MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ HỆ CƠ

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI

LỜI NĨI

ĐẦU

KHOA CƠ KHÍ

---

---

Hiện

nay,

khoa

học kỹ thuật phát triển ngày

càng mạnh mẽ trong tất cả

các lĩnh vực của đời sống và xản

xuất. Việc ứng dụng khoa

học kỹ thuật vào các hoạt động

sản xuất địi hỏi con người

phải khơng ngừng học hỏi và

nâng cao trình độ hiểu biết

để kịp thời cập nhật những tiến

bộ mới nhất của thế giới.

BÀI TẬP LỚN MƠN
MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG BỘ ĐIỀU
KHIỂN TỐC ĐỘ HỆ CƠ
Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản
phẩm

Giáo viên hướng dẫn

của

: TS. PHAN ĐÌNH HIẾU

ngành
phục vụ Sinh viên thực hiện
trong
tất

:

cả

các
ngành
khác

Hà Nội: 2020

trong
nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều
khiển và cảm ứng…

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020


Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Bài tập lớn mơn mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống cơ điện tử giúp cho sinh
viên có thể tìm hiểu và khai thác hiệu quả các mơ hình cơ điện tử như: mơ hình ô tô,
xây dựng cầu, người máy, xe lăn điện
lửa… Các mơ hình được sử dụng trong
Hàtử,
Nội:tên
2020
cơng nghiệp, thương mại và quân đội, bởi vì rất đắt đỏ, nguy hiểm và đơi khi là bất
khả thi khi thực hiện thí nghiệm với các hệ thống thực. Các mơ hình là những mơ tả
Hà Nội:

phù hợp với thực tế, thực thi thí nghiệm
với 2020
chúng có thể tiết kiệm tiền bạc, tổn thất và

thậm chí là thời gian.
Sự phát triển của nền kinh tế Hà
dẫnNội:
đến
u cầu và mục đích sử dụng ơtơ cũng
2020
thay đổi, chiếc xe hiện nay không chỉ đơn thuần là một phương tiện chuyên chở mà nó
phải đáp ứng các u cầu như tính năng an tồn, độ êm dịu thoải mái, tính tiện nghi,
Hà Nội: 2020

kinh tế và thân thiện với mơi trường. Do vậy đã có rất nhiều các tiến bộ khoa học kĩ
thuật được áp dụng vào công nghệ chế tạo ôtô nhằm nâng cao độ tin cậy, an tồn, sự
tiện nghi, giảm ơ nhiễm mơi trường...HàĐểNội:
hồn
2020thành mục tiêu này, thì việc nghiên cứu
và khai thác bộ điều khiển tốc độ là một công việc hết sức quan trọng. Điều khiển tốc
độ là một trong các hệ thống rất quan trọng trên ơ tơ, nó góp phần tạo nên độ êm dịu,
Hà người
Nội: 2020
ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp
ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu. Vì

vậy nghiên cứu và mơ phỏng bộ điều khiển tốc độ hệ cơ là vô cùng quan trọng và tính
thiết thực rất cao.

Hà Nội: 2020

Trong đề tài bài tập lớn mơn “mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống cơ điện tử ”
này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu
Hà Nội: 2020

tìm hiểu và tính tốn mơ hình hóa và mơ phỏng bộ điều khiển tốc độ hệ cơ. Thơng qua
đó có thể áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp
chuyên ngành khi ra trường.

Hà Nội: 2020

Để bài báo cáo được hồn thiệnHàhơn,
Nội:nhóm
2020 chúng em hi vọng nhận được những
góp ý từ phía các thầy cơ. Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến thầy
TS Nguyễn Anh Tú và TS Phan Đình Hiếu đã nhiệt tình hướng dẫn bài tập lớn môn
cho chúng em.

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020
2
Hà Nội: 2020


Hà Nội: 2020

MỤC LỤC

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020
3


DANH MỤC HÌNH ẢNH

4

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp: Cơ điện tử 2 Khóa: K13
2. Tên nhóm: 8
Họ và tên thành viên
II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Cho cấu trúc hệ thống điều khiển tốc độ của hệ cơ như hình 1.
Trong đó: M1 và M2 là khối lượng của hai xe. Hai xe liên kết với nhau bằng lò xo. Bỏ
qua ma sát bánh xe với mặt đường. Các thông số của hệ thống như sau:
- Khối lượng vật 1: 1 kg
- Khối lượng vật 2: 1 k g
- Độ cứng lò xo: 0.05 N/m
- Tốc độ đặt: 10m/s

2. Yêu cầu :
- Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mơ tả hệ thống điều
khiển hệ cơ M1 và M2.
- Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả hệ thống điều khiển hệ cơ M1 và M2.
- Mô phỏng và đánh giá các đặc tính hệ thống điều khiển hệ cơ M1 và M2.
sử dụng phần mềm 20-sim.

3. Hoạt động của sinh viên
- Nội dung 1: Tổng quan về hệ thống (L1.1)
- Nội dung 2: Xây dựng mơ hình và mơ phỏng hệ thống (L1.1; L1.2)
- Nội dung 3: Viết báo cáo
4. Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch.
KHOA/TRUNG TÂM

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS.Nguyễn Anh Tú

TS. Phan Đình Hiếu
5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ HỆ
CƠ
1.1. Giới thiệu về bộ điều khiển tốc độ
Hệ thống điều khiển tốc độ bao gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh các
tham số và công nghệ. Ngồi ra cịn các thiết bị đóng cắt đáp ứng cho cơng nghệ và
người vận hành. Đồng thời có một số hệ truyền động có cả mạch ghép nối và các thiết
bị mạch tự động khác trong cả một dây chuyền sản xuất.
Tùy theo tính chất điều khiển mà bộ điều khiển tốc độ được phân ra :
- Điều khiển bằng tay( trực tiếp ) từ người vận hành.
Phương pháp này việc điều khiển này hoàn toàn do người vận hành tự đặt các
thông số như tốc độ, thời gian và phương pháp mà hệ truyền động có thể đáp ứng.
Thơng qua các khí cụ đóng cắt và các các cơ cấu điều khiển như các rơle, công tắc tơ,
nút ấn …
- Phương pháp điều khiển bán tự động.
Đó là các hệ truyền động kín có sự hỗ trợ của các hệ thống điều khiển
- Phương pháp điều khiển tự động.
Hệ thống thực hiện việc điều chỉnh các tốc độ theo u cầu cơng nghệ với 1
chương trình đã được định sẵn.

6

Hình 1.1: Bộ điều khiển tốc độ động cơ 1 pha

1.2. Giới thiệu về bộ điều khiển tốc độ động cơ 1 pha
Một trong những vấn đề từng làm đau đầu tổ lập trình robot trong những năm
qua là robot chạy khơng ổn định, vừa mới lập trình chạy được khi chạy thêm một vịng
nữa thì lại bị lỗi, khi Pin đầy robot chạy tốt , pin yếu một chút thì lại chạy sai. Việc
dừng tại một vị trí chính xác nào đấy trên sân cũng rất quan trọng, tuy nhiên robot lại
khi thì dừng chỗ này, lúc lại dừng dừng chỗ kia.
Sau nhiều nghiên cứu một giải pháp đã được tìm ra, đó là bộ điều khiển động cơ
dùng giải thuật PID. Kỹ thuật điều khiển PID tuy không phải là một kỹ thuật điều
khiển mới, nhưng lại là kỹ thuật phổ biến nhất chuyên dùng để điều khiển các hệ thống
trong cơng nghiệp như hệ thống lị nhiệt, điều khiển tốc độ, vị trí, moment động cơ AC
và DC. Một trong những lý do bộ điều khiển PID trở nên phổ biến như vậy là vì tính
đơn giản, dễ triển khai trên những vi xử lý nhỏ với hiệu năng tính tốn hạn chế.
Cấu trúc chung của hệ thống vịng kín như sau:

Hình 1.2: Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển vịng kín

Trong hình vẽ trên:
7


- Plant: là hệ thống cần được điều khiển
- Controller: Cung cấp tín hiệu điều khiển cho Plant, được thiết kế để điều
khiển toàn bộ đáp ứng của hệ thống.
Hàm truyền của bộ điều khiển PID có dạng như sau:

KI
KDs2 + KI + KPs
KP +

+ KDs =
s
s

(1.1)

Trong đó:
- KP: Độ lợi khâu tỷ lệ
- KI: Độ lợi khâu tích phân
- KD: Độ lợi khâu vi phân
Biến số (e) đại diện cho sai số giữa giá trị mong muốn (R) và giá trị ngõ ra (Y).
Sai số này (e) sẽ được đưa đến bộ điều khiển PID, và bộ điều khiển này sẽ tính tốn cả
vi phân và tích phân của tín hiệu sai số này. Tín hiệu (u) sẽ có giá trị như sau:

u = K P e + K I ∫ edt + K D

de
dt

(1.2)

Tín hiệu (u) sẽ được đưa đến đối tượng điều khiển và ta sẽ thu được một tín hiệu
(Y) mới. Tín hiệu này sẽ lại được đưa đến cảm biến để tính tốn ra sai số mới (e). Bộ
điều khiển lại tính tốn các giá trị vi phân, tích phân của sai số này. Quá trình cứ thế
lặp đi lặp lại.
Đặc tính của bộ điều khiển P, I và D: Bộ điều khiển tỷ lệ (KP) có tác dụng làm
giảm thời gian lên và sẽ làm giảm, nhưng không triệt tiêu, sai số ở trạng thái xác lập
(steady- state error).
Bộ điều khiển tích phân (KI) sẽ triệt tiêu sai số ở trạng thái xác lập, nhưng lại có
thể làm giảm chất lượng của đáp ứng quá độ.

Bộ điều khiển vi phân (KD) sẽ làm tăng độ ổn định của hệ thống, giảm độ vọt lố
và tăng chất lượng đáp ứng quá độ.
Tác động của mỗi bộ điều khiển KP, KI, KD được trình bày trong bảng sau:
8


Bảng 1.1: Tác động của bộ điều khiển PID

Thời gian quá

Thời gian lên

Độ vọt lố

KP

Giảm

Tăng

Thay đổi nhỏ

Tăng

KI

Giảm

Tăng

Tăng

Triệt tiêu

KD

Thay đổi nhỏ

Giảm

Giảm

Thay đổi nhỏ

độ

Sai số xác lập

Cần lưu ý rằng trong bộ điều khiển PID, sự các tác động này có thể khơng chính
xác, vì KP, KI và KD phụ thuộc lẫn nhau. Thực ra, thay đổi một trong các thông số này
có thể làm thay đổi tác động của hai thơng số còn lại.
Chỉnh định bộ điều khiển PID bằng phương pháp Zeigler – Nichols: Ban đầu, đặt
tất cả các độ lợi KP, KI, KD bằng 0. Sau đó tăng KP lên cho đến khi đạt được giá trị
độ lợi Ku, là độ lợi mà ở đó ngõ ra của hệ thống bắt đầu dao động với biên độ không
đổi. Ku và chu kỳ dao động Tu được dùng để tính tốn các độ lợi KP, KI, KD dựa vào
cơng thức sau.
Bảng 1.2: Cơng thức tính tốn độ lợi KP,KI,KD

Bộ điều khiển

KP

KI

KD

P

Ku/2

-

-

PI

Ku/2.2

Tu/1.2

-

PID

Ku/1.7

Tu/2

Tu/8

Driver PID cho động cơ DC:

Hình 1.3: Sơ đồ khối phần cứng
9


Trong mạch điều khiển này, vi điều khiển đóng vai trị quan trọng nhất. Nó nhận
tín hiệu điều khiển từ main board, tín hiệu hồi tiếp từ động cơ thơng qua incremental
encoder để tính tốn ra giá trị PWM cần thiết xuất ra cho bộ khuếch đại công suất điều
khiển động cơ đạt tốc độ/vị trí mong muốn. Như đã nói ở trên, PID là thuật tốn điều
khiển khá đơn giản, do đó, ta có thể sử dụng các vi điều khiển từ dòng 8bit (8051,
AVR, PIC16, PIC18) đến những dòng cao cấp hơn như dòng 16bit (dsPIC, PIC24)
hoặc 32bit (ARM, PIC 32bit, AVR 32bit).
Incremental encoder cũng là bộ phận khơng thể thiếu trong hệ thống, nó cung cấp
thơng tin về trạng thái hiện thời của hệ thống cho vi điều khiển. Encoder có độ phân
giải càng cao thì cho chất lượng điều khiển càng tốt. tuy nhiên, encoder có độ phân
giải cao thì cũng yêu cầu khả năng xử lý của vi điều khiển cao hơn.
khối công suất nhằm cung cấp điện áp chính xác điều khiển động cơ hoạt động
dựa trên việc xử lý, tính tốn của vi điều khiển. tùy theo công suất của động cơ cần
điều khiển mà ta phải thiết khối này cho phù hợp.
1.3. Ứng dụng của hệ điều khiển PID

Hình 1.4: Mơ phỏng hệ điều khiển PID

Trong các hệ thống điều khiển tự động, đặc biệt là các hệ thống nhằm ổn định
chất lượng hệ thống thì người ta thường sử dụng tính năng ưu việt của module điều
10


chỉnh tỷ lệ - tích phân - vị phân (PID). Các bộ PID này thường được tích hợp săn trong

các thiết bị điều khiển (PLC hay một số thiết bị điều khiển phổ biến khác). Trong bài
toán thiết kế, vận hành hệ thống, sau khi đã tính tốn được các thông số và lựa chọn
được bộ điều chỉnh cần thiết người ta thường chỉ phải chọn và thiết đặt các thơng số
chính của bộ điều chỉnh ( P, I, D) trong các thiết bị điều chỉnh đề hệ thống thực hiện
chứ không phải làm một " bo mạch PID " kiểu như vi xử lý.
Tuy nhiên, trong hầu hết các tài liệu, giáo trình về điều khiển tự động, người ta
thường đưa ra các bài toán như : Cho hệ thống, bắt mơ hình hóa, phân tích và tìm ra
hàm truyền của hệ thống, khi đã có hàm truyền rồi ta phải thiết kế bộ điều chỉnh theo
yêu cầu ( luật điều chỉnh, cấu trúc, các tham số...).Việc chọn loại bộ điều chỉnh cũng
như tham số thường dựa vào thành phần các khâu cơ bản lý tưởng như quán tính - tích
phân - vi phân - trễ. Các "vật liệu" tạo nên các khâu này như : công tắc tơ, khởi động
từ... hay gặp nhất như khuếch đại thuật toán. Các bài toán này giúp sinh viên hiểu bản
chất và nguyên lý bộ điều chỉnh PID mà thôi.
Về thiết bị PID có rất nhiều cách chế tạo (trong thiết bị nào đó,PLC,...). Thực
chất là thực hiện 3 phép tốn khuếch đại,tích phân,vi phân(tỉ lệ, trễ pha, sớm pha) theo
1 hệ số nào đó.Cách mạch thực hiện 3 phép tốn này cũng có rất nhiều cách .Vd như
người ta chế tạo bằng các thuật tốn OA, thì người ta làm một cái bo mạch gồm IC
(OA,R,C,biến trở...) rồi đóng hộp, tùy vào nhà thiết kế dùng biến trở hay một số mạch
biến đổi và hiển thị để điều chỉnh các thông số PID.
Ngoài ra ,bây giờ hệ thống điều khiển số phát triển rất mạnh .Ta có bộ điều khiển
PID số, người ta thường dùng phương pháp lập trình để thực hiện các hàm chức năng
của hệ điều chỉnh.
Còn về PID trong PLC , nó chính là bộ điều khiển số, tốc độ xử lý của modul
PID phụ thuộc vào CPU ta sử dụng modul mềm PID chỉ thích hợp cho những hệ thơng
có số vịng điều khiển ít.

11


CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÍ

ĐỂ THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH MƠ TẢ HỆ TREO
2.1. Đề u cầu bài toán
Cho cấu trúc hệ thống điều khiển tốc độ của hệ cơ như hình 1. Trong đó: M1 và
M2 là khối lượng của hai xe. Hai xe liên kết với nhau bằng lò xo. Bỏ qua ma sát bánh
xe với mặt đường. Các thông số của hệ thống như sau:
- Khối lượng vật 1: 1 kg
- Khối lượng vật 2: 1 k g
- Độ cứng lò xo: 0.05 N/m
- Tốc độ đặt: 10m/s

Hình 2.5: Hệ thống điều khiển tốc độ của hệ cơ

2.2. Dùng phương pháp Newton để lập phương trình mơ tả hệ cơ
Phân tích hệ vật:

Xét vật M1:

12


F − Fk1 = m1a1 = m1

dv1
dt

→ F − k1 ( x1 − x2 ) = m1

dv1
dt

d
→ F − k1  ∫ v1dt − ∫ v2dt  = m1 v1
dt
k
(2.1) ⇒ Laplace ⇒ F( s ) − 1 v1 ( s ) − v2 ( s )  = m1s.v1 (s )
s
k
k 

⇒ F( s ) − 1 v2 ( s ) =  m1s + 1 ÷v1 ( s )
s
s


(2.1)
(2.2)

Xét vật M2:

Fk1 = m2a2 = m2

dv 2
dt

→ k1 ( x1 − x2 ) = m2

dv 2
dt

d

→ k1  ∫ v1dt − ∫ v2dt  = m2 v 2
dt
k
( 2.3) ⇒ Laplace ⇒ 1 v1 ( s ) − v2 ( s )  = m2 s.v2 (s )
s
k
k 

⇒ 1 v1( s ) =  m2s + 1 ÷v2 ( s )
s
s


(2.3)
(2.4)

Đặt

k 
k 


k1
= A  m1s + 1 ÷ = B  m2s + 1 ÷ = C
s
s


s
,

,

Từ (2.2) và (2.4), ta có:

(2.5)

13


Từ (2.2) và (2.5), ta có:

BC
v2 ( s )
A
 BC

⇒ F ( s) = 
+ A ÷v2 ( s )
 A

v ( s)
A
⇒ G (s) = 2
=
F ( s ) BC − A2
F ( s ) − Av2 ( s ) =

F − k1 ( x1 − x2 ) = m1 x1′′
k

k
1
→ x1′′ = − 1 x1 + 1 x2 +
F
m1
m1
m1

+)

+)

k1 ( x1 − x2 ) = m2 x2′′
k
k
→ x2′′ = 1 x1 − 1 x2
m2
m2

 0
 x′  
 1 ÷  0
 x ′ ÷  −k
X ′ =  2 ÷=  1
 x1′′ ÷  m1
 ÷  k
 x ′′ ÷  1
 2 
 m2

0
0
k1
m1
−k1
m2

14

1 0
 0 
÷
0 1 ÷  x1   ÷
 ÷
0
÷  x2 ÷  ÷
0 0 ÷.  ÷+  1 ÷
′
÷  x1 ÷  m ÷
÷  x ′ ÷  1 ÷
0 0÷  2   0 ÷




 x ′  0
Y =  1 ÷= 
 x ′ ÷ 0
 2 

0
0

1
0

 x1 

÷
x
0  2 ÷
÷.  x ′ ÷
1  1 ÷
x ′÷
 2 

CHƯƠNG 3: MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ HỆ CƠ BẰNG PHẦN MỀM
20-SIM

Hình 3.6: Hệ thống điều khiển tốc độ hệ cơ

3.1. Mô phỏng và đánh giá hệ thống hở

Hình 3.7: Mơ phỏng hệ thống hở trên phần mềm 20-Sim

-

Thông số của hệ thống hở:
15

Hình 3.8: Thơng số cơ bản của hệ thống hở

16


Đặc tính dao động của lị xo.

Hình 3.9: Đồ thị mơ tả đặc tính dao động của lị xo

-

Đặc tính dao động của vật M2.
model

vantocM2

1.5

1

0.5

0
0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

time {s}

Hình 3.10: Đồ thị mơ tả sự dao động vẫn tốc của vật M2 khi hệ thống hở

Theo hình 3.5 ta có thể thấy vẫn tốc của vật M2 ln liên tục tăng lên. Vì vậy
chúng ta cần thêm bộ điều khiển PID để vẫn tốc đạt 1 mức độ ổn định mà đề bài đặt ra
là 10m/s.

17


3.2. Mơ phỏng và đánh giá hệ thống kín gồm hệ cơ và bộ điều khiển PID

Hình 3.11: Mơ phỏng hệ thống kín được điều khiển bởi bộ điều khiển PID trên phần mềm
20-Sim

-

Các thơng số ban đầu.

Hình 3.12: Thơng số ban đầu của hệ thống kín

18


Với thông số như trên và Kp=0,1 vận tốc của vật M2 được biểu diễn như sau:

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn tốc độ của vật M2 khi được điều khiển bởi PID so với vận tốc
đặt ra(Với hệ số Kp=0.1)

Theo như ta thấy nếu chọn Kp= 0.1. Vận tốc vật M2 đã được điều khiển bởi bộ
điều khiển PID và dần dần đi vào vận tốc xác lập sau thời gian khá lâu. Điều này có
thể được cải thiện nếu như ta chọn KP lớn hơn.
Khi ta chọn Kp=1 vận tốc vật M2 đã có sự thay đổi rõ rệt.

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn tốc độ của M2 khi được điều khiển bởi bộ điều khiển PID so với
vận tốc đặt ra( Với Kp=1)

19


Dựa vào đồ thị ta có thể thấy với Kp bằng 1. Tốc độ của M2 đã đi vào trạng thái
xác lập sớm hơn nhưng vẫn còn dao động mạnh xung quanh vị trí vận tốc đặt ra.
Với Kp=10

Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn tốc độ của M2 khi được điều khiển bởi PID so với vẫn tốc đặt ra
(Với Kp=10)

Với mọi trường hợp ở trên ta có thể thấy vận tốc vật M2 ln dao động quanh vị
trí xác lập do sự dao động của lò xo là liên tục. Vì vậy mặc dù các thống số điều khiển
được thay đổi thì hệ thống cũng khơng thế ổn định được, điều này địi hỏi hệ thống cần

có giản chấn cùng với lị xo để hệ thống có thể ổn định và kiểm xốt được. Sau đây là
mơ hình mơ phỏng hệ thống khi cho thêm giảm chấn trên phần mềm 20-Sim.

20


3.3. Mô phỏng và đánh giá hệ thống ổn định với giảm chấn.

Hình 3.16: Mơ phỏng hệ thống kín dùng thêm giảm chấn trên phần mềm 20-Sim

Thông số của giảm chấn cùng với hệ thống.

Hình 3.17: Thơng số của hệ thống kín dùng giảm chấn

21


Khi lắp thêm giảm chấn vận tốc vật M2 so với vận tốc đặt ra được mô tả theo
biểu đồ dưới đây:

Hình 3.18: Đồ thị biển diễn tốc độ của M2 khi được điều khiển bởi PID so với vận tốc đặt ra
Với Kp=10 và có thêm giảm chấn

Nhìn vào biểu đồ ta có thể thấy hệ thống đã ổn định khi lắp thêm giảm chấn cũng
với lò xo.
Tiếp theo để đánh giá được đặc tính dao động của vật M2 thì ta cần thực hiện
phép tốn tích phân vận tốc để có được S, vì vậy ta cần thêm khối tích phân vào biểu
đồ Bond Graph để xuất được tín hiệu về vị trí dựa vài tín hiệu vân tốc được đưa vào.

Hình 3.19: Biểu đồ Bond Graph hồn chỉnh

22


Đặc tính về vị trí của vật M2 được biểu diễn qua phần mềm như sau.

Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn vị trí của vật M2 trong và sau quá trình đạt được vận tốc đặt

Qua đồ thị trên ta có thế thấy với bộ điều khiển PID đã được thiết kế như trên kết
hợp với việc dùng thêm giảm chấn thì vẫn tốc của vật M2 đã đạt được giá trị mong
muốn. Cụ thế trong bài toán này vận tốc vật M2 đã đạt ổn định ở mức 10 m/s. Do đó
đồ thị biểu diễn vị trí S của nó là 1 đường tuyến tính tăng đều theo thời gian.

23