Bài toán của bạn là mô hình hóa động cơ DC

Bài toán của bạn là mô hình hóa động cơ DC. Động cơ DC của bạn thông thường có các tham số sau cần
phải xác định:
Điện trở phần ứng Ra (Ohm), điện cảm phần ứng La (H), mô men quán tính của mô tơ và tải J (kg-m^2), hệ
số ma sát nhớt B (N-m/rad/sec), độ nhạy của phần ứng Km và Kb độ nhạy của mạch phản hồi (back emf).
Hoặc có thể biểu diễn động cơ DC như sau:
******* E T TL
Ea >>>(+/-)>>>|K1/(Tas+1)|>>>(+/+)>>>|K2/(Tms+1)|>>>> vận tốc góc
- | |Kb| |
trong đó Ea diện áp vào của động cơ (phần ứng), TL = 0 (chạy không tải), Ta = La/Ra và Tm = J/B, Kb có thể
giả thiết bằng 1.
Về nguyên lý, bạn cần phải đo được E (sai số điện áp vào và back emf) và Torque của trục động cơ để tính
K1 và Ta, nếu đo được vận tốc góc của trục động cơ (khi không tải) để tính được K2 và Tm.
Do vậy bạn hãy thử nghĩ và tìm cách làm thí nghiệm để sao cho có thể đo được các số liệu trên (gồm E, T và
vận tốc góc) hay không. Nếu đo được thì sẽ các tính các giá trị K1, Ta, K2 và Tm, và từ đó bạn có được hàm
truyền (gần đúng) cho động cơ của bạn.
Bạn nên chọn một cuốn sách về động cơ DC để tham khảo. Nếu bạn đo được các dữ liệu như trên, tôi sẽ
chỉ dẫn cho bạn cách tính các giá trị K1, Ta, K2 và Tm. Bạn hãy sử dụng phương pháp least squares hoặc
recursive least squares.
Ngoài ra nếu bạn đo được kích thước và khối lượng của Rotor, tôi nghĩ bạn có thể tính được J và nếu tính
được Tm bạn có thể tính gần đúng được B. Nếu đo được điện trở của phần ứng Ra, tính được Ta bạn có
thể tính được La.
Để đo được vận tốc động cơ, tôi nghĩ bạn phải dùng một speed sensor (tachometer).
Ai có cao kiến gì hơn thì xin chỉ giúp.
Chúc bạn thành công.
(Chú ý: Cách viết dấu thập phân sử dụng hệ Anh-Mỹ.)
Bài toán nhận dạng động cơ một chiều này đã được gợi ý nhưng chưa thấy ai làm và trao đổi tiếp. Tôi xin
trình bày phần mô phỏng thuật toán để tìm các tham số của động cơ. Để thí nghiệm tìm ra thông số (hoặc
hàm truyền) của động cơ thì cần phải có thiết bị thí nghiệm ví dụ như: bộ cấp nguồn động cơ có thể thay
đổi được, bảng giao diện I/O với máy tính hoặc sử dụng vi điều khiển PIC hoặc AVR để nhận dữ liệu Bạn
có thể tham khảo trang web này.
Một động cơ dc được minh họa bằng sơ đồ khối như sau:

Hàm truyền phần ứng có thể được viết gọn thành dạng:
trong đó là dòng phần ứng (A), là hiệu số điện áp phần ứng (điện
áp điều khiển) và điện áp trên hai cực (chổi than) của động cơ. Nếu chúng ta không đo
được và của động cơ thì chúng ta có thể sử dụng hàm truyền trên.
Trường hợp đo được điện trở phần ứng và điện cảm phần ứng
chúng ta tính và như sau:
Từ công thức tính (hằng số thời gian phần ứng) và (độ nhạy phần
ứng) nếu chúng ta ước lượng được và chúng ta có thể ướng lượng
được và .
Hoặc nếu đo được chúng ta sử dụng hàm truyền sau:
trong đó và .
Giả sử chúng ta đo được (V), (V) chúng ta sẽ tính
được (V) và đo được (A) thì chúng ta sẽ ước lượng
được và sử dụng Phương pháp bình phương nhỏ nhất.
Kết quả mô phỏng
Chúng ta sử dụng dữ liệu trong file này (khoảng 2.4MB) (dcmotordata.mat (332 views)) cho một động cơ
một chiều (V), (V) (hoặc )
và (A) với giá trị lý thuyết = 0.5 giây, = 1
(tương ứng với = 1.0 và = 0.5 H). Chương
trình tính toán sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất như sau:
/>