TÀI LIỆU HỌC TẬP ĐỒ ÁN 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ TÀI LIỆU HỌC TẬP ĐỒ ÁN 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đối tượng: Đại học, cao đẳng Ngành đào tạo: Cơ điện tử Lưu hành nội MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii LỜI GIỚI THIỆU PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ CHO BÀN MÁY CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Giới thiệu chung máy CNC 1.1.1 Khái niệm máy CNC 1.1.2 Lịch sử phát triển máy CNC 1.1.3 Phân loại máy CNC 1.2 Máy phay CNC 1.2.1 Cấu tạo máy phay CNC trục điển hình 1.2.2 Kết cấu hệ thống dẫn động máy CNC CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG HỆ BÀN MÁY CNC 12 A-TÍNH CHỌN VÍT ME - ĐAI ỐC BI 12 2.1 Kết cấu truyền vitme đai ốc bi 12 2.1.1 Đặc điểm chung 12 2.1.2 Các dạng prôfin ren vít me đai ốc 13 2.2 Tính chọn vitme bi 14 2.2.1 Các bước tính chọn 14 2.2.2 Giới hạn chiều dài vít me bi 16 2.2.3 Chọn kiểu lắp ổ đỡ 16 2.2.4 Tính tốn tải cho phép tác dụng lên trục 17 2.2.5 Tốc độ quay cho phép 18 2.2.6 Tính tốn lực dọc trục 19 2.2.7 Tính tốn tải trọng tĩnh (Co), tải trọng động (Ca) 23 2.2.8 Tuổi thọ trục vít 24 2.2.9 Tính tốn momen 24 2.3 Ví dụ q trình tính tốn lựa chọn trục vít 27 2.3.1 Sơ đồ hệ thống truyền động 27 2.3.2 Các thông số ban đầu 27 2.3.3 Điều kiện làm việc 28 2.3.4 Các thông số tính chọn 28 2.3.5 Tính bước vít (l) 29 i 2.3.6 Hệ số tải động : (Ca) 29 2.3.7 Chọn kiểu bi 29 2.3.8 Chọn đường kính trục vít 30 2.3.9 Kiểm nghiệm độ cứng 30 2.3.10 Tính tốn thông số hệ thống phát động (động cơ, khớp nối, hộp giảm tốc) 32 2.3.11.Tính tốn, lựa chọn khớp nối, ổ lăn [4] 34 2.3.12.Tính tốn hộp giảm tốc (nếu cần) [4] 34 2.3.13.Thiết kế gối đỡ trục 34 B TÍNH CHỌN RAY DẪN HƯỚNG 35 2.4.Các thông số trình tính tốn 35 2.4.1.Hệ số tải tĩnh C0 35 2.4.2.Momen tĩnh cho phép Mo 35 2.4.3.Hệ số an toàn tĩnh fs 36 2.4.4.Hệ số tải trọng động định mức C 36 2.4.5.Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L 37 2.4.6.Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian 39 2.4.7.Hệ số ma sát 39 2.4.8.Tính tốn tải trọng làm việc 40 2.4.9.Tính toán tải trọng tương đương 42 2.4.10.Tính tốn tải trọng trung bình 43 2.5.Ví dụ kiểm tra khả tải ray dẫn hướng 43 2.5.1.Các điêu kiện cho trước 43 2.5.2.Tính toán lực riêng rẽ 44 2.5.3.Tính tốn tải tương đương 46 2.5.4 Tính tốn hệ số an tồn tĩnh 47 2.5.5 Tính tốn tải trung bình 47 2.5.6 Tính tốn tuổi thọ danh nghĩa Ln 47 PHẦN II THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 49 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN BÀN MÁY X, Y 49 3.1 Các thành phần hệ thống điều khiển 49 3.2 Các loại động máy CNC 50 3.3.Tính chọn động [9] 52 3.3.1.Các bước tính chọn động inverter 52 ii 3.3.2.Chọn động servo để điều khiển quỹ đạo chuyển động 53 3.4 Các thành phần hệ thống truyền động máy CNC 54 3.5 Các vòng điều khiển CNC 55 CHƯƠNG 4: MƠ TẢ TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC 58 4.1 Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển liên tục 58 4.1.1 Khái niệm 58 4.1.2 Phép biến đổi Laplace 58 4.1.3 Hàm truyền đạt 59 4.1.4 Đại số sơ đồ khối 62 4.2 Ví dụ tìm hàm truyền đạt số đối tượng điều khiển 67 CHƯƠNG 5: ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG 72 5.1 Khái niệm đặc tính động học 72 5.1.1 Đặc tính thời gian 72 5.1.2 Đặc tính tần số 74 5.2 Các khâu động học điển hỉnh 77 5.2.1 Khâu tỉ lệ (Khâu khuếch đại) 77 5.2.2 Khâu tích phân lý tưởng 78 5.2.3.Khâu vi phân lý tưởng 80 5.2.4.Khâu quán tính bậc 81 5.2.5.Khâu vi phân bậc 83 5.2.6.Khâu dao động bậc hai 85 CHƯƠNG 6: KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG 89 6.1 Khái niệm ổn định 89 6.1.1 Định nghĩa 89 6.1.2 Ổn định hệ tuyến tính 90 6.2.Tiêu chuẩn ổn định tần số 92 6.2.1.Tiêu chuẩn ổn định Nyquist 92 6.2.2 Tiêu chuẩn ổn định Bode 95 6.3 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 97 6.3.1 Sai số xác lập 97 6.3.2 Độ vọt lố (độ điều chỉnh) 97 6.3.3 Thời gian đáp ứng 97 6.3.4 Độ dự trữ ổn định 97 6.3.5 Tiêu chuẩn tích phân 98 iii CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC 100 7.1 Khái niệm 100 7.2.Thiết kế điều khiển PID 101 7.2.1.Giới thiệu điều khiển PID 101 7.2.2 Hiệu chỉnh PID 106 7.2.3 Thiết kế điều khiển PID 109 7.3 Xây dựng vẽ mạch điều khiển cho chuyển động bàn máy 114 PHẦN III ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK MÔ PHỎNG 118 CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB-SIMULINK MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 118 8.1 Gia công đường thẳng 119 8.2 Gia cơng đường trịn 122 PHỤ LỤC 126 PHỤ LỤC 133 PHỤ LỤC 136 MỘT SỐ ĐỀ TÀI THAM KHẢO 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Máy CNC trục Hình 1-2 Các hệ truyền động Hình 1-3 Hệ thống điều khiển điển hình máy cơng cụ CNC 10 Hình 1-4 Điều khiển vị trí với mã hóa tuyến tính 10 Hình 2-1 Truyền động vít me - đai ốc bi 12 Hình 2-2 Kết cấu sơ vít me đai ốc bi 13 Hình 2-3 Các dạng profin ren vít me ổ bi 14 Hình 2-4 Quy trình tính tốn chọn thiết bị 15 Hình 2-5 Hai ổ lắp chặt 16 Hình 2-6: Lắp chặt - tùy chỉnh 17 Hình 2-7: Lắp chặt – tự 17 Hình 2-8 Hệ nằm ngang 19 Hình 2-9 Hệ thẳng đứng 20 Hình 2-10 Đường cong chế độ tải máy 21 Hình 2-11 Đường cong tải trọng 22 Hình 2-12 Đường cong tải trọng 22 Hình 2-13 Đường cong tải trọng 22 Hình 2-14 Tính tốn momen 26 Hình 2-15 Mơ hình máy phay ngang 27 Hình 2-16 Điều kiện dịch chuyển 28 Hình 2-17 Hệ thống dẫn hướng máy CNC 35 Hình 2-18 Các thành phần momen 36 Hình 2-19 Biều đồ phụ thuộc fH vào độ cứng 38 Hình 2-20 Biểu đồ phụ thuộc fT vào nhiệt độ 38 Hình 2-21 Biểu đồ phụ thuộc μ vào tỉ lệ tải trọng 39 Hình 2-22 Sơ đồ tính tải tương đương 42 Hình 2-23 Sơ đồ tính tải tương đương có tính đến momen 43 Hình 2-24 Sơ đồ đặt lực chế độ chuyển động 44 Hình 3-1 Hệ thống điều khiển theo chu trình kín có hồi tiếp vị trí tốc độ 49 Hình 3-2 Hệ thống đo vị trí gián tiếp 50 Hình 3-3 Động servo 51 Hình 3-4.Cơ cấu điều khiển máy công cụ 54 Hình 3-5 Ba loại vòng điều khiển máy CNC 55 Hình 3-6 Các loại vòng điều khiển 56 Hình 4-1 Các khâu hiệu chỉnh thụ động 61 Hình 4-2 Các khâu hiệu chỉnh tích cực 61 Hình 4-3 Các thành phần sơ đồ khối 62 Hình 4-4 Hệ thống nối tiếp 63 Hình 4-5 Hệ thống song song 63 Hình 4-6 Hệ thống hồi tiếp 64 v Hình 4-7 Mơ hình bàn máy CNC 67 Hình 4-8 Mơ hình hóa hệ bàn máy 68 Hình 5-1 Tín hiệu vào tín hiệu hệ thống 72 Hình 5-2 Biểu diễn đặc tính tần số dùng đồ thị 76 Hình 5-3 Đặc tính thời gian khâu tỉ lệ 78 Hình 5-4 Đặc tính tần số khâu tỉ lệ 78 Hình 5-5.Đặc tính thời gian khâu tích phân lý tưởng 79 Hình 5-6: Đặc tính tần số khâu tích phân lý tưởng 80 Hình 5-7.Hàm độ khâu vi phân lý tưởng 80 Hình 5-8 Đặc tính tần số khâu vi phân lý tưởng 81 Hình 5-9 Đặc tính thời gian khâu tính bậc 82 Hình 5-10 Đặc tính tần số khâu quán tính bậc 83 Hình 5-11.Hàm độ khâu vi phân bậc 84 Hình 5-12 Đặc tính tần số khâu vi phân bậc 85 Hình 5-13 Đặc tính thời gian khâu dao động bậc hai 86 Hình 5-14 Đặc tính tần số khâu dao động bậc hai 87 Hình 6-1 Trạng thái cân 90 Hình 6-2 Phân bố cực mặt phẳng S 92 Hình 6-3 Biểu đồ Nyquist 93 Hình 6-4 Biểu đồ Nyquist 94 Hình 6-5 Biểu đồ Nyquist 95 Hình 6-6 Biểu đồ Bode 96 Hình 6-7 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng hệ thống 97 Hình 7-1 Hệ thống hiệu chỉnh nối tiếp 100 Hình 7-2 Sơ đồ khối điều khiển PID 102 Hình 7-3 Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị Kp (Ki Kd số) 104 Hình 7-4 Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với giá trị Ki (Kp Kd không đổi) 105 Hình 7-5 Đáp ứng nấc hệ thống kín thay đổi hệ số khuếch đại điều khiển tỉ lệ 107 Hình 7-6 Biểu đồ Bode khâu hiệu chỉnh PD 107 Hình 7-7 Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh PD đến đáp ứng nấc đơn vị hệ thống 108 Hình 7-8 Biểu đồ Bode khâu hiệu chỉnh PI 108 Hình 7-9 Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh PI đến đáp ứng nấc đơn vị hệ thống 109 Hình 7-10 Đáp ứng nấc hệ hở có dạng S 112 Hình 7-11 Đáp ứng nấc hệ kín K=Kgh 113 Hình 7-12 Sơ đồ liên kết phần tử mạch điều khiển máy CNC 115 Hình 7-13 Giao diện làm việc phần mềm Match3 115 Hình 8-1 Hệ thống điều khiển có phản hồi 118 Hình 8-2 Sơ đồ điều khiển PID 119 Hình 8-3 Quỹ đạo đặt quỹ đạo thực tế đo hệ thống 122 Hình 8-4 Sơ đồ điều khiển bàn máy gia công đường tròn 123 vi Hình 8-5 Mô quỹ đạo đặt quỹ đạo thực tế đo 124 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Hệ số tải trọng chế độ làm việc 24 Bảng 2-2 Các thông số cho ban đầu 27 Bảng 2-3 Bảng điều kiện làm việc hệ thống truyền động 28 Bảng 2-4 Bảng điều kiện làm việc hệ thống truyền động 29 Bảng 2-5 Bảng giá trị Ca ứng với bước vít khác 30 Bảng 2-6 Tra thông số vít me bi 30 Bảng 2-7 Bảng tra hệ số fs 36 Bảng 2-8 Bảng tra hệ số fw 38 Bảng 2-9 Tính tốn tải trọng làm việc 40 Bảng 2-10 Điều kiện làm việc hệ thống dẫn hướng 44 Bảng 3-1 Trình tự tính chọn động 52 viii LỜI GIỚI THIỆU Cơ điện tử hệ thống cấu máy có thiết bị điều khiển lập trình có khả hoạt động cách linh hoạt, ứng dụng nhiều lĩnh vực Các sản phẩm điện tử đa dạng robot công nghiệp, máy CNC, hệ thống thang máy sản phẩm sử dụng sống đời thường tủ lạnh, máy giặt,… Môn học đồ án 2: Thiết kế hệ thống điện tử học phần chuyên ngành chương trình đào tạo kỹ sư công nghệ điện tử, cung cấp cho người học kiến thức quy trình thiết kế hệ thống điện tử hồn chỉnh bao gồm thiết kế khí, điện- điều khiển để sinh viên vận dụng kiến thức học giải vấn đề kĩ thuật cụ thể Giáo trình tài liệu dùng cho sinh viên điện tử thuộc hệ đào tạo, tài liệu giảng dạy cho giảng viên, đồng thời tài liệu tham khảo học tập nghiên cứu sinh viên Giáo trình đề cập đến số nhiều sản phẩm điện tử Qua đó, bạn sinh viên trang bị quy trình tính tốn, thiết kế hệ thống khí, hệ thống điệnđiều khiển sử dụng máy CNC cách sử dụng phần mềm để mô hoạt động hệ thống Đây kiến thức cần thiết với bạn sinh viên ngành Cơ điện tử Quyển sách gồm phần thiết lập cơng thức tính, phương pháp xây dựng chương trình tự động tính chọn thiết bị dẫn động; phương pháp tính chọn động điện; thiết kế điều khiển PID để điều khiển dịch chuyển theo trục mô chuyển động bàn máy CNC thông qua phần mềm Matlab-Simulink Đây toán điển hình giúp sinh viên tích lũy kiến thức máy điều khiển số, sử dụng kiến thức tổng hợp từ môn học để vào giải toán kỹ thuật Trong trình biên soạn sách này, nhóm biên soạn cố gắng nhiên vì khả trình độ có hạn nên có nhiều thiếu sót Để sách ngày hoàn thiện hơn, chúng tơi mong nhận đóng góp q báu độc giả Mọi ý kiến đóng góp xin gửi theo địa “Khoa Cơ khí, trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật công nghiệp- 218 Lĩnh Nam- Hoàng Mai- Hà Nội” Hà Nội, tháng 02 năm 2022 Nhóm tác giả Bộ mơn CĐT PHỤ LỤC HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SIMULINK Giới thiệu Simulink Simulink công cụ Matlab dùng để mô hình, mơ phân tích hệ thống động với môi trường giao diện sử dụng đồ họa Việc xây dựng mơ hình đơn giản hóa hoạt động nhấp chuột kéo thả Simulink bao gồm thư viện khối với hộp công cụ tồn diện cho việc phân tích tuyến tính phi tuyến Simulink phần quan trọng Matlab dễ dàng chuyển đổi qua lại q trình phân tích, người dùng tận dụng ưu hai mơi trường Có thể mở Simulink cách: Click vào biểu tượng hình (Simulink icon) - Từ cửa sổ lệnh, đánh lệnh simulink enter Sau chọn Blank Model 136 Giao diện làm việc Simulink, chọn biểu tượng để vào thư viện simulink Tạo khối: từ thư viện Simulink chọn khối cần dùng, nhấp chuột vào kéo ra cửa sổ mô hình 137 Lưu trữ mơ hình lệnh Save (File => Save) nhấp vào icon Save Dịch chuyển khối đơn giản cách nhấp vào khối kéo thả 138 Nối tín hiệu: Đưa chuột tới ngõ khối (dấu “>”), chuột có dạng “+” Kéo rê chuột tới ngõ vào khối khác thả để kết nối tín hiệu Mơ mơ hình: Dùng lệnh Start (Menu Simulation icon Start Start) nhấp chuột vào Xem tín hiệu từ Scope: nhấp đôi vào khối Scope 139 Chỉnh thông số khối cách nhấp đôi vào khối cần chỉnh Trước mô mô hình Simulink, cần đặt thông số mô cách chọn menu Simulation -> Configuration Parameters Ở cửa sổ Configuration Parameters, đặt số thơng số Start time, Stop time (second – giây), phương pháp giải Solver, Solver options, sau nhấn nút OK 140 Sử dụng Matlab- Simulink để thiết kế điều khiển PID Cho hàm truyền G ( s)  Giả sử tín hiệu vào hàm Step.Thiết kế điều s  3s  khiển PID cho hệ thống liên tục để hệ hoạt động ổn định Cách 1: %%Khi chưa có điều khiển PID num=[1];%Tử số hàm truyền den=[1 1];%Mẫu số hàm truyền Gs=tf(num,den);%Hàm truyền hệ hở H=[1]; Gk=feedback(Gs,H); step(Gk) hold on %%Khi thêm điều khiển PID 141 Kp=21;% Hệ số khâu tỉ lệ Ki=1;% Hệ số khâu tích phân Kd=0.5;%Hệ số khâu vi phân Gpid=pid(Kp,Ki,Kd); %Gpid M=feedback(Gpid*Gs,H); step(M) hold on Sau ấn Run để chay chương trình, ta thu kết quả: Quan sát tín hiệu đáp ứng hàm step thu trước sau có điều khiển PID Các hệ số PID dị theo phương pháp Zeigler-Nichols Ngồi có nhiều phương pháp để dị hệ số PID, nhiên không trình bày sách Cách 2: Sử dụng Matlab-Simulink để thiết kế BĐK PID 142 Kéo thả khối tương tự hình vẽ trên, hệ số Kp, Kd, Ki dò thủ cơng việc quan sát tín hiệu đáp ứng đầu thông qua khối Scope Tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng hệ thống mà có nhiều kết hệ số Kp,Ki, Kd khác T thay khối PID khối có sẵn thư viện Simulink dò hệ số Kp, Ki, Kdthông qua công cụ Tune Matlab: 143 MỘT SỐ ĐỀ TÀI THAM KHẢO ĐỀ 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO KHO HÀNG TỰ ĐỘNG I Nhiệm vụ thiết kế: II Số liệu cho trước: Thời hạn phục vụ: lh = ……… (h) Đặc tính tải trọng: êm, va đập nhẹ, va đập vừa Cụm xe nâng: Đường kính lăn bánh d3 = ……… (mm) Chiều cao xe nâng h = ……… (mm) Chiều dài xe nâng L = ……… (mm) Vận tốc nâng Vn = ……… (m/ph) Trọng lượng tối đa xe nâng (1, 2, 3, 4, 9) Gn = ……… (kg) Cụm xe di chuyển: Trọng lượng tối đa hàng xe di chuyển ngang (5,6,7,8,11,12,13) Gd = …… (kg) Đường kính bánh xe d8 = ……… (m/ph) 10 Vận tốc xe di chuyển hàng Vx = ……… (m/ph) 144 11 Chiều dài xe di chuyển L1 = ……… (mm) 12 Chiều dài phần đặt hàng xe L2 = ……… (mm) III Nội dung thực hiện: Phân tích ngun lý thơng số kỹ thuật - Tổng quan hệ thống điều khiển - Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển - Xác định thành phần thông số/yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển Thiết kế hệ thống điều khiển - Mơ hình hóa hệ thống truyền động cho chuyển động - Phân tích, mơ phỏng, xác định thông số hệ thống điều khiển Xây dựng vẽ mạch điện phần mềm điều khiển - Xây dựng mạch - Xây dựng hàm lô gic điều khiển phần mềm điều khiển Mô nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển - Tự chọn, sử dụng SimMechanics, … 145 Đề Số Gd Gn d3 h vx d8 L L1 L2 (kg) (kg) (mm) (mm) (m/ph) (m/ph) (mm) (mm) (mm) (mm) lh (h) ĐT tải 70 200 200 L/4 2,0 5,0 150 1300 1000 700 18000 ÊM 70 195 180 nt 2,2 5,0 140 1300 1000 700 18000 VĐN 70 190 160 nt 2,4 5,0 130 1300 1000 700 18000 VĐV 70 185 150 nt 2,6 5,0 120 1250 950 650 18500 70 180 140 nt 2,8 5,0 110 1250 950 650 18500 VĐN 70 175 130 nt 2,9 5,0 100 1250 950 650 18500 VĐV 70 170 120 nt 3,0 5,0 150 1200 900 600 19000 60 165 110 nt 3,2 5,0 140 1200 900 600 19000 VĐN 70 160 100 nt 3,4 5,5 130 1200 900 600 19000 VĐV 10 70 155 200 nt 3,6 5,5 120 1150 850 550 19500 11 60 150 180 nt 3,8 5,5 110 1150 850 550 19500 VĐN 12 60 145 160 nt 4,0 5,5 100 1150 850 550 19500 VĐV 13 60 140 150 nt 4,2 5,5 150 1100 800 500 20000 14 60 135 140 nt 4,4 5,5 140 1100 800 500 20000 VĐN 15 60 130 130 nt 4,6 5,5 130 1100 800 500 20000 VĐV 16 60 120 120 nt 4,7 5,5 120 1050 850 650 25000 VĐN 17 60 110 110 nt 4,8 6,0 110 1000 800 600 25000 VĐV 18 60 100 100 nt 4,9 6,0 100 980 780 580 25000 19 50 90 200 nt 5,0 6,0 150 960 760 560 30000 VĐN 20 50 90 180 nt 4,5 6,0 140 940 740 540 30000 VĐV 21 50 90 160 nt 4,6 6,0 130 920 720 520 30000 22 50 90 150 nt 4,7 6,0 120 900 700 500 35000 VĐN 23 40 90 140 nt 4,8 6,0 110 880 680 480 35000 VĐV 24 40 90 130 nt 4,9 6,0 100 860 660 460 35000 ÊM ÊM ÊM ÊM ÊM ÊM ÊM 146 ĐỀ 2: THIẾT KẾ ROBOT SCARA BẬC TỰ DO I II Số liệu cho trước: Tải trọng … kg Tầm với … m Độ xác lặp: (x, y) = … mm, (z) = … mm Vận tốc cực đại khâu tác động cuối … Gia tốc cực đại khâu tác động cuối … Nội dung thực hiện: Phân tích ngun lý thơng số kỹ thuật hệ thống điều khiển - Tổng quan hệ thống điều khiển - Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển - Xác định thành phần hệ thống điều khiển Thiết kế hệ thống điều khiển - Mơ hình hóa xác định hàm truyền - Đánh giá tính ổn định hệ thống - Mơ phân tích, đánh giá tiêu kỹ thuật hệ thống - Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển: cảm biến, thiết bị điều khiển, cấu chấp hành - Thiết kế sơ đồ mạch điện mạch điều khiển (1 A0) Lập trình điều khiển - Lập trình điều khiển robot (1 chương trình điều khiển) - Lập trình mô chuyển động (1 chương trình mô Simmechanics, …) 147 BẢNG SỐ LIỆU CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Độ xác lặp Đề Tải Tầm trọng với Vận tốc lớn Hành trình trục z (mm) (kg) (mm) Chu kỳ thời gian Tốc độ tổng (x, y) Khâu Khâu Chú ý Khâu z (mm) (mm) (giây) hợp (°/giây) (°/giây) (mm/giây) (mm/giây) 10 600 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 8780 0,29 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 20 600 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 8780 0,29 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 10 700 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 9570 0,29 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 20 700 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 9570 0,29 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 10 850 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 11480 0,31 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 20 850 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 11480 0,31 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 10 1000 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 11390 0,31 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 20 1000 200, 300, 400 ±0,02 ±0,01 450 667 2780 11390 0,31 (với tải 2-kg) DENSO_HM-G_Series 350 200, 320 ±0,015 ±0,01 720 720 2000 7200 0,35 (với tải 2-kg) DENSO_ HS-G_Series 10 450 200, 320 ±0,02 ±0,01 450 720 2000 7200 0,35 (với tải 2-kg) DENSO_ HS-G_Series 11 550 200, 320 ±0,02 ±0,01 450 720 2000 7200 0,35 (với tải 2-kg) DENSO_ HS-G_Series 12 400 160 ±0,01 ±0,01 672 780 1120 7000 0,39 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 13 180 120 ±0,01 ±0,01 533 480 1013 2600 0,35 (với tải 1-kg) TOSHIBA_TH_Series 14 250 120 ±0,01 ±0,01 540 540 1120 3530 0,41 (với tải 1-kg) TOSHIBA_TH_Series 15 350 120 ±0,01 ±0,01 337,5 540 1120 3240 0,41 (với tải 1-kg) TOSHIBA_TH_Series 148 16 450 150 ±0,01 ±0,01 600 600 2000 7300 0,30 (với tải 1-kg) TOSHIBA_TH_Series 17 550 150 ±0,01 ±0,01 375 600 2000 6200 0,30 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 18 10 650 200 ±0,01 ±0,01 340 600 2050 7520 0,31 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 19 20 850 200 ±0,01 ±0,01 300 420 2050 8130 0,39 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 20 20 1050 200 ±0,01 ±0,01 300 420 2050 9150 0,39 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 21 20 1200 200 ±0,03 ±0,02 240 330 1800 7900 0,57 (với tải 2-kg) TOSHIBA_TH_Series 22 550 150 ±0,015 ±0,01 375 600 2000 6210 0,29 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THP_Series 23 10 700 150 ±0,03 ±0,02 340 600 2050 7800 0,35 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THP_Series 24 10 500 150 ±0,01 ±0,015 450 450 2000 6300 0,45 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 25 10 600 150 ±0,01 ±0,015 450 450 2000 7100 0,45 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 26 10 700 150 ±0,01 ±0,015 450 450 2000 7900 0,50 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 27 10 800 300 ±0,02 ±0,015 187,5 217,5 2000 4300 0,47 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 28 10 900 300 ±0,02 ±0,015 187,5 217,5 2000 4600 0,48 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 29 10 1000 300 ±0,02 ±0,015 187,5 217,5 2000 5000 0,48 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 30 10 1200 300 ±0,05 ±0,03 187,5 217,5 2000 5700 0,58 (với tải 2-kg) TOSHIBA_THL_Series 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bộ môn GCVL&DCCN ĐHBK Hà Nội, Hướng dẫn thiết kế hệ thống khí cho máy CNC, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2014 Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 3.Nguyễn Quang Hồng, Matlab & Simulink cho kỹ sư, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2021 4.Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động Cơ khí - Tập 1,2, NXB Giáo Dục, 2018 5.PMI ballscrews catalog, Precision motion industries, INC, https://www.pmiamt.com/en/product/series/external-ball-series/fdwc 6.Linear guideway, Precision motion industries, INC, https://feyc.eu/download/catalogos/lineal/pmi/PMI%20Linear%20Guide%20MSA.pdf 7.PMI General Catalog, https://pdf.directindustry.com/pdf/pmi/ball-screws/53626637481.html 8.Website hãng https://www.pmi-amt.com/en 9.Chọn động cơ: Từ khóa “6000M inverter http://www.mediafire.com/file/ogsl9tnbbety7p4/6000M Inverter_and_Motor_manual.pdf/file and motor manual” 10 Lựa chọn khớp nối : http://www.alibaba.com/showroom/resilient-couplings.html 150