4 = 2,16. 10−4

2

NG . J M

kg . m2
- ωL =

- EL =
2.1

√

KL
JL

√

=

DL

280
−4
2,16. 10

= 1138,55 rad/s

=> DL = 0.0049

2 √J L . K L

Bậc 4:

-Tốc độ cao: V ≥

1
V = 600 rpm => chọn V = 63 rad/s
5 0

Hệ bậc 4 nên chọn :

{

-

{

K P =C P . ω L
K v =C v . ω L

=>

- JT = JM +

C P=0,24
C v =0,82

{

K P=273,252
K v =933,6111

JL

NG

2

= 2,7. 10−4 kg . m2
4

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

- K gv = K v . J T = 0.2521
a)

Xây dựng mơ hình trên matlab Simulink

Hình 3 :Sơ đồ khối mơ phỏng vị trí và vận tốc

5

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

b)

Hình ảnh sau khi được mơ phỏng:

Hình 4.1: Đáp ứng ngõ ra của vị trí

6

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 4.2

Hình 5.1: Đáp ứng ngõ ra của vận tốc
7

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 5.2

Hình 5.3

8

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

2.2

Bậc 1:

-Tốc độ thấp: V ≤

√

- ωL =

KL
JL

1
V =150rpm=5 π
20 0

√

=

280
2,16. 10−4

rad/s => Chọn V = 15 rad/s

= 1138,55 rad/s

- K p 1 = ω L . C p 1 =1138,55. C p 1
Tìm C p 1

( N L =4 ;

C p =0,24

; C v =0,82 ; E L = 0.01 )

{

b 0=( 1+ N L ) . C p . Cv =( 1+ 4 ) .0,24 .0,82=0,984
b1=( 1+ N L ) . ( C v + 2.C v .C p . E L )+ 2. N L . E L=4,19968

- C p 1=

a)

b0
=0,2343036
b1

K p 1=1138,55 . 0,2343036=266,77

Xây dựng mô hình mơ phỏng trên matlab simulink

Hình 6: Sơ đồ khối của bậc 1
9

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()

lOMoARcPSD|9635419

b)

Hình ảnh sau khi được mơ phỏng.

Hình 7.1: Đáp ứng của vị trí

Hình 7.2
10

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 8: Đáp ứng của vận tốc
2.3

Bậc 2:

Tốc độ trung bình:

1
1
V 0 ≤V ≤ V 0 => 150 [rpm] ≤V ≤
20
5

600 [rpm]

=> 5 π ≤ V ≤ 20 π [rad/s] => Chọn V = 30 [rad/s]
Tính tốn thơng số điều khiển( N L =4 ;

{

K p 2=C p 2 . ω L
K v 2=C v2 . ω L

với

ωL

C p =0,24

; C v =0,82 ; E L = 0.01 )

= 1138,55 rad/s

{

b 0=( 1+ N L ) . C p . Cv =( 1+ 4 ) .0,24 .0,82=0.984
b1=( 1+ N L ) . ( C v +2.C v .C p . E L )+2. N L . E L=4,19968

11

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

C p 2 =C p 1=

C v2 =4. C p 2


a)

b0
=0,2343036
b1

= 4. 0,2343036 = 0,9372144

{

K p 2=0,2343036 . 1138,55=266,77
K v 2=0,9372144 . 1138,55=1067,065

Xây dựng mơ hình mơ phỏng trên matlab Simulink

Hình 9: Sơ đồ khối bậc 2

12

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

c)

Hình ảnh đáp ứng sau khi mơ phỏng

Hình 10.1: Đáp ứng của vị trí

Hình 10.2

13

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 11.1 :Đáp ứng của vận tốc

Hình 11.2
14

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 11.3

3.
- JM

Tải 2 ( N L = 7 , E L = 0.01 , K L =280 ):
= 0,54 kg. cm 2 = 0,54. 10−4 kg. m2 (Tìm thấy ở bảng thông số )
15

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Với điều kiện rang buộc ban đầu:
Chọn

= 7 , E L = 0.01:

NL

- NG = 1 (hệ số giảm tốc)
Ta có:
- N L=

JL

=> J L = N L . NG2 . J M = 7.1. 0,54. 10−4 = 3,78. 10−4

2

NG . J M

kg. m 2
- ωL =

√

- EL =

DL
2 √J L . K L

3.1

KL
JL

√

=

280
3,78. 10−4

= 860,663 rad/s

=> DL = 0.0065

Bậc 4:

-Tốc độ cao: V ≥

1
V = 600 rpm => chọn V = 63 rad/s

5 0

Hệ bậc 4 nên chọn :

{

-

{

K P =C P . ω L
K v =C v . ω L

=>

- JT = JM +

C P=0,24
C v =0,82

{

K P =206,5591
K v =705,74366

JL
NG

2

= 4,32. 10−4 kg . m2

- K gv = K v . J T = 0,3049

16

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

a)

Xây dựng mơ hình trên matlab Simulink

Hình 12 :Sơ đồ khối mơ phỏng vị trí và vận tốc
b)

Hình ảnh sau khi được mơ phỏng:

Hình 13.1: Đáp ứng ngõ ra của vị trí

17

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 13.2

Hình 14.1: Đáp ứng ngõ ra của vận tốc
18

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 14.2

19

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 14.3
3.2

Bậc 1:

-Tốc độ thấp: V ≤

- ωL =

√

KL

JL

1
V =150rpm=5 π
20 0

√

=

280
−4
3,78. 10

rad/s => Chọn V = 15 rad/s

=860,663 rad/s

- K p 1 = ω L . C p 1 =860,663. C p 1
Tìm C p 1

( N L =7 ;

C p =0,24

; C v =0,82 ; E L = 0.01 )

{

b 0=( 1+N L ) . C p . C v =( 1+7 ) .0,24 .0,82=1.5744

b1=( 1+ N L ) . ( C v +2.C v .C p . E L )+2. N L . E L=6,7315

- C p 1=

b0
=4,275597
b1

- K p 1=860,663 . 4,275597 = 3679,8481

20

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

a)

Xây dựng mơ hình mơ phỏng trên matlab simulink

Hình 6: Sơ đồ khối của bậc 1

21

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

b)

Hình ảnh sau khi được mơ phỏng.

Hình 15.1: Đáp ứng của vị trí

22

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()


lOMoARcPSD|9635419

Hình 15.2

Hình 16.1: Đáp ứng của vận tốc

23

Downloaded by Tr?ng Nguy?n Bá ()