Báo cáo thực hành tự động điều chỉnh và điều khiển hệ động lực

BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 1 -
5–2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản
hồi phụ cứng kiểu động học
GVHD : PHẠM ĐÌNH BÁ
SINH VIÊN : NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP : MTT51-ĐH2
MSV : 39331
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 2 -
5–2014
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC BỘ ĐIỀU TỐC HOẠT ĐỘNG
GIÁN TIẾP
P
2
P
1
A B C
ω
3
4
5
6
3

4
5
6
P
2
P
1
ω
A B C
7 7
2
1
1
2
_
+ +
_
a) b)
Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc hoạt động gián tiếp
a- không có liên hệ ngược
b- có liên hệ ngược cứng kiểu động năng
1-quả văng; 2-lò xo điều tốc; 3-khớp trượt; 4-con trượt; 5-piston servomotor;
6-cán piston; 7-thanh truyền
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 3 -
5–2014
1.1.SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG

Sơ đồ chức năng bộ điều tốc tác dụng gián tiếp
a – không có liên hệ ngược ;
b – có liên hệ ngược cứng kiểu động năng;
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 4 -
5–2014
1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
1.2.1. Không có liên hệ ngược (hình a)
Khi có sự sai lệch tốc độ, giả sử khi vòng quay tăng lên (ứng với trường hợp
giảm tải), lực ly tâm của quả văng 1 thắng được sức cản của lò xo 2 làm khớp
trượt 3 của BCB đi lên. Thông qua thanh truyền 7 con trượt 4 của BKĐ cũng đi
lên mở cửa sổ ngăn kéo. Khoang phía trên piston servomotor thông với đường dẫn
dầu có áp suất cao P
1
, còn khoang phía dưới thông với đường dầu chảy về két
chứa. Do độ chênh lệch áp giữa 2 khoang nên piston servomotor cùng với cán 6 và
thanh răng nhiên liệu dịch chuyển xuống dưới theo chiều giảm lượng cấp nhiên
liệu
Trong trường hợp này tác động điều chỉnh chỉ ngừng khi các cửa sổ ngăn kéo
đóng hoàn toàn, nghĩa là khớp trượt của BCB ở vị trí ban đầu. Vị trí này của khớp
trượt chỉ tương ứng với giá trị ban đầu của tốc độ quay. Như vậy ở đây không có
sai số tĩnh học, do đó bộ điều tốc này thuộc loại không có tĩnh học
Do có quán tính khi cơ quan điều chỉnh (thanh răng nhiên liệu) đạt vị trí cần
thiết tương ứng với giá trị tốc độ ban đầu, con trượt vẫn chưa đóng cửa sổ dẫn
công chất vào servomotor ; còn khi con trượt đóng cửa sổ (nghĩa là tốc độ đạt giá
trị ban đầu) thì cơ quan điều chỉnh đã vượt qua vị trí cần thiết. Như vậy ở đây
trong trường hợp này sẽ có hiện tượng điều chỉnh nhầm. Rõ ràng hoạt động của bộ

điều tốc này không ổn định mà quá trình điều chỉnh sẽ bị kéo dài.
Bộ điều tốc này không được dùng cho động cơ diesel vì làm việc không ổn
định, trong quá trình làm việc số vòng quay dao động lớn và thường la dao đông
không tắt.
1.2.2. Có liên hệ ngược cứng (hình b)
Ở giai đoạn đầu khi xuất hiện sai lệch thông số điều chỉnh bộ điều tốc này
hoạt động không khác bộ điều tốc không có liên hệ ngược vừa khảo sát ở trên.
Nhưng ở giai đoạn tiếp theo khi piston servomotor bắt đầu dịch chuyển, điểm tựa
C sẽ chuyển động theo làm cho điểm B chuyển động ngược với hướng chuyển
động ban đầu và đưa con trượt về vị trí ban đầu (đóng các cửa sổ ngăn kéo). Kết
quả là piston servomotor sẽ dừng lại. Lúc này vị trí khớp trượt của BCB sẽ khác
với vị trí ban đầu, nghĩa là tốc độ không giữ được giá trị ban đầu. Như vậy trong
trường hợp này có sai số tĩnh học và hệ thống thuộc loai tĩnh học. Rõ ràng bộ điều
tốc này hoạt động ổn định hơn và thời gian quá trình điều chỉnh không bị kéo dài
Nhược điểm của hệ thông này là xuất hiện sai số tĩnh học. Nhưng bằng cách
chọn hệ số truyền của khâu hồi tiếp ta có thể thu được đặc tính tĩnh học (sai số tĩnh
học) của hệ thống theo ý muốn.
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 5 -
5–2014
2. XÁC ĐỊNH THAM SỐ THEO HÀM TRUYỀN
w
1
= θ
ψ
w
4

= w
7
= δ
ω
w
2
= K
b
w
5
= θ
d
w
3
= w
6
= K
a
Tính hàm truyền:
w
6
hồi tiếp âm w
3
: w
36
= =
w
2
nối tiếp w
36

: w
236
= w
2
. w
36
=
Sơ đồ sau khi biến đổi là
W
p
= y
4
.w
4
= w
4
.(y
3
.w
236
-
( )d p
α
.w
5
) = w
4
.w
236
.( ψ

p
.w
1
– W
p
.w
7
) -
( )d p
α
w
5
.w
4
= w
4
.w
1
.w
236
.( ψ
p
) - w
4
.w
7
.w
236
.W
p

-
( )d p
α
.w
5
.w
4
→ W
p
.(1 + w
4
.w
7
.w
236
) = w
4
.w
1
.w
236
.( ψ
p
) -
( )d p
α
.w
5
.w
4

W
p
= .( ψ
p
) -
( )d p
α
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 6 -
5–2014
Thay các giá trị vào:
Wp =
Hàm truyền là 2 giá trị :
( ψ
p
) =
( )d p
α
=
3. XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ HÀM TRUYỀN
T
a
T
d
T
f
K

a
K
b
K
d
β
ψ
θ
1 4 2 0,1 1 1,3 0.5 1
Thay vào ta có
( ψ
p
) = =
2
1
4 1,43 4p p
+ +
( )d p
α
= =
2
0,1
4 1,43 4
p
p p
+
+ +
4. KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ.
Xét phương trình đặc trưng:
( )p

H
=
Theo Hurwirtz
Hệ thống điều khiển tự động sẽ ổn định nếu:
- Tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng là dương
- Tất cả các định thức Hurwirtz đều dương
Như ta đã thấy tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng đều dương
Ta xét:
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 7 -
5–2014
2
∆
=
1 3
0 2
a a
a a
 
 ÷
 
= 5,72 > 0
Vậy hệ đã cho là ổn định.
4. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU TỐC BẰNG MATLAB
4.1.SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU TỐC-ĐỘNG CƠ-PHỤ TẢI
Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc hệ đông cơ-phụ tải
khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học

KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 8 -
5–2014
4.2. THỰC HIỆN MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CHO TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ
T
a
T
d
T
f
K
a
K
b
K
d
β
ψ
θ
1 4 2 0,1 1 1,3 0.5 1
Mô phỏng hệ đông cơ-phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học bằng
Simulink
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 9 -

5–2014
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
- 10 -
5–2014
KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
NGUYỄN ĐÌNH THỊNH
LỚP MTT51–ĐH2