ĐỘNG cơ KÍCH từ độc lập 1 CHIỀU

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, tự động hóa là một lĩnh vực rất cần thiết trong đời sống và công nghiệp. Hiện nay, mặc dù động cơ AC được sử dụng rộng rãi, nhưng động cơ DC vẫn còn tồn tại. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu khe hở lớn hoặc yêu cầu phạm vi lớn và điều chỉnh tốc độ phẳng. Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc tốt về khả năng điều tốc (dải điều chỉnh rộng, kể cả khởi động từ tốc độ 0), đặc biệt là khả năng quá tải. Theo chế độ kích từ, động cơ điện một chiều được chia thành động cơ kích từ độc lập, động cơ kích từ song song, động cơ kích từ nối tiếp và động cơ kích từ hỗn hợp. Trên thực tế, khi cần công suất lớn người ta thường dùng động cơ điện kích từ độc lập để điều chỉnh dòng điện kích thích được thuận lợi và kinh tế hơn. Để hiểu rõ hơn về ứng dụng, ưu và nhược điểm mà động cơ kích từ độc lập mang lại cho cuộc sống con người nói chung và trong ngành học của chúng em nói riêng thì nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài: ( Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập)

Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH - VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỒ ÁN HỌC PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: Xây dựng mơ hình động học động điện chiều kích từ độc lập Giảng viên HD : Lê Văn Chương Nhóm : Sinh viên thực : Trương Bảo Long Lớp : LTĐKTĐ (121)_02 NGHỆ AN, THÁNG NĂM 2022 GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Nhóm SV: Giáo viên hướng dẫn: Người duyệt: : Nội dung nghiên cứu: Nhận xét cán duyệt: Ngày GVHD:Lê Văn Chương tháng năm 2021 Cán duyệt SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh Mục Lục LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động điện chiều Cấu tạo phân loại 1.1 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Phân loại 1.2 Nguyên lý hoạt đông đông điện chiều 1.3 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 12 PHẦN II 15 MƠ TẢ TỐN HỌC CHO ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN 15 HÀM TRUYỀN, HÀM QUÁ ĐỘ VÀ HÀM TRỌNG LƯỢNG 15 Mơ tả tốn học động điện chiều kích từ độc lập phương pháp lý thuyết 15 2.1 Mơ tả động điện chiều phương trình vi phân 15 2.2 Mô hình tốn học động điện chiều miền ảnh laplace 16 2.3 Hàm truyền hệ thống 17 2.4 Hàm truyền đạt 18 2.4.1 Hàm truyền đạt dạng ảnh lapLace: 18 2.4.2 Hàm truyền tần số: 19 2.5 Hàm độ hàm trọng lượng 19 2.5.1 Hàm độ h(t) 19 2.5.3 Hàm trọng lượng W(t) 21 GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh PHẦN III: 23 ĐỒ THỊ HÀM QUÁ ĐỘ VÀ HÀM TRỌNG LƯỢNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH 23 Đồ thị hàm độ hàm trọng lượng theo phương pháp giải tích 23 3.1 Đồ thị hàm độ theo phương pháp giải tích 23 3.2 Đồ thị hàm trọng lượng theo phương pháp giải tích 25 PHẦN IV 27 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK 27 4.1 Giới thiệu chung phần mềm matlab-simulink: 27 4.2 Mô hàm độ hàm trọng lượng phần mền MATLAB: 27 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh LỜI CẢM ƠN Trong năm gần đây, xã hội ngày phát triển, sống, học tập làm việc môi trường ngày đại; cách mạng khoa học kỹ thuật giúp nâng cao chất lượng đời sống công việc Với việc áp dụng thành tự khoa học kĩ thuật, tiết kiệm thời gian, chi phí đạt suất cao dây chuyền, ứng dụng thay người Để hiểu rõ điều ấy, môn học đời nhằm cung cấp cho người học kiến thức cần có lĩnh vực ấy, có mơn học: “Lý thuyết điều khiển tự động” Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hoa Lư trực tiếp giảng dạy chúng em thời gian vừa qua Để hiểu rõ vễ lợi ích mà mơn học mang lại, chúng em xin phép trình bày đồ án: “Phân tích mơ hình động DC kích từ độc lập” Do thời gian trình độ có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót cịn nhiều ván đề cần bổ sung hoàn thiện Chúng em mong góp ý thầy bạn sinh viên Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo Lê Văn Chương suốt thời gian làm đồ án thầy giáo khác viện Kỹ thuật công nghệ, đặc biệt thầy giáo ngành Kỹ thuật điều khiển Tự động hoá Trường Đại học Vinh giúp đỡ em hoàn thành đồ án Vinh, tháng 12 năm 2021 Sinh viên GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, tự động hóa lĩnh vực cần thiết đời sống công nghiệp Hiện nay, động AC sử dụng rộng rãi, động DC cịn tồn Trong cơng nghiệp, động điện chiều sử dụng nơi yêu cầu khe hở lớn yêu cầu phạm vi lớn điều chỉnh tốc độ phẳng Vì động điện chiều có đặc tính làm việc tốt khả điều tốc (dải điều chỉnh rộng, kể khởi động từ tốc độ 0), đặc biệt khả tải Theo chế độ kích từ, động điện chiều chia thành động kích từ độc lập, động kích từ song song, động kích từ nối tiếp động kích từ hỗn hợp Trên thực tế, cần công suất lớn người ta thường dùng động điện kích từ độc lập để điều chỉnh dịng điện kích thích thuận lợi kinh tế Để hiểu rõ ứng dụng, ưu nhược điểm mà động kích từ độc lập mang lại cho sống người nói chung ngành học chúng em nói riêng nhóm chúng em định lựa chọn đề tài: ( Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập) Nội dung đồ án hẳn cịn nhiều thiếu sót cần lấp đầy Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô môn để đồ án em hoàn thiện Xin cảm ơn thầy giáo Lê Văn Chương toàn thể thầy cô giáo môn này, cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án Xin cảm ơn từ tận đáy lòng! GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động điện chiều 1.1 Cấu tạo phân loại 1.1.1 Cấu tạo Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh Phần động ➢ Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường Bao gồm phận sau +) Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ ( động kích từ nam châm điện), mạch từ làm sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay cịn gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp +) Cực từ Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lịng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5÷1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối, cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối , tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với +) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại , máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động nhỏ dùng gang làm vỏ máy ➢ Các phận khác Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Mơn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh quấn an tồn cho người tránh chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi, trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá, giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại ➢ Phần quay hay rôto Bao gồm phận sau +) Phần sinh sức điện động gồm có: Mạch từ làm vật liệu sắt từ (lá thép kỹ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh để lồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng Gồm nhiều bối dây nối với theo quy luật định, bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp chổi than làm graphit ghép sát vào thành cổ góp nhờ lị xo +) Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto, dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto +) Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh động có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường khơng làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài KW thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng niêm để đè chặt đai chặt dây quấn, niêm làm tre, gỗ hay bakelit +) Cổ góp Cổ góp gồm nhiều phiến đồng mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4÷1,2mm hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp chữ nhật V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ trịn cách điện mica Đi vành góp có cao lên tí để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng 1.1.2 Phân loại Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều ta phân loại theo cách kích thích từ động Từ có bốn loại động điện chiều thường sử dụng là: +) Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ +) Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng +) Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng +) Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng 1.2 Nguyên lý hoạt đông đông điện chiều Từ trường động tạo nhờ cuộn dây có dịng điện chiều chạy qua Các cuộn dây gọi cuộn cảm (hay cuộn kích từ) quấn quanh cực từ Trên hình vẽ động điện chiều, stator động có dặt cuộn cảm nên stator gọi phần cảm Từ trường cuộn cảm tạo GVHD:Lê Văn Chương SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh tác dụng lực vào dây dẫn rotor đặt rãnh rotor có dịng điện qua Cuộn dây gọi cuộn ứng Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua chổi than cổ góp Rotor mang cuộn ứng nên gọi phần ứng động - Trong hình vẽ dây dẫn cuộn ứng nửa rotor cos dòng điện hướng vào, dây dẫn nửa rotor có dịng điện hướng khỏi hình vẽ Từ lực F tác dụng vào dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái tạo mômen làm quay rotor ngược chiều kim đồng hồ, động có cực từ hay đôi cực (1 cặp cực, P=1) - - Trong thời gian động làm việc, cuộn cảm tạo từ trường dọc trục cực GVHD:Lê Văn Chương 10 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh Trong 𝑈(𝑡) -là điện áp đặt lên phần ứng; 𝐶𝜖 𝐶𝑚 -các hệ số tỷ lệ sức điện động phản kháng vận tốc quay 𝜔 (𝑡) moment quay dòng điện phần ứng i(t); j – moment quán tính; L R –điện cảm trở kháng mạch phần ứng Phương trình (1),(2) tương đương với pt: 𝑑 2𝜔 (𝑡) 𝑑𝜔(𝑡) 𝑇𝐸 𝑇𝑀 + 𝑇𝑀 + 𝜔 (𝑡) = 𝑢(𝑡) 𝑑 (𝑡) 𝑑 (𝑡) 𝐶𝐸 Hoặc viết dạng toán tử : (𝑇𝐸 𝑇𝑀 𝑝2 + 𝑇𝑀 𝑝 + 1)𝑥(𝑡) = 𝑘𝑢(𝑡) Trong đó: k= 𝐶𝐸 (3) 𝑅 – hệ số truyền động cơ; 𝑇𝐸 = – số thời gian điện – 𝐿 tử mạch phần ứng; 𝑇𝑀 = 𝐽𝑅 𝐶𝐸 𝐶𝑀 – số thời gian điện-cơ động cơ; 𝑥 (𝑡) = 𝜔(𝑡) Từ phương trình (3) ta có : 𝑇 = √𝑇𝐸 𝑇𝑀 ; 2𝜀𝑇 = 𝑇𝑀 ; < 𝜀 = √ 𝐶 𝐽𝐿 < 𝜖𝐶𝑚 hay 4𝑇𝐸 > 𝑇𝑀 tương ứng với khâu giao động có tham só 𝑇 = √ 𝐽𝑅 𝐿𝐶𝐸 𝐶𝑀 ; 2𝜀𝑇 = 𝐽𝑅 𝐶𝐸 𝐶𝑀 ;𝑘 = 𝐶𝐸 2.4 Hàm truyền đạt 2.4.1 Hàm truyền đạt dạng ảnh lapLace: Định nghĩa: Hàm truyền phần tử hay hệ thống tỉ số ảnh Laplace tín hiệu ảnh Laplace tín hiệu vào điều kiện đầu Hàm truyền hệ nối liền đầu vào đầu hệ khác với phương GVHD:Lê Văn Chương 18 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh trình vi phân, hàm truyền cho phép tách rời ba thành phân riêng biệt: Tín hiệu vào, hệ thơng, tín hiệu -Tín hiệu vào: u(t) -Tín hiệu ra: ω(t) Phương trình vi phân: 𝑇𝐸 𝑇𝑀 𝑥̈ (𝑡) + 𝑇𝑀 𝑥̇ (t) + 𝑥(𝑡) = 𝑘𝑢(𝑡) Laplace hai vế phương trình ta được: L[𝑇𝐸 𝑇𝑀 𝑥̈ (𝑡) + +𝑇𝑀 𝑥̇ (t) + 𝑥 (𝑡)]=L[𝑘𝑢 (𝑡)] 𝑥̇ (𝑡) sX(s)-x(0) 𝑥̈ (𝑡) 𝑠 2X(s)- sx(s)- 𝑥̇ (0) x(t) X(s) 𝑇𝐸 𝑇𝑀 (𝑠 2X(s) - sx(s)-𝑥̇ (0))+ 𝑇𝑀 (sX(s) - x(0))+ X(s)= 𝑘𝑢 (s) =≫ (𝑇𝐸 𝑇𝑀 𝑆 + 𝑇𝑀 𝑆 + 1)𝑋(𝑆) = 𝑘𝑢(𝑆) W(s) = X(s) u(s) = W(s) = k TE TM s2 +TM s+1 (4) k T2 s2 + 2εTs+1 2.4.2 Hàm truyền tần số: Định nghĩa:Đặc tính tần số hệ thống tuyến tính liên tục mơ tả quan hệ tín hiệu vào hệ thống trạng thái xác lập thay đổi tần số tín hiệu dao động điều hịa tác động đầu vào hệ thống W(jω) = k TE TM (jω)2 +TM jω+1 Hay W(jω) = = k (1−TE TM (ω)2 )+TM jω k (1−T2 ω2 )+j2εTω 2.5 Hàm độ hàm trọng lượng 2.5.1 Hàm độ h(t) GVHD:Lê Văn Chương 19 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh Định nghĩa: ➢ Hàm độ kí hiệu h(t) đáp ứng hệ thống trạng thái khơng kích thích đầu vào hàm 1(t) Hàm h(t) Là đường cong mơ tả q trình hệ thống chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác ➢ Hàm đọ sử dụng để đánh giá chất lượng động học hệ thống trình độ ➢ Quá trình độ hẹ thống hiểu trình hệ thống chuyển từ trạng thái xác lập cũ (h(t)=0 với t 𝑅(𝑠) = 𝑠 Từ 𝐻 (𝑠) = 𝑊 (𝑠)𝑅 (𝑠) biến đổi laplace ngược ta có: 𝑘𝜔𝑛2 𝐻 (𝑠) = 𝑊 (𝑠)𝑅 (𝑠) = 𝑠(𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝑠 + 𝜔𝑛2 ) GVHD:Lê Văn Chương 20 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Mơn Học: LTĐKTĐ Ta có: 𝜔𝑛 2) 𝑠(𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝑠+𝜔𝑛 Trường Đại HọcVinh 𝐴 𝐵𝑠+𝐶 𝑠 𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝑠+𝜔𝑛 = + => 𝐴 = 1; 𝐵 = −1; 𝐶 = −2𝜀𝜔𝑛 𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝐻 (𝑠) = 𝑘 ( − ) = 𝑘 ( − ) 𝑠 𝑠 + 2𝜀𝜔𝑛 𝑠 + 𝜔𝑛2 𝑠 (𝑠 + 𝜀𝜔𝑛 )2 + 𝜔𝑛2 (1 − 𝜀 ) 𝑠 + 𝜀𝜔𝑛 𝜀𝜔𝑛 = 𝑘( − − ) 𝑠 (𝑠 + 𝜀𝜔𝑛 )2 + 𝜔𝑛2 (1 − 𝜀 ) (𝑠 + 𝜀𝜔𝑛 )2 + 𝜔𝑛2 (1 − 𝜀 ) h(t) = k [1 − e−εωntcosωn√(1 − ε2)t − = k [1 − e−εωnt √(1 − ε2 ) ε √(1 − ε2 ) e−εωnt sinωn √(1 − ε2 )] (√(1 − ε2)cosωn √(1 − ε2)t + εsinωn√(1 − ε2 )𝑡)] = 𝑘 [1 − e−εωnt √(1 − ε2 ) h(t) = k[1 − 𝑠𝑖𝑛 (ωn√(1 − ε2 )𝑡 + 𝜑0 )] √𝛼 + 𝛽 𝑒𝑥𝑝(−𝛼𝑡)𝑠𝑖𝑛(𝛽𝑡 + 𝜑0 )] 𝛽 𝜀 √1−𝜀2 𝑇 𝑇 𝛼 = ;𝛽 = ; 𝜑0 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 √1−𝜀2 𝜀 2.5.3 Hàm trọng lượng W(t) Định nghĩa: ➢ Là đáp ứng hệ hệ trạng thái khơng đầu vào kích thích xung ➢ Hàm trọng lượng mô tả phản ứng hệ thống nhiễu Đó q trình hệ quay trở trạng thái xác lập ban đầu bị nhiễu đánh bật khỏi vị trí làm việc GVHD:Lê Văn Chương 21 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh ωn e−εωnt 𝑊 (𝑡) = ℎ (𝑡̇ ) = 𝑘 [ 𝑠𝑖𝑛 (ωn √(1 − ε2)𝑡 + 𝜑0 )] √(1 − ε2) 𝑘 (𝛼 + 𝛽 ) = 𝑒𝑥𝑝(−𝛼𝑡)𝑠𝑖𝑛(𝛽𝑡 + 𝜑0 ) 𝛽 𝑇𝑀 = 𝑘( + 4𝑇𝐸 𝑇𝑀 −𝑇𝑀 √4𝑇𝐸 𝑇𝑀 −𝑇𝑀 ) 𝑇𝑀 4𝑇𝐸 𝑇𝑀 − 𝑇𝑀 𝑒𝑥𝑝(− 𝑡)𝑠𝑖𝑛(√ 𝑡 + 𝜑0 ) 4 GVHD:Lê Văn Chương 22 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh PHẦN III: ĐỒ THỊ HÀM QUÁ ĐỘ VÀ HÀM TRỌNG LƯỢNG THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH Đồ thị hàm độ hàm trọng lượng theo phương pháp giải tích 3.1 Đồ thị hàm độ theo phương pháp giải tích Bài tốn : Mơ với đơng có thông số động sau: - Công suất động : P = 11 KW - Điện áp định mức : = 220 V - Dòng điện định mức : = 59,5 A - Tốc độ định mức : = 1500 v/p - Điện trở phần ứng : = 0,197 - Điện cảm phần ứng : = 0,014 H - Momen động : J = 0,56 kg Tìm hàm q độ hệ ,mơ đồ thị phương pháp giải tích? Giải: Vận tốc góc động : 𝜔đ𝑚 = 2𝜋𝑛đ𝑚 2𝜋 × 1500 𝑟𝑎𝑑 = = 157.08( ) 60 60 𝑠 𝐶𝐸 = 𝐸đ𝑚 220 = = 1.4 𝜔đ𝑚 157,08 𝑘= GVHD:Lê Văn Chương 1 = = 0.71 𝐶𝐸 1.4 23 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh Moment quay định mức động cơ: 𝑀đ𝑚 = 9.55 × 𝑃đ𝑚 𝑛đ𝑚 = 9.55 × 𝐶𝑀 = 11000 1500 = 70.03 𝑀đ𝑚 70.03 = = 1.18 𝐼đ𝑚 59.5 Ta có: 𝐽𝑅 0.56 × 0.1972 𝑇=√ =√ = 0.97 𝐿𝐶𝐸 𝐶𝑀 0.014 × 1.4 × 1.18 2𝜀𝑇 = 𝐽𝑅 𝐽𝑅 0.56 × 0.197 =≫ 𝜀 = = = 0.035 𝐶𝐸 𝐶𝑀 𝐶𝐸 𝐶𝑀 2𝑇 1.4 × 1.18 × × 0.97 𝛼= 𝜀 0.035 = = 0.036 𝑇 0.97 √1 − 𝜀 √1 − 0.0352 𝛽= = = 1.03 𝑇 0.97 √1 − 𝜀 √1 − 0.0352 𝜑0 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 = 88 𝜀 0.035 Thay cáo hệ số 𝑘, 𝛼, 𝛽, 𝜑0 vào phương trình h(t) ta có: √𝛼 + 𝛽 h(t) = k[1 − 𝑒𝑥𝑝(−𝛼𝑡)𝑠𝑖𝑛(𝛽𝑡 + 𝜑0 )] 𝛽 GVHD:Lê Văn Chương 24 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh √0.0362 + 1.032 ≪=≫ h(t) = 0.71[1 − 𝑒𝑥𝑝(−0.036𝑡)𝑠𝑖𝑛(1.03𝑡 + 88)] 1.03 Bảng giá trị : t 13 19 50 500 ∞ h(t) 0.6849 0.1382 1.2013 0.6488 0.3733 0.4643 0.5979 0.7100 0.7100 Đồ thị: 3.2 Đồ thị hàm trọng lượng theo phương pháp giải tích Thay cáo hệ số 𝑘, 𝛼, 𝛽, 𝜑0 vào phương trình w(t) ta có: GVHD:Lê Văn Chương 25 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh 𝑘 (𝛼 + 𝛽 ) W(t) = 𝑒𝑥𝑝(−𝛼𝑡)𝑠𝑖𝑛(𝛽𝑡 + 𝜑0 ) 𝛽 0.71(0.0362 + 1.032 ) ≪=≫ W(t) = 𝑒𝑥𝑝(−0.036𝑡)𝑠𝑖𝑛(1.03𝑡 + 88) 1.03 Bảng giá trị : t 11 19 W(t) 0.0259 0.6178 0.5895 - 0.4668 -0.4593 0.2533 70 90 ∞ -0.0286 0.5443 21 24 0.1100 -0.1137 30 50 -0.1149 0.1156 0.0071 Đồ thị: GVHD:Lê Văn Chương 26 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh PHẦN IV MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK 4.1 Giới thiệu chung phần mềm matlab-simulink: Matlab phần mềm toán học hãng Mathworks để tính tốn số có tính trực quan cao Matlab viết tắt matrix laboratory,matlab làm việc chủ yếu với ma trận Ma trận cỡ m n bảng số chữ nhật gồm m n số xếp thành m hàng n cột Trường hợp m=1 n=1 ma trận trở thành vecto dịng cột;trường hợp m=n=1 ma trận trở thành đại lượng vơ hướng Nói chung matlab làm việc với nhiều kiểu liệu khác Với xâu chữ(chuỗi kí tự) matlab xem dãy ký tự dãy mã số ký tự Matab dùng để giải tốn giải tích số,xử lý tín hiệu số, xử lý đồ họa mà khơng phải lập trình cổ điển Hiện nay, matlab có đến hàng ngàn câu lệnh hàm tiện ích Ngồi hàm cài sẵn ngơn ngữ, matlab cịn có lệnh hàm ứng dụng chuyên biệt phần mềm mở rộng la simulink Simulink dùng để mơ hình hố, mơ phân tích hệ thống động Thơng thường dùng để thiết kế hệ thống điều khiển, thiết kế DSP, hệ thống thông tin ứng dụng mô khác Simulink thuật ngữ mô dễ nhớ ghép hai từ Simulation Link Simulink cho phép mơ tả hệ thống tuyến tính,hệ phi tuyến, mơ hình miền thời gian liên tục, hay gián đoạn hệ gồm liên tục gián đoạn Điểm nhấn mạnh quan trọng việc mô q trình việc thành lập mơ hình Để sử dụng tốt chương trình này, người sử dụng phải có kiến thức điều khiển, xây dựng mơ hình tốn học theo quan điểm lý thuyết điều khiển từ thành lập nên mơ hình tốn 4.2 Mơ hàm q độ hàm trọng lượng phần mền GVHD:Lê Văn Chương 27 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh MATLAB: ➢ Hàm độ hệ mô đồ thị phần mềm MATLAB: 𝑛𝑢𝑚 𝑏0 𝑆 𝑚 + 𝑏1 𝑆 𝑚−1 + 𝑏𝑚 𝑊(𝑠) = = 𝑑𝑒𝑛 𝑎0 𝑆 𝑛 + 𝑎1𝑆 𝑛−1 + 𝑎𝑚 Khởi động matlab cửa sổ command matlab ta thấy dấu nhắc ≫ ta thực lệnh sau: ≫num[𝑏0 𝑆 𝑚 + 𝑏1 𝑆 𝑚−1 + 𝑏𝑚 ] >> den[ 𝑎0 𝑆 𝑛 + 𝑎1 𝑆 𝑛−1 + 𝑎𝑚 ] >> w=tf[num,den] >>Step(w) Ta có: W(s)= 0.71 0.972 𝑠 + 0.0668𝑠+1 ≫num[0.71] >> den[0.97 0.0668 1] >> w=tf[num,den] >>Step(w) Đồ thị: GVHD:Lê Văn Chương 28 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ ➢ Trường Đại HọcVinh Hàm trọng lượng W(t) mô phần mềm matlab: Khởi động matlab cửa sổ command matlab ta thấy dấu nhắc ≫ ta thực lệnh sau: ≫num[𝑏0 𝑆 𝑚 + 𝑏1 𝑆 𝑚−1 + 𝑏𝑚 ] >> den[ 𝑎0 𝑆 𝑛 + 𝑎1 𝑆 𝑛−1 + 𝑎𝑚 ] >> w=tf[num,den] >>impulse(w) Đồ thị: GVHD:Lê Văn Chương 29 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ GVHD:Lê Văn Chương Trường Đại HọcVinh 30 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh KẾT LUẬN Ngày nay, động điện chiều ứng dung đa dạng vào nhiều hoạt động thiết bị truyền động thay nguyên lý đặc biệt có động điện chiều Nó có mặt lĩnh vực sản xuất công nghiệp đời sống: dùng đài FM, ổ đĩa DC, tivi, máy công nghiệp, loại máy in, máy photo, Ngoài ra, động điện chiều sử dụng thông dụng ngành công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay thường xuyên, liên tục phạm vi lớn Với ứng dụng rộng rãi động điện chiều nhóm thực đề tài nghiên cứu hoạt động động điện chiều hướng dẫn giáo viên tìm hiểu cấu tạo, hoạt động, tính ổn định vận hành động chiều kích từ độc lập Nội dung mà đề tài đề cập tới tìm hiểu tổng quan động chiều va sâu loại động chiều kích từ độc lập ứng dụng nhiều đời sống Xây dựng hàm truyền đạt động mô hoạt động hàm phần mền mô Matlab GVHD:Lê Văn Chương 31 SVTH: Trương Bảo Long Đồ Án Môn Học: LTĐKTĐ Trường Đại HọcVinh TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.hnue.edu.vn/Portals/0/TeachingSubject/tungpk/9b0bee58-5a434963-b90c-4a70cfa68249Truyen-dong-dien -C2.pdf Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn (2005), Cơ Sở Truyền Động Điện NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học kỹ thuật Giáo trình lí thuyết điều kiện tự động( Nguyễn Hoa Lư, Lê Văn Chương) Ly_thuyet_dieu_khien_Quyen_1_He_tuyen_tinh_Nguyễn_Thương_Ngô_20 09 GVHD:Lê Văn Chương 32 SVTH: Trương Bảo Long ... dàng 1. 1.2 Phân loại Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều ta phân loại theo cách kích thích từ động Từ có bốn loại động điện chiều thường sử dụng là: +) Động điện chiều kích từ độc lập: ... mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động gọi động điện chiều kích từ độc lập Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập Ta có : Phương trình cân... ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ +) Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng +) Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối