TIỂU LUẬN GIỮA KỲ TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC THEO MONG MUỐN

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>PHẠM TRUNG TÍN</b>

<b>TIỂU LUẬN GIỮA KỲ</b>

<b>TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠDC THEO MONG MUỐN</b>

<b>KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA</b>

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

1.2 C<small>ƠSỞTÍNHTỐNBỘTRUYỀNĐỘNGCƠKHÍTRONGHỆTRUYỀNĐỘNGĐIỆN</small>...1

<i>1.2.1Mơ hình quy đổi các thơng số...1</i>

<i>1.2.2Cơng thức tổng qt...1</i>

<i>1.2.3Đề bài tiểu luận...2</i>

<i>1.2.4Tính tốn quy về thơng số tải...3</i>

<i>1.2.5Lựa chọn thiết bị hệ truyền động...7</i>

1.3 M<small>ƠPHỎNG</small> M<small>ATLAB</small>...10

1.4 B<small>ỘBIẾNĐỔIĐIỆNTỬCƠNGSUẤT</small>...1

1.5 C<small>HƯƠNGTRÌNHVIĐIỀUKHIỂN</small>...2

<i>1.5.1Thiết kế mạch...2</i>

<i>1.5.2Chương trình vi điều khiển...4</i>

1.6 M<small>ẠCHMƠPHỎNG</small> P<small>ROTEUS</small>...5

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT

1.1 Cơ sở lý thuyết

1.2 Cơ sở tính tốn bộ truyền động cơ khí trong hệ truyền động điện1.1.1 Mơ hình quy đổi các thơng số

1.1.2 Công thức tổng quát

<b><small>❖</small> Rotation Load (Tải làm việc quay)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

I<small>eq</small> = <i>_{ωL M}^ωLL</i>T<small>L,eq </small>= <i>_{x ieq}^TL</i>J<small>L,eq </small>= <i>^JL</i>

<i>x i</i>²<i>eq</i>

T

<small>M </small>

-

T<small>L,eq </small>= (J<small>M </small>- J<small>L,eq</small>) <i>^{d ωL M}_dt</i>1.1.3 Đề bài tiểu luận

Một hệ thống làm việc với 1 động cơ và 1 bộ tải được truyền động bởi 1 dây đainhư hình sau.

Với các thông số:- R1 = 10 [cm]- R2 = 20 [cm]- Vmax = 6 [m/s] - T<small>Load</small> = 60 [N.m]- J<small>Load</small> = 0.1 [kg.m<small>2</small>]- = 0.9

Tải hoạt động với vận tốc được cho như hình.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- t<small>acc,f = </small>t<small>dec,r </small>= 6 [s]- t<small>acc,r = </small>t<small>dec,f </small>= 6 [s] - t<small>run,f = </small>t<small>run,r </small>= 5 [s]- t<small>idle</small> = 4 [s]

1.1.4 Tính tốn quy về thông số tải1.1.1.1 Tỉ số truyền tương đươngi<small>eq</small> = <i>_{ωL M}^ωLL</i> = i<small>G </small>= <i>^{R 2}_{R 1}</i>

=

²⁰₁₀

=

2 <i>ωLM</i>

=

<i>ωLL</i> x i<small>eq </small>= <i>^{2 ωLL}</i>

1.1.1.2 Tốc độ quay của tải

<i>ωLL</i>

=

<i>_{R 2}^v</i>

=

₂₀<i>^v</i>

=

<i>^vmax</i>₂₀

=

₂₀⁶

[rad/s]

1.1.1.3 Tốc độ của động cơ

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

- Tại thời gian 0 < t < 6

ω<small>L </small>= ₂₀¹ t [rad/s]ω<small>M </small>= 2 * ₂₀¹ t [rad/s]

- Tại thời gian 6 < t < 11ω<small>L </small>= ₂₀⁶ [rad/s]

ω<small>M </small>= 2 * ₂₀⁶ = 0.6 [rad/s]

- Tại thời gian 11 < t < 17ω<small>L </small>= ⁻₂₀<i>^x</i> + ¹⁷₂₀ [rad/s]ω<small>M </small>= 2 * ( ⁻₂₀<i>^x</i> + ¹⁷₂₀ ) [rad/s]

- Tại thời gian 17 < t < 21ω<small>L </small>= 0 [rad/s]

ω<small>M </small>= 0 [rad/s]

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

- Tại thời gian 21 < t < 27ω<small>L</small> = ⁻₂₀<i>^x</i> + ²¹₂₀ [rad/s]ω<small>M </small>= 2 * (⁻₂₀<i>^x</i> + ²¹₂₀) [rad/s]

- Tại thời gian 27 < t < 32ω<small>L</small> = ⁻⁶₂₀ [rad/s]

ω<small>M </small>= 2 * ( ⁻⁶₂₀ ) = - ³₅ = -0.6 [rad/s]

- Tại thời điểm 32 < t < 38 ω<small>L</small> = ₂₀<i>^x</i> −19

10 [rad/s]ω<small>M </small>= 2* (₂₀<i>^x</i> −19

10) [rad/s]

1.1.1.4 Torque tải quy đổi tương đương- Giả sử tải làm việc với hiệu suất = 0.9

T<small>L,eq </small>= <i>_{x ieq}^TL</i>

=

<i>_{0.9 x 2}</i>⁶⁰

=

¹⁰⁰₃ [N .m]

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

1.1.1.5 Moment tải quy đổi tương đươngJ<small>L,eq </small>= <i>^JL</i>

<i>x i</i>²<i>eq</i>

=

<i>_{0.9 x 2}</i>^0.1 <small>2</small>

=

₃₆¹ [kg.m<small>2</small>]1.1.1.6 Phương trình tổng quát quy đổi

T<small>M </small>– T<small>L,eq</small> = (J<small>M</small> + J<small>L</small>,eq) <i>^{d ωL M}_dt</i>T<small>M </small> = ¹⁰⁰₃ + (J<small>M</small> + ₃₆¹ ) <i>^{d ωL M}_dt</i>1.1.1.7 Torque của động cơ

- Giả sử động cơ sinh ra moment quán tính bằng moment quán tính của tải tacó

- J<small>M</small> = J<small>L </small>= 0.1 [kg.m<small>2</small>]

<i><small>t 1t 2</small></i>

<i>TM −33.33</i>

0.2 <i>^dt</i> = ω<small>M21s </small>- ω<small>M17s </small> T<small>M</small> = 33.335 [N.m]

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

- Tại thời điểm 21 < t < 27

<small>2127</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>Thông số kỹ thuật</b>

o Điện áp hoạt động: 1,5-5Vo Dòng điện: 0,2A

o Trọng lượng: 35g

o Kích thước Động cơ: 22*14*8mmo Model: R260 DC Motor

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

o Điện áp hoạt động: 0~6VDC (điện áp càng cao tốc độ quay càngnhanh, lưu ý không vượt quá 6VDC sẽ làm cháy động cơ).

o Tốc độ quay tại 3VDC khơng tải: 6200RMP (Đáp ứng)o Dịng khơng tải tại 3VDC: khoảng 68mA

o Dịng có tải tối đa: 1.3A1.1.1.9 Lựa chọn bộ truyền động cơ khí

- Bộ bánh răng và dây đai mini ( gồm 01 bánh răng 20-5mm, 01 bánh răng 5mm, 01 dây đai 200x6mm, 02 lục năng )

16-- Combo bộ bánh răng và dây đai mini được dùng để truyền động các vật nhỏtrong mơ hình, hoặc được sử dụng làm máy cưa bàn, các loại máy mini ...- 01 bánh răng 20 - 5mm

- 01 bánh răng 16 - 5mm- 01 dây đai 20 x 6mm

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

1.3 Mô phỏng Matlab- Các biến đầu vào

- Sơ đồ các khối

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

- Scope

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

1.4Bộ biến đổi điện tử công suất

Mạch bao gồm: - 1 cầu diode

- 1 máy biến áp hạ áp từ 220 – 12 VAC- 1 tụ lọc nhiễu

- 1 IC ổn áp 7085

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Mạch sau khi hoạt động sẽ thu được mức điện áp mong muốn 5V

Oscilloscope đo sóng đầu vào 220V và 12VAC sau khi qua máy biến áp1.5Chương trình vi điều khiển

1.1.6 Thiết kế mạch

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Mạch bao gồm:

- Arduino Uno R3

- Mạch điều khiển động cơ L298N

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

1.1.7 Chương trình vi điều khiển

<small>// Khai báo các chân Arduino</small>

<small>#defineENA // Chân PWM cho động cơ 1</small>

<small>#defineIN1 // Chân điề"u khiề$n 1 cho động cơ 1</small>

<small>#defineIN2 // Chân điề"u khiề$n 2 cho động cơ 1</small>

<small> // Khai báo các chân là output</small>

<small> // Điề"u chề6 độ rộng xung (PWM) cho chân ENA đề$ điề"u khiề$n tố6c độ</small>

<small> forint dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++)</small>

<small> }</small>

<small> // Điề"u khiề$n động cơ quay theo chiề"u thuận</small>

<small> // Đợi một khoa$ng thời gian</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<small> delay(5000);</small>

<small> // Điề"u khiề$n động cơ dừng</small>

<small> // Đợi một khoa$ng thời gian</small>

<small> // Điề"u chề6 độ rộng xung (PWM) cho chân ENA đề$ điề"u khiề$n tố6c độ</small>

<small> forint dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--)</small>

<small> }</small>

<small> // Điề"u khiề$n động cơ quay theo chiề"u ngược lại</small>

<small> // Đợi một khoa$ng thời gian</small>

<small> // Điề"u khiề$n động cơ dừng</small>

<small> // Đợi một khoa$ng thời gian</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- Độ rộng xung PWM cho động cơ hoạt động từ 6 -11s

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

- Độ rộng xung PWM cho động cơ hoạt động từ 11s – 17s

- Độ rộng xung PWM cho động cơ hoạt động từ 17s- 21 s

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

- PWM cho động cơ hoạt động từ 21s – 27s

- PWM cho động cơ hoạt động từ 27s – 32s

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

- PWM cho động cơ hoạt động từ 32s – 38s

</div>