LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 7 pot

Chương 7: Điều chỉnh vò trí tối ưu
theo thời gian
Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu điều khiển vò trí
tối ưu theo thời gian với thiết bò tương tự (analog).
Nhiệm vụ của hệ là phải đảm bảo thời gian ngắn nhất khi
chuyển trạng thái đầu sang trạng thái ổn đònh khác. Hệ thống
điều chỉnh thực tế được mô tả bởi hệ phương trình vi phân cấp
cao.
Nhưng khi ta lập cấu trúc nhiều mạch vòng và tổng hợp
theo phương pháp module tối ưu hoặc module đối xứng sao cho
hàm truyền của đối tượng điều chỉnh là hai khâu tích phân. Như
vậy quỹ đạo pha của nó là parapol và cấu trúc của hệ được trình
bày trên hình 2.31.
Phương trình đối với tốc độ và vò trí là:
 = C
max
t
 =
2
1
C
max
t
2
+ 
0

0
là vò trí ban đầu. Phương trình đối với lượng đặt tốc độ
được giải từ (2-9):


w
= 
J
M
2
d
SignΔ
Ở đây M
d
= C.M
điện từ
là momen hãm. Hàm truyền của bộ
điều chỉnh vò trí ở đây là phi tuyến, thực hiện bằng phần tử căn
bậc hai của sai lệch với hạn chế lượng đặt tốc độ và hàm dấu
của sai lệch. Tùy theo sai lệch vò trí mà bộ điều chỉnh sẽ đưa
lệnh hãm. Momen điện từ của động cơ được tính bằng:
M
đt
= M
max
Sign(
w
-)
Như vậy bộ điều chỉnh tốc độ là bộ điều chỉnh 2 vò trí. Nếu
như không có tác động nhiễu loạn và C = 1 thì:
M
d
= M
đt
= M

max
= J
dt
d

Lúc đó

n
= 
J
M
2
max
Sign(Δ)
Quá trình hãm xảy ra trong thời gian ngắn nhất với điều
kiện

0
= 0 và Δ
0
= 0. Khi đặt một lượng 
w
, hệ sẽ gia tốc với

max
, tốc độ tăng tuyến tính theo thời gian và theo bậc hai của sai
lệch vò trí
Δ cho đến khi sai lệch tốc độ về không Δ

0. Nếu

như lúc đó
 < 
max
, hệ bắt đầu hãm tại điểm A. Nếu hạn chế
sai lệch vò trí thì sai lệch tốc độ vẫn giữ bằng không
Δ =0
(đoạn BC) cho đến khi đạt được tới tốc độ hạn chế hệ chuyển
sang quỹ đạo pha hãm tại điểm C.
Hình 2.31 Sơ đồ điều chỉnh vò trí tối ưu theo thời gian
2.7 Các tính chất của hệ điều chỉnh vò trí
Ở các phần khi nghiên cứu hệ điều chỉnh vò trí chúng ta
đều dùng giả thiết không tính đến ảnh hưởng nhiễu loạn M
c
và
ta có M
d
= M
đt
, thực tế điều đó không thực hiện được, chính
nhiễu loạn này sẽ ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính động của hệ.
a) Nếu như ta đặt M
d
> M
đt
thì momen hãm sẽ lớn hơn thực tế
cần có. Truyền động sẽ hãm tại thời điểm muộn hơn rất nhiều
và với momen điện từ nhỏ. Cho nên tốt hơn ta chọn M
d
< M
đt

tức
là hệ được điều chỉnh với momen hãm nhỏ hơn thực tế cần có.
Hãm sẽ xảy ra tại điểm A (sớm hơn so với điểm B). Điều này
dẫn đến dao động momen ở hai giá trò

M
đt
, như vậy sẽ làm
thay đổi cực tính của sai lệch tốc độ
Δ = 
w
- , những dao
động này xảy ra trong thời gian ngắn gây nên hiện tượng giật
trong phần cơ truyền động. Vì vậy ta phải chọn bộ điều chỉnh
tốc độ R

là ba vò trí thay cho hai vò trí, cụ thể là một khâu tỷ lệ
có hạn chế. Nhưng với bộ điều chỉnh R

như vậy thì giá trò của
momen sẽ biến thiên liên tục trong giới hạn (-M
đt
,+M
đt
), kết quả
là thời gian hãm trong trường hợp M
d
< M
đt
sẽ lớn hơn so với

thời gian hãm tối ưu.
b) Khi hãm với momen điện từ cực đại có thể làm chobộ điều
chỉnh bão hòa khi sai lệch tốc độ
Δ = 
w
-  nho bằng cách
chọn hệ số khuếch đại tỷ lệ của bộ điều chỉnh lớn lên. Điều này
sẽ làm cho đặc tính quá độ của hệ ở thời điểm kết thúc quá trình
bò dao động. Để dập dao động này phải chỉnh đònh hệ số khuếch
đại của hệ điều chỉnh tốc độ và dòng điện.
c) Có sự sai lệch giữa hệ thực tế với lý thuyết là ở phần hệ số
khuếch đại của bộ điều chỉnh.Thực tế hệ số khuếch đại của bộ
điều chỉnh R

là hữu hạn nhưng về lý thuyết quỹ đạo pha
parapol lại cần có hệ số khuếch đại ở tọa độ đầu là vô cùng.
d) Ngoài ra trong điều chỉnh vò trí cần phải nghiên cứu cả ảnh
hưởng phần cơ truyền động. Thực tế tồn tại thành phần momen
ma sát khô. Thành phần này gây quán tính chậm trễ quá trình
động, đặc biệt chú ý ở cuối quá trình hãm phải bảo đảm
đt
M <
M
ms
thì không gây dao động.
2.8 Điều chỉnh vò trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc
không đổi
Trong các thành phần trên chúng ta có yêu cầu là phải giữ
gia tốc không đổi, điều này sẽ không thực hiện được nếu như
ảnh hưởng của momen phụ tải

Hình 2.32 Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng điều chỉnh gia tốc
lớn tác động lên quá trình quá độ không được bù. Do vậy người
ta thường dùng thêm mạch vòng điều chỉnh gia tốc để giữ gia
tốc không đổi. Sau khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta có thể
gần đúng thay nó bằng khâu quán tính bậc nhất có hằng số thời
gian là

I
. Vì vậy hàm truyền của đối tượng điều chỉnh mạch
vòng gia tốc sẽ là:
F
S
(p) =
I
U
U

=
)p1)(p1(
1
KK
J
K
II
I




Áp dụng tiêu chuẩn module tối ưu ta có:

F
R
(p)=
p
K
R

=


S
Kp2
1
Trong đó 

= 
I
+
f

K
S
=
I
KK
J
K


Ngoài ra điều chỉnh gia tốc có thể bố trí ở lượng đặt tốc độ,

tường tự như bộ hạn chế tăng lượng đặt tốc độ