Xây dựng bộ điều khiển vị trí cho động cơ một chiều sử dụng điều khiển vị trí tuyến tính

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (543.34 KB, 26 trang )

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật đã góp
phần to lớn vào trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá của mỗi đất nước.
Bên cạnh những thành tựu về mặt thực tiễn thì những lý thuyết về điều khiển cũng
lần lượt ra đời góp phần không nhỏ trong việc xây dựng các nguyên lý điều khiển
tối ưu các hệ thống truyền động trong công nghiệp. Là một nước đang trong quá
trình xây dựng nền kinh tế công nghiệp hiện đại với nhiệm vụ hiện nay là thực hiện
thành công quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá, đất nước ta đang ngày càng đòi
hỏi rất nhiều những ứng dụng mạnh mẽ các thành tựu của khoa học kỹ thuật vào
quá trình sản xuất để đưa lại năng suất lao động cao hơn, cạnh tranh được với các
nước trong khu vực và thế giới.Tự động hoá trong sản xuất với việc áp dụng những
thành tựu công nghệ mới nhằm nâng cao năng xuất, hạ giá thành sản phẩm không
những là yêu cầu bắt buộc mà hơn nữa còn được xem như một chiến lược đối với
các nhà máy, xí nghiệp cũng như toàn bộ nền sản xuất công nghiệp của mỗi quốc
gia.
Từ những yêu cầu thực tiễn trên, em đã được giao thực hiện một đồ án môn học
môn Tổng hợp hệ điện cơ với đề tài là: “ Xây dựng bộ điều khiển vị trí cho động cơ
một chiều sử dụng vị trí tuyến tính ”.
Do kiến thức còn hạn chế vì vậy đồ án này của em không khỏi những thiếu
sót, với sự nỗ lực của bản thân , em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các
thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn !
Em xin chân thành cảm ơn!

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1.

Giới thiệu về động cơ điện một chiều
Hiện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong các hệ

thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện một chiều từ vài
W đến hàng MW. Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có thể đáp ứng yêu cầu
momen, tăng tốc và hãm với tải trọng nặng. Động cơ điện một chiều cũng dễ dàng
đáp ứng các truyền động trong khoảng điều khiển tốc độ rộng và đảo chiều nhanh
với nhiều đặc tuyến quan hệ momen- tốc độ.
Trong động cơ điện một chiều, bộ biến đổi điện chính là các mạch chỉnh lưu
điều khiển. Chỉnh lưu được dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng. Chỉnh
lưu ở đây sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha.
1.2.

Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm có stator, rotor, cổ góp và chổi điện.

Hình 1.1: Mặt cắt ngang động cơ điện một chiều
•

Stator : còn gọi là phần cảm, gồm dây quấn kích thích được quấn tập trung
trên các cực từ stator. Các cực từ stator được ghép cách điện từ các lá thép kỹ thuật
2

điện được dập định hình sẵn có bề dày 0,5-1mm và được gắn trên gông từ bằng
thép đúc, cũng chính là vỏ máy.
•

Rotor : còn được gọi là phần ứng, gồm lõi thép phần ứng và dây quấn phần
ứng. Lõi thép phần ứng có hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện ghép
cách điện với nhau. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, được đặt vào các rãnh
trên lõi thép rotor. Các phần tử dây quấn rotor được nối tiếp nhau thông qua các lá

góp trên cổ góp. Lõi thép phần ứng và cổ góp được cố định trên trục rotor.

•

Cổ góp và chổi điện : làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện trong dây quấn
phần ứng.
1.3. Phân loại động cơ điện một chiều
Dựa vào dòng kích từ, người ta chia động cơ điện một chiều thành các loại sau:
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ được lấy từ
nguồn riêng biệt so với phần ứng. Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được
tạo ra bằng nam châm vĩnh cửu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích từ
vĩnh cửu.
Động cơ điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ được nối song
song với mạch phần ứng.
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ được mắc nối tiếp
với mạch phần ứng.
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây
quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp. Trong đó, cuộn kích từ song
song thường là cuộn chủ đạo.

3

Hình 1.2: Các loại động cơ điện một chiều
a)

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
b) Động

cơ điện một chiều kích từ song song

c)

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

d)

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

1.4. Khái quát về động cơ điện một chiều
Ưu điểm cơ bản của động cơ điện một chiều so với các loại động cơ điện
khác là khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ
chế tạo. Do đó, trong điều kiện bình thường, đối với các cơ cấu có yêu cầu chất
lượng điều chỉnh tốc độ cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta thường sử
dụng động cơ điện một chiều.
Đối với các hệ thống truyền động điện có yêu cầu điều chỉnh tốc độ thường
sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

4

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ
TUYẾN TÍNH
2.1. Cấu trúc điều khiển

Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển
2.2. Giới thiệu và chọn lựa các thành phần trong cấu trúc điều khiển
2.2.1. Giới thiệu và lựa chọn bộ điều khiển
Phần cứng của hệ thống bao gồm hai khối chức năng quan trọng là: Bộ điều khiển
và bộ cảm biến vị trí.

Cả hai khối này được xây dựng trên Board Arduino Mega 2560 được mô tả dưới
hình sau:
Arduino Mega 2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng Atmega 2560 bao
gồm:
-

54 chân digital ( 15 có thể được sử dụng như các chân PWM )
16 đầu vào analog
4 UARTs ( cổng nối tiếp phần cứng )
1 thạch anh 16 MHz
1 cổng kết nối USB
5

-

1 jack cắm điện
1 đầu ICSP
1 nút reset
Điện áp làm việc 5V

Hình 2.2: Sơ đồ linh kiện của Arduino Mega 2560

6

Hình 2.3: Các thành phần Arduino Mega
2.2.2. Lựa chọn động cơ điện một chiều
Chọn động cơ Л-72 có thông số như bảng 2.1:

Bảng 2.1: Thông số động cơ Л-72
MÃ
HIỆU
Л-72

Pđm
(kW)
25

Uđm
(V)
220

Iđm
(A)
132

ndm
(v/p)
1500

Rư
(Ω)
0.0966

Lư
(H)
0.0063

J

(kg.m2)
1.2

2.2.3. Giới thiệu và lựa chọn cảm biến vị trí
•

Giới thiệu các loại cảm ứng vị trí

+ Cảm biến Chiết áp.
Cảm biến vị trí được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị điện đó là chiết áp.
Vì nó là một cảm biến vị trí rẻ tiền và dễ sử dụng. Nó có một tiếp xúc gạt nước liên
kết với một trục cơ khí có thể là góc (quay) hoặc tuyến tính (dạng trượt) trong
chuyển động của nó. Tín hiệu điện trở gây ra giữa gạt nước / thanh trượt và hai kết
nối cuối có mối quan hệ tỷ lệ thuận. Giữa vị trí gạt nước thực tế giữa điện trở và giá
trị điện trở của nó. Nói cách khác, mức điện trở là tỷ lệ thuận với vị trí.

7

Hình 2.4: Ví dụ về mạch cảm biến vị trí đơn giản
+ Cảm biến tiệm cận cảm ứng
Một loại cảm biến vị trí cảm ứng khác sử dụng phổ biến là cảm biến tiệm cận cảm
ứng cũng được gọi là cảm biến dòng xoáy. Trong khi họ không thực sự đo chuyển
dịch hoặc xoay góc, chúng chủ yếu được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của một
vật ở trước mặt chúng hoặc trong một khoảng cách gần, do đó tên của chúng là
“cảm biến tiệm cận”.
Cảm biến tiệm cận, là cảm biến vị trí không tiếp xúc sử dụng từ trường để phát hiện
với cảm biến từ tính đơn giản nhất là công tắc sậy. Trong một cảm biến cảm ứng,
một cuộn dây quấn quanh lõi sắt trong một trường điện từ để tạo thành một vòng
cảm ứng.

Khi một vật liệu sắt từ được đặt trong trường dòng xoáy tạo ra xung quanh cảm
biến cảm ứng, chẳng hạn như một tấm kim loại sắt từ hoặc kim loại vít, điện cảm
của cuộn dây thay đổi đáng kể. Mạch phát hiện cảm biến tiệm cận phát hiện sự thay
đổi này tạo ra điện áp đầu ra. Do đó, cảm biến tiệm cận cảm ứng hoạt động theo
nguyên lý điện của Luật tự cảm của Faraday .

8

+ Cảm biến vị trí cảm ứng.
Một loại cảm biến vị trí không bị các vấn đề về cơ khí là “Biến áp biến thiên
tuyến tính” hoặc LVDT . Đây là cảm biến vị trí cảm ứng loại hoạt động trên nguyên
tắc tương tự như máy biến áp AC được sử dụng để đo chuyển động. Nó là một thiết
bị rất chính xác để đo chuyển vị tuyến tính. Đầu ra của nó tỉ lệ thuận với vị trí của
lõi di chuyển của nó.
Về cơ bản nó bao gồm ba cuộn dây điện trở trên một ống rỗng trước đây. một
cuộn cuộn dây chính và hai cuộn dây khác tạo thành các dây tương tự giống hệt
nhau được kết nối bằng điện với nhau với góc 180 0 với cuộn dây chính. Một lõi sắt
từ sắt mềm có thể di chuyển được (đôi khi được gọi là “phần ứng”) được nối với
vật thể đang được đo, trượt hoặc di chuyển lên xuống trong thân hình ống của
LVDT.
Một điện áp tham chiếu AC nhỏ gọi là “tín hiệu kích thích” (2 – 20V rms, 2 –
20kHz) được áp dụng cho cuộn dây chính, tạo ra tín hiệu EMF vào hai cuộn dây
phụ kế tiếp (các nguyên lý biến áp). Nếu phần lõi lõi sắt từ mềm chính xác ở giữa
ống và cuộn dây, “vị trí rỗng”. Hai cảm ứng trong hai cuộn dây thứ cấp triệt tiêu
nhau khi chúng lệch 1800. Do đó kết quả đầu ra điện áp bằng không. Khi lõi được
dịch chuyển nhẹ sang một bên hoặc vị trí khác 0. Điện áp cảm ứng thiết bị thứ hai
sẽ lớn hơn điện áp chính và đầu ra sẽ được tạo ra.
Độ phân cực của tín hiệu đầu ra phụ thuộc vào hướng và dịch chuyển của lõi

chuyển động. Sự chuyển động của lõi sắt mềm từ vị trí rỗng trung tâm của nó càng
lớn thì tín hiệu đầu ra sẽ càng lớn. Kết quả là một đầu ra điện áp vi sai thay đổi
tuyến tính với vị trí lõi. Do đó, tín hiệu đầu ra từ loại cảm biến vị trí này có cả biên
độ là hàm tuyến tính của dịch chuyển lõi và cực phân cực cho biết hướng chuyển
động.
9

Giai đoạn của tín hiệu đầu ra có thể được so sánh với pha kích thích cuộn dây chính
cho phép các mạch điện tử thích hợp như Bộ khuếch đại cảm biến LVDT AD592 để
biết một nửa cuộn dây lõi từ tính ở đâu và do đó biết hướng đi.Bộ khuếch đại cảm
biến LVDTAD592 để biết một nửa của cuộn dây lõi từ tính đang ở trong và do đó
biết hướng đi.

Hình 2.5: Cảm biến vi sai tuyến tính
•

Lựa chọn cảm ứng vị trí phù hợp

10

Để xác định vị trí đối tượng điều khiển, ta sử dụng cảm biến hồng ngoại
GP2D12. Nó sử dụng tia hồng ngoại để xác định khoảng cách đến vật phản hồi
trong khoảng từ 10 – 80 cm và là mô – đun đo khoảng cách bằng ánh sáng hồng
ngoại thông dụng trên thị trường ( Sharp Corporation, 2005 ). Việc giao tiếp giữa
Auduino Mega 2560 với GP2D12 khá đơn giản nhưng tín hiệu đầu ra tương tự của
cảm biến không tuyến tính nên cần tuyến tính hóa dữ liệu từng đoạn để đạt được độ
chính xác cao hơn. Công thức xác định khoảng cách cần đo được định nghĩa như
sau:

Trong đó: KC là khoảng cách cần đo; X là điện áp ra của cảm biến V out; K =
0,42; a và b là 2 hệ số cần tìm. Để xác định a và b, các thực hiện đo đạc được thiết
lập với khoảng cách từ 10 đến 80 cm được thiết lập như bảng 2.2 với 4 đoạn dữ
liệu (KC, X, Y), (KC1, X1, Y1), (KC2, X2, Y2), (KC3, X3, Y3).
Bảng 2.2: Giá trị đo từ 10 – 80 cm.

11

Hình 2.6: Đồ thị khoảng cách cảm biến GP2D12 từ 10 – 80cm
Từ mỗi đoạn dữ liệu trên bảng 2, sử dụng phương pháp bình phương tối
thiểu bằng công cụ polyfit của MATLAB, ta dễ dàng xác định được a và b.
•

Sơ đồ đấu nối từ cảm biến tới Auduno

Hình 2.7: Sơ đồ thực tế

12

Hình 2.8: Sơ đồ đấu nối
2.2.4. Lựa chọn mạch công suất
Sử dụng mạch cầu H (HB - 300W)
2.3. Hàm truyền của khâu đo vị trí
Hàm truyền của khâu lấy tín hiệu vị trí:

Wϕ ( p ) =

Trong đó:

Tϕ

Kϕ
1 + Tϕ . p

- hằng số thời gian của cảm biến đo vị trí

Kϕ

- hệ số phản hồi vị trí

13

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
3.1. Tổng hợp các bộ điều khiển
Việc tổng hợp các bộ điều khiển đều được tiến hành theo phương pháp tiêu
chuẩn module tối ưu hoặc tiêu chuẩn module tối ưu đối xứng.
Nguyên tắc chung để thiết kế hệ thống điều khiển ba mạch vòng kín là: Bắt đầu từ
vòng trong , từng vòng từng vòng một mở rộng ra ngoài. Nghĩa là trước tiên ta phải
thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện, tiếp đến coi cả mạch vòng dòng điện là một khâu
trong hệ thống điều chỉnh tốc độ quay để thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ quay, tiếp
tục coi cả mạch vòng tốc độ là một khâu trong hệ điều chỉnh vị trí để thiết kế bộ
điều chỉnh vị trí.
3.1.1. Tổng hợp bộ điều khiển dòng điện
Mạch vòng điều khiển dòng điện có nhiệm vụ tăng đáp ứng của dòng điện
khi điều khiển động cơ điện một chiều, nó cũng làm hạn chế dòng của động cơ
không vượt quá ngưỡng cho phép. Mặt khác, nhiệm vụ của bộ điều khiển là thiết

lập dòng phần ứng bằng giá trị đặt trước sự tác động của nhiễu.

Hình 3.1 : Cấu trúc mạch vòng dòng điện
Đối với động cơ một chiều, bộ điều khiển dòng có thể tổng hợp theo 2 cách:

14

-

Tổng hợp bộ điều khiển dòng khi bỏ qua suất điện động phần ứng.

-

Tổng hợp bộ điều khiển dòng khi tính đến suất điện động phần ứng.

Trong những trường hợp quán tính cơ của động cơ lớn hơn nhiều so với quán tính
điện, nghĩa là tại một thời điểm có thể xem sự thay đổi về dòng điện lớn hơn nhiều
lần so với sự thay đổi của tốc độ và tại những điểm đó xem như tốc độ không đổi.
Khi cần chính xác ta phải tính đến suất điện động của động cơ.
Ta tổng hợp bộ điều khiển dòng RI khi bỏ qua suất điện động phần ứng:

Hình 3.2: Mô hình bộ điều khiển dòng khi bỏ qua suất điện động phần ứng
Khi đó đối tượng điều khiển dòng SI được tính như sau:
1
Ru
K BD
KI
SI =
.

.
(1 + TV . p)(1 + TBD . p) 1 + TI . p 1 + Tu . p

Áp dụng tiêu chuẩn module tối ưu ta có:
R=

1
S .2.τ . p.(1 + τ . p )

15

Trong mô hình đối tượng SI có các hằng số thời gian TBD, TV, TI là những hằng
số thời gian nhỏ, chỉ có Tu là hằng số thời gian lớn nên trước hết ta đơn giản mô
hình đối tượng SI về dạng:
SI ≈

với

K I .K BD
1
.
Ru
(1 + Tu . p )(1 + TSI . p )

TSI = TBD + TV + TI

Thay giá trị của SI ta được:
RI =

Chọn

(1 + Tu . p)(1 + TSI . p)
K I .K BD
.2.τ . p.(1 + τ . p )
Ru

τ = TS I

⇒ RI =

⇒ RI =

(1 + Tu . p)(1 + TSI . p )
1 + Tu . p
⇒ RI =
K I .K BD
K I .K BD
.2.TSI . p
.2.TSI . p.(1 + TS I . p)
Ru
Ru

 1

Ru .Tu
.
+ 1÷
2.K I .K BD .TSI  Tu . p 

Vậy bộ điều khiển dòng tổng hợp theo tiêu chuẩn module tối ưu là bộ điều khiển
PI.
Theo tiêu chuẩn này thì hàm truyền kín của mạch vòng dòng có dạng:

F=

I ph I u .K I
1
=
=
1 + 2τ p + 2τ 2 p 2 I sp
I sp
16

1
Iu
KI
⇒
=
I sp 1 + 2TS I . p + 2TS2I . p 2
3.1.2. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ
Mô hình hệ thống điều khiển tốc độ động cơ:

Hình 3.3: Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập
Ta đã có hàm truyền kín của mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn module tối ưu:

1
Iu
KI

=
= FI ( p )
I sp 1 + 2TSI . p + 2TS2I . p 2

Do

TSI

là giá trị nhỏ nên có thể nên có thể xấp xỉ hàm truyền kín của mạch vòng

dòng:

17

1

FI ≈

KI
1 + 2TSI . p

Khi đó sơ đồ điều khiển cho mạch vòng tốc độ có thể rút gọn lại:

Hình 3.4: Cấu trúc điều khiển mạch vòng tốc độ rút gọn

Hàm truyền của khâu đo tốc độ có dạng:

Kω
1 + Tω . p

Vậy đối tượng của bộ điều khiển tốc độ tính được là:

1

Sω =

Kω
KI
1
.Cu .
.
1 + 2TSI . p
1 + Tω . p J . p

⇒ Sω =

Kω .Cu
1
.
K I .J p(1 + 2TSω . p )

với

2TSω = 2TSI + Tω

Áp dụng tiêu chuẩn module tối ưu ta có:
Rω =

1

S .2.τ . p(1 + τ p )
18

⇒ Rω =

Chọn

1
Kω .Cu
1
.
.2τ . p.(1 + τ p)
K I .J p (1 + 2TSω . p)

τ = 2TSω

⇒ Rω =

⇒ Rω =

1
Kω .Cu
1
.
.4.TSω . p.(1 + 2TSω . p )
K I .J p(1 + 2TSω . p)
K I .J
4.Kω .Cu .TSω

Vậy bộ điều khiển tốc độ theo tiêu chuẩn module tối ưu là bộ điều khiển P.
Theo tiêu chuẩn này, hàm truyền kín của mạch vòng tốc độ có dạng:
1

Fω ( p) =

Kω
1 + 2τ . p + 2τ 2 . p 2

1

1
Kω
Kω
⇒ Fω ( p ) =
≈
2
2
1 + 4TSω . p + 8TSω . p
1 + 4TSω . p

3.1.3. Tổng hợp bộ điều khiển vị trí
Ta đã có hàm truyền kín của mạch vòng tốc độ như sau:
1

Fω ( p ) ≈

Kω
1 + 4TSω . p

19

Khâu truyền lực:

k
p

Đối tượng điều khiển cho mạch vòng dịch chuyển vị trí:
1

Sϕ =

Kϕ
Kω
k
.
.
1 + 4TSω . p 1 + Tϕ . p p

Áp dụng tiêu chuẩn module tối ưu ta có:
Rϕ =

1
S .2.τ . p.(1 + τ p)
1

⇒ Rϕ =

1

Kω
1
k
.
. .2.τ . p.(1 + τ p)
1 + 4TSω . p 1 + Tϕ . p p

⇒ Rϕ =

Chọn

τ = Tϕ

1
1

Kϕ
Kω
k
.
. .2.Tϕ . p.(1 + Tϕ . p )
1 + 4TSω . p 1 + Tϕ . p p

⇒ Rϕ =

Kω
. 1 + 4.TSω . p
2.k .Kϕ .Tϕ

(

)

Vậy bộ điều khiển vị trí theo tiêu chuẩn module tối ưu là bộ điều khiển PD.
Sau khi tổng hợp các bộ điều khiển, ta có sơ đồ cấu trúc điều khiển vị trí động
cơ điện một chiều kích từ độc lập như sau:

20

Hình 3.5: Sơ đồ cấu trúc điều khiển vị trí động cơ điện một chiều kích từ độc lập
3.2. Tính toán thông số và kết quả mô phỏng
3.2.1. Tính toán thông số
Thông số động cơ 1 chiều:
MÃ
HIỆU
Л-72
Chọn:

Pđm
(kW)
25.0

Uđm
(V)
220

Iđm
(A)

132

ndm
(v/p)
1500

TI = 0,002 s

Tω

= 0,001 s

Tbd = 0,0015 s
Tv = 0,003 s

Tϕ

= 0,3 s
21

Rư
(Ω)
0.0966

Lư
(H)
0.0063

J
(kg.m2)

1.2

Tính toán thông số
ω=
-

Tốc độ góc:

2π .n 2π .1500
=
= 157,1(rad / s)
60
60

Kφ = Cu =
-

-

Từ thông:
Momen định mức:

U dm − I dm .Ru 220 − 132.0, 0966
=
= 1,3
ω
157,1

M dm = Kφ .I dm = 1,3.132 = 172( N .m)

Tu =
-

Hằng số thời gian phần ứng:

Lu 0, 0063
=
= 0,066( s)
Ru 0, 0966

1

1
Ru
10,35
0, 0966
WD ( p) =
=
=
1 + Tu . p 1 + 0, 066 p 1 + 0, 066 p

-

Hàm truyền động cơ:

-

Hàm truyền của bộ biến đổi:
Chọn Udat = 10 (V)

kbd =

U dm 220
=
= 22
U dat
10

WBBD ( p ) =

-

kbd
22
=
(1 + TV . p)(1 + Tbd . p) (1 + 0, 003 p)(1 + 0, 0015 p)

Bộ điều khiển dòng:
TSI = TBD + TV + TI = 0, 0015 + 0, 003 + 0, 002 = 0, 0065( s)

22

KI =

U dat 10
=
= 0, 076
I dm 132

RI =


Ru .Tu
1 
0, 0966.0, 066 
1 
. 1 +
. 1 +
÷=
÷
2.K I .K BD .TSI  Tu . p  2.0, 076.22.0, 0065  0, 066 p 

⇒ RI = 0, 293 + 4, 444.

-

Bộ điều khiển tốc độ:
TSω =

Kω =

2TSI + Tω
2

=

2.0, 0065 + 0, 001
= 0, 007( s )
2

U dat
10
=
= 0, 064
ω
157,1

⇒ Rω =

-

1
p

K I .J
0, 076.1, 2
=
= 39,148
4.Kω .Cu .TSω 4.0, 064.1, 3.0, 007

Bộ điều khiển vị trí:
Chọn: L = 35 (m); D = 0,7 (m)

ϕ=

→

R = 0,35 (m)

L
35
=
= 100(rad )
R 0,35

Kϕ =

U dat 10
=
= 0,1
ϕ
100

Hệ số khuếch đại của bộ truyền lực:
23

1 1
k= =
i 10

⇒ Rϕ =

Kω
0, 064
. 1 + 4TSω . p =
. ( 1 + 4.0, 007. p )
1
2.k .Kϕ .Tϕ

2. .0,1.0, 3
10

(

)

⇒ Rϕ = 10, 67 + 0, 299 p
WI ( p ) =
-

Khâu đo dòng:

KI
0, 076
=
1 + TI . p 1 + 0, 002 p

WFT ( p) =
-

Khâu đo tốc độ:

Wϕ ( p ) =
-

Khâu đo vị trí:

Kω
0, 064

=
1 + Tω . p 1 + 0, 001 p

Kϕ
1 + Tϕ . p

=

0,1
1 + 0,3 p

3.2.2. Mô phỏng đáp ứng trên Simulink với các nhiễu tải khác nhau

24

10
Dat

P D (s)
B DK vi tri

P (s)
B D K to c d o

P I(s)
S a tu ra tio n 1

B DK dong

22

1

1 0 .3 5

0 .0 0 3 s+ 1

0 .0 0 1 5 s+ 1

0 .0 6 6 s+ 1

T ra n sfe r F cn

T ra n sfe r F cn 1

S a tu ra tio n

T ra n sfe r Fcn 2

1 .3
Cu

0

4 .4 4 4

Mc

s

T ra n sfe r F cn 4

1 .3
Cu

0 .0 7 6
0 .0 0 2 s+ 1
Do dong

S co p e 1
0 .0 6 4
0 .0 0 1 s+ 1
D o to c d o
S co p e 2
0 .1
0 .3 s+ 1
D o vi tri

S co p e 3

Hình 3.6: Mô phỏng trên Simulink

25

1

1

1 .2 s

10s

T ra n sfe r F cn 3

K h u e ch d a i T D

S co p e

Xây dựng bộ điều khiển vị trí cho động cơ một chiều sử dụng điều khiển vị trí tuyến tính

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về