Bài tập ứng dụng môn matlab

1 2
3
1
ϕ
2
ϕ
3
ϕ
C12
C23
Mc
CHUYÊN ĐỀ I:
NGHIÊN CỨU CÁC TRUYỀN ĐỘNG CÓ CHỨA CÁC PHẦN TỬ ĐÀN HỒI
Với mô hình sau. Hãy tìm hệ số C
12
; C
23
sao cho sự dao động giữa w
m
và w nằm trong phạm vi cho
phép trong quá trình khởi động và trùng nhau khi quá trình khởi động kết thúc . Biết rằng động cơ
không đồng bộ có công suất là 30KW, n
đm
= 1470v/p; hệ số quá tải λ
m
=1,8
Bài giải:
Hệ có 3 phần tử nên ta có mô hình toán học của hệ:










−−=
−−−=
−−=
c
Mc
dt
d
J
cc
dt
d
J
cM
dt
d
J
)(
)()(
)(
3223
2
3
2
3

32232112
2
2
2
2
2112
2
1
2
1
ϕϕ
ϕ
ϕϕϕϕ
ϕ
ϕϕ
ϕ
Xây dựng cấu trúc Matlab:
A. Tính toán các thông số của động cơ và của đĩa quay:
+ Ta chọn động cơ có: hệ số quá tải:
M
λ
= 1,8
+ Mô men quán tính của động cơ:
J
1
= J
DC
= 1,32 kgm
2
J

2
= 0,3.J
1
=0,3. 1,32 = 0,396 kgm
2
J
3
= 0,3.J
1
=0,3. 1,32 = 0,396 kgm
2
+ Mô men tới hạn của động cơ:
.
th M dm
M M
λ
=
= 1,8.M
dm

Mô men định mức của động cơ:
M
th
=
96,215
1470.105,0.9,0
10.30
.105,0.9,0
10.
3

3
==
đm
đm
n
P
Nm
+ Tốc độ của động cơ:
dm
n
= 1470 v/p → n
0
= 1500 v/p
+ Hệ số trượt định mức của động cơ:
02,0
1500.105,0
)14701500.(105,0
0
0
=
−
=
−
=
ω
ωω
đm
s
+ Chọn M
c

= M
đmĐC
= 215,96 Nm
+ Hệ số trượt tới hạn của động cơ:
066,0)18,18,1.(02.0)1(
2
.
=−+=−−=
MMđmth
ss
λλ
B. Ta có sơ đồ Matlab:
Xây dựng các khối trong sơ đồ Matlab:
u
u
s
s
s
s
M
s
s
s
s
M
M
u
s
th
th

đm
th
th
th
ĐC
đm
066,0
066,0
728,388.2
.8,1.2.2
1500
)1500(
0
0
+
=
+
=
+
=
−
=
−
=
ω
ωω
Và chọn hệ số: C
12
; C
23

= … Nm/rad - là hệ số độ cứng theo xoắn của trục.
Ta có sơ đồ Matlab:
IV. Công bố các kết quả nhận được:
Màu vàng là màu của động cơ, màu tím là của đĩa quay:
1. Đồ thị mô tả vận tốc góc của đĩa và của động cơ:
2. Đồ thị mô tả mô men xoắn (mô men đàn hồi):
3. Đồ thị mô tả mô men của động cơ:
4. Đồ thị mô tả góc lệch giữa góc quay của động cơ và đĩa:
V. Phân tích các kết quả nhận được và kết luận:
A. Phân tích các kết quả nhận được:
Qua các kết quả được công bố ở trên ta thấy:
1. Động cơ và đĩa dao động dưới dạng hình sin, và sau 20 s thì dao động ổn định ở giá trị:
ω
=
57,74 rad/s
2. Mô men xoắn (mô men đàn hồi) dao động hình sin và sau khoảng 17s, ổn định ở giá trị:
M
xoan
= 2700 Nm
3. Mô men động cơ dao động hình sin và sau 18 s dao động ổn định ở giá trị: M
DC
= 2715 Nm
4. Động cơ quay trước đĩa một góc:
1 2
1732 1723 9
ϕ ϕ ϕ
∆ = − = − =
rad.
B. Kết luận:
1. Đĩa quay dao động ổn định sau 20 s, bằng với tốc độ góc của động cơ

ω
= 57,74 rad/s.
→ Hệ số độ cứng theo xoắn của trục: C = 300 Nm/rad ta chọn là hợp lý.
2. Mô men xoắn là mô men quay của đĩa vẫn đảm bảo nhỏ hơn mô men quay động cơ.
→ Động cơ vẫn làm việc bình thường.
3. Mô men động cơ khi ổn định có giá trị lớn hơn mô men cản.
→ Động cơ vẫn đảm bảo hoạt động bình thường.
4. Động cơ và đĩa quay chuyển động đồng đều, tạo nên sự êm dịu cho chuyển động của hệ
thống.
→ Đảm bảo chất lượng của hệ thống: vận hành tốt, các thiết bị bền, ổn định.
CHUYÊN ĐỀ II: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIÊU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BĂM
XUNG ÁP
Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có sẵn trong Matlab. Xác định sơ đồ cấu trúc Matlab và xác
định các tham số để động cơ có thể điều chỉnh được tốc độ vuông góc với w=w
đm
đến w=0.2w
đm

Bài giải:
A. Động cơ thứ tự số 10 có thông số:
P = 150 HP = 150.0,736 = 110,4 kW (1HP = 0,736 kW)
n
dm
= 1750 v/p
U
DC
= 500 V; U
kt
= 300 V
B. Tính toán các thông số cần thiết của động cơ:

- Động cơ có: n
dm
= 1750 v/p → n
0
= 2000 v/p
Coi động cơ có hiệu suất 100%.
- Mô men định mức của động cơ:
8,600
1750.105,0
10.4.110
10.
3
3
===
đm
đm
đmĐC
P
M
ω
Nm
- Mô men cản bằng mô men định mức của động cơ → Mc = 600,8 Nm
C. Sơ đồ Matlab:
 Khi không sử dụng điện cảm trong mạch điện:
D. Kết quả mô phỏng:
Chuyên đề 3: KỸ THUẬT BĂM XUNG TRỞ VÀ ỨNG DỤNG TRONG TĐĐ
1. Đặt vấn đề.
Trong thực tế hiện nay ở một số hệ truyền động vẫn tồn tại hệ thống dùng điện
trở để điều khiển đông cơ 1 chiều, dùng máy phát để cấp điện cho động cơ (hệ F-Đ).

Chúng ta thấy rằng những hệ thống đó chứa nhiều nhược điểm như:
- Khi sử dụng điện trở nhược điểm là số cấp điều khiển bị hạn chế, phạm vi điều
chỉnh hẹp mà còn phụ thuộc vào tải, tổn thất điện năng trên điện trở lớn.
- Khi sử dụng hệ F-Đ người ta điều khiển bằng cách thay đổi điện áp phát ra của
máy phát. Nhưng nhược điểm là vốn đầu tư lớn, hoạt động không tin cậy và tổn thất
năng lượng lớn vì quá trình biến đổi năng lượng chuyển hoá qua nhiều khâu trung
gian.
→ Vậy su thế cải tiến hiện nay là ứng dụng kỹ thuật biến đổi để điều khiển động
cơ.
Kỹ thuật băm xung trở cũng là một trong những pháp điều khiển động cơ trong
kỹ thuật biến đổi. Bằng cách thay đổi độ rộng của xung điều khiển Tranzitor → điện
trở trung bình thay đổi.
Dưới đây là kết quả thiết kế 1 hệ băm xung trở để điều khiển động cơ có công
suất là 110KW = 150HP; U
đmđc
= 500V, R
a
= 0,1207Ω; L
a
= 0,002533H; R
f
= 45,23Ω;
L
f
= 5,073H; lưới điện có U
đm
= 380V
2. Sơ đồ mô phỏng.
3. Kết quả nghiên cứu.
Kết quả dạng dòng điện 3 pha của rôto, tốc độ của động cơ, momen của động cơ,

dạng điện áp vào starto

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thiết kế truyền động điện tự động tập 1 – PGS.TS Thái Duy Thức – Th.s Phan Minh Tạo,
MĐC 2000.
2. Truyền động điện tự động – PGS.TS Thái Duy Thức – ĐHMĐC 1997
3. Các tài liệu trên internet.