THÍ NGHIỆM cơ sở tự ĐỘNG

Bộ u ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM C Trong thí nghiệm sinh viên khảo sát ả p ứng pứ c a vào k t thu thập c từ p ứng bao gồ pứ bê ì DC ẽ c nhận dạng Mơ hình nhận c l ều khiển sau c Ngồi ra, thí nghiệm khảo sát DC p ứng nấ ể từ ó Mục tiêu sau hồn thành thí nghiệm này:  Bi t cách xây dựng mô phỏ ì ệ pứ pứ  ậ ì DC p ứ r ệ DC Dựa p ứng pha, ể thi t k b i l l i DC ể ả nh pứ T 2.1 áp ứ Đ p ứng Tín hiệ t Xét m ệ n tính với ngõ vào sóng sine Trong lý thuy ều khiển ta bi t rằ p ứng ngõ r ũ l sóng sine có t n s bê p Hình Tỉ s giữ b ê ngõ vớ b ê ngõ vào ẽ ổi theo t n s c a sóng sine Đ lệch pha sóng sine vào ệ r ũ p ụ thu c vào t n s ó 2Ar 2Ac t Hình 1: Tín hiệu ặt sine vớ áp ứng sine 1/14 u Bộ ện- ện tử - H Bác K oa PHCM (1) p ứng ngõ có dạng: y(t )  Ac sin(t  c ) ó, ê – K oa r (t )  Ar sin(t  r ) Giả sử tín hiệu vào có dạng: K ộ ị ĩ G ( j )  (2) : Ac Ar (3) lệch pha ngõ ngõ vào là: G ( j )  c  r  3600 3600 t  .t 2 T 2.2 áp ứng t n s hệ th ng bậc nhấ đ i vớ đ (4) vào hình sine Hàm truyền c a hệ th ng bậc có dạng: G(s)  Y (S ) K  R( S )  s  r ó, R(s) l DC  s th i gian l (5) Đ i với ngõ vào hình sine: r (t )  Ar sin(t ), Đ pứ r r Y ( s)= Gả là: l : ằ bê (7) r p ẳ p ứ , pứ y(t )  Ar G( j ) sin(t  c ), c  G( j ) , ừp rì G( j ) â lê ệ R r r Đ theo hà pl  ệ bậ ấ (5), : G( j )  K   1 2 l G( j ) ấ l x lập ệ (8) ệ ngõ ũ ó pha rễ ó hình sine biên l G( j ) G( j ) ó pha G( j ) ó ể b ể , G( j )   arctan( ) L( )  20log  G( j )  l i (6) KAr  s  1  s    G ngõ ra, K l Ar s  2 R( s)= ề ự ổi Laplace c a ngõ t bi bể ễ bằ ị ễ (9) : (10) 2/14 u Bộ Đ pứ bể ộ ệ – K oa bậ ện- ấ ện tử - H Bác K oa PHCM Hình Hình áp ứng tần số hệ bậc ừbể pha -900 2.3 ô hì h độ ì  ấ rằ +∞ ì l bằ -20 / rễ D DC rì b Hình M Hình ì ộ DC Các tham s c a hệ th ng bao gồm: Ra ện trở ph n ứng La ện cảm ph n ứng J mơ men qn tính c a trục b hệ s ma sát nhớt KT s mô men xoắn Kb s sức phả ện (EMF) 3/14 u Bộ DC Hàm truyền c G ( s)= D ó, G( s)= ắp x p lạ r ó, K ằ  ệ ả DC ó l ện- ện tử - H Bác K oa PHCM : ện áp U ngõ t ể xấp xỉ ( s) KT  U ( s) JRa s  (bRa  KT Kb ) G( s)= l – K oa ( s) KT  U ( s) JLa s  (bLa  JRa ) s  (bRa  KT Kb ) , r ề ộ ỏ : ó (11) ể bỏ ấp (12) ể ó ạng (5): KT /(bRa  KT Kb ) ( s)  U ( s)  JRa /(bRa  KT Kb ) s  DC (13) ơ: KT (bRa  KT Kb ) (14) ơ: JRa (bRa  KT Kb ) (15) III M 3.1 Ph n p ứ p ứ r â r b FPGA c a Altera có khả ă Real-time Windows Target với   Digital Input / Digital Output: DI / DO  Encoder: kênh encoder x4  Điều r ng xung (PWM): ê l   p â c ả Hì r ó, b C104C RD l ệ Bo mạch PC104CARD xây dựng tảng p với máy tính thông qua ph n mềm Matlab/ Simulink/ ă sau:  l G I p :4 ê 10b – 10V D C 12b p – 2V ổ r ệ b E ệ x ề r ó ệ Pulse p ị ứ 24 DC Dir ẽ ề r ể : p ấp r ó TPWM l 0.1% ả 0.1 DC 12b p :3 ê Đ DC ụ ả 400 x / ề Đệ p â rị r Dr ề r x r ẽ bằ – 1000) , TPWM * 24 /1000 ứ p â ả 4/14 u Bộ   x ệ ị r r 3600) r ị ẽ ộ /p 4x400 r l p (AO) rị l Kê ứ ấ x ấ r x ấ r rị – rp , ê ứb x ấ r rị 00 – 10 l I p r x C l ề ể ID l ê ụ Hì – K oa x ị ện- ện tử - H Bác K oa PHCM p encoder x4, ó 1600 x r rị ị r rị – ứ –2 ứ ậ ệ ề ể ẽ ụ r p ầ t p p lệ p ĩ l ệ ơ rị , ê rpm – 1000 ị r l ểx ấ r ệ ề b ệ b ệ h Ph n mềm sử dụng b Real-time Windows Target C ụ R ló ả ă p ứ bê ì l lê p ứ   imulation -> C p ỏ l r p Hì Hì r l ự ề l b/ p p ì ự Để b ê ệ b rì ị ự ì ấ bê ị , r bể , l / l l r ể p p p p ỏ : ụ l -> Real-Time Workshop -> Build Model (ho Incremental Build ể b ê ị ì bể r l b p r ê p ả file simulink ề   ệ C l r ấ r - C ể 5/14 u Bộ  ì l ì p - R Run M Hì Hì – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM ứ g l ộ C bể R Connect To Target ì u ặt t ể Incremental Build t ố p ầ số p 6/14 u Bộ ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM IV C h đ c h củ hệ h ậc Để thực t t thí nghiệm lớp, sinh viên c n chu n bị r ph n lý thuy t thực mơ máy tính Giả sử ê ì ó r ề K  số thứ tự nhóm,   10 l ự ệ b sau ể ậ ứ (5) với: K  này: a) l ì l Hì b) C bê ó bằ 10, 0.01 r / c) C p ỏ d) Mở p ểx pứ ,x ịnh tỉ s b ê ữ ệ r ệ t ị rễ p  ữ ệ bằ t Ac / Ar , x e) Ghi lại k t vào Bảng Lưu ý: ê ộ tín hiệu phải ược tính cách chia khoảng cách giá trị lớn nh cho giá trị trung bình có th xác ịnh xác scope f) L p lạ b ớc b) e) với t n s lạ r ảng 1, b ê ữ ê bằ 10 d n: r , l Hình C C 0.005 l Hình 7, Simulink mô ph t thông s cho kh i Sine Wave b ê t thông s mô phỏ Chạy mô phỏng, mở Scope ể x Hình K 5 ả ì 10 ộ DC n s 0.01rad/s Stop time = 2000, p ứng ngõ tín hiệ Sample time = Hình 7/14 Bộ Hình áp ứng bê ó bằ u v t ộ – K oa ệu ện- v o ộ theo trụ ể ì bê c pứ r 35.4, ó: Ac / Ar  35.4/10  3.54  11 dB , Hình Zoom trục Y tì ê ện tử - H Bác K oa PHCM DC Hình hình vẽ ta có rị ả ộ ngõ ó theo trụ X ể ì lệch pha c a tín hiệ lệch pha: t  8s    4.6 , rị ả Hình 10 Từ hình vẽ ta có 8/14 u Bộ ộ Hình 10 Zoom trục X – K oa tì ện- ện tử - H Bác K oa PHCM ộ lệch pha Thực hiệ ự cho t n s lại Bảng Lưu ý: ứng với tần số chọn lại tham số Stop time cho phù hợp t c ọ top t ằ ầ c u t ệu s Vẽ p ứng t n s b ê bode(G) Matlab ả pha vào Hình 11 Bảng Dữ liệu mơ ph c o áp ứng tần số tốc ộ ộ L n chạy T n s (rad/s) Ac / Ar Ac / Ar (dB) t ( s) 0.01 3.54 11 -8 0.025 0.05 0.075 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 lệ ẽ DC  -4.6 9/14 u Bộ ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM Hình 11 Vẽ áp ứng tần số hệ thống bậc h đ c h củ hệ h ậc L p lạ b ớc mô ụ 4.1 ê ì DC t â p â lý ởng Hình 12, ghi k t vào Bảng vẽ p ứng t n s vào Hình 13 Lưu ý: trị ê ộ vị tr ộ ố xứ qua trị ê t ộ ệc p a ữa t ệu ta p ả a v o trị t ệu v ov Hình 12 Simulink mô ph Bảng Dữ liệu mô ph L n chạy T n s (rad/s) 0.01 0.025 0.05 ì ộ DC c o áp ứng tần số vị tr Ac / Ar Ac / Ar (dB) ộ DC t ( s)  10/14 Bộ 0.075 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 u ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM Hình 13 Vẽ áp ứng tần số hệ thống bậc V T 5.1 áp ứ củ c độ độ D Trong ph n thí nghiệm ta DC l ện áp, ngõ t Các b a) b) c) d) ả pứ mơ hình bậc nhấ ng c thí nghiệm: Mở file motor_speed_response.mdl C bê sóng sine 7.2, 0.4 rad/s Biên dị rì ạy x ụ 3.2 Mở p ểx pứ ,x ịnh tỉ s b ê ữ tín hiệu Ac / Ar , x ị rễ p  ữ ệ bằ r tín hiệ t t 11/14 u Bộ ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM e) Ghi lại k t vào Bảng Lưu ý: ê ộ tín hiệu phả ược tính cách chia khoảng cách giá trị lớn nh cho giá trị trung bình có th xác ịnh xác scope f) L p lạ b ớc d) với t n s lạ r Bảng 3, b ê ữ ê bằ 7.2 Bảng Dữ liệu t ệ c o áp ứng tần số tốc ộ ộ L n chạy T n s (rad/s) 0.4 0.6 0.8 8 10 10 20 áp ứ củ độ Ac / Ar Ac / Ar (dB) t ( s) DC  D Trong ph n thí nghiệm ta ả DC vớ l ện áp, ngõ vị r Mở file motor_pos_response.mdl L p lạ lại k t vào Bảng pứ ì b ớc thí nghiệ bậc hai r 5.1 ghi Lưu ý: trị ê ộ vị tr ộ ố xứ qua trị ê t ộ ệc p a ữa t ệu ta p ả a v o trị t ệu v ov Ta có th ch nh khối Gain SCALE ( ì t ng 1) tro ì s u việc so sánh nh tín hiệu dễ N t ay ổi SCALE sau tính t số ê ộ phải nhớ c a c o CALE ta t ay ổi hệ số ch qua sát thị Scope cho dễ Bảng Dữ liệu t ệ c o áp ứng tần số vị tr L n chạy T n s (rad/s) 0.4 0.6 0.8 Ac / Ar Ac / Ar (dB) ộ DC t ( s)  12/14 Bộ 5.3 Kh 8 10 10 20 đáp ứng nấc c độ độ u ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM D Trong ph n thí nghiệm ta x ị p ứng nấc DC, ó x l i K th i  (th i gian tạ ó p ứng hệ th ng 63% giá trị xác lập) Các b a) b) c) d) e) ịnh c thí nghiệm: Mở file motor_step_response.mdl Thay ngõ vào kh i Step với giá trị t (final value) 7.2 Biên dị rì ạy Mở p ểx pứ ,x ịnh th i hằ l i DC L p lạ b b n d) cho giá trị lại Bảng Bảng Dữ liệu t ệ c o áp ứng tốc ộ ộ DC theo th i gian vớ ện áp ầu vào khác Đ ện áp 7.2 9.6 12 14.4 16.8 L n chạy T xác lập (vịng/phút) K  Giá trị trung bình 13/14 Bộ u ộ – K oa ện- ện tử - H Bác K oa PHCM Báo cáo thí nghiệm Họ tên: Nhóm: Từ bả p ứng t n s ì c bê l i DC s th i gian c a hệ th ng r lệ ả ả 4, ẽ biể p r r p, x ị r ng h p 5.1 5.2 ? Ngày: Đ d c (dB/dec) biể b ê xấp xỉ bao nhiêu? Nó có phù h p vớ d c c a hệ th ng bậc i vớ r ng h p 5.1 hệ th ng bậc hai i vớ r ng h p 5.2 hay không? Từ biể pha r p 5.1, ã x ịnh t n s tạ ó p ứng hệ th ng trễ pha so với tín hiệ t m t góc 450? Giải thích m i liên hệ c a t n s với s th i gian c a hệ th ng? Dự s này? ề l i c a hệ th ng tín hiệ t có t n s rấ ? Đ trễ p i với t n So sánh s th l i DC r ng h p 5.1 5.3 ? 14/14 ... tần số hệ thống bậc V T 5.1 áp ứ củ c độ độ D Trong ph n thí nghiệm ta DC l ện áp, ngõ t Các b a) b) c) d) ả pứ mơ hình bậc nhấ ng c thí nghiệm: Mở file motor_speed_response.mdl C bê sóng sine... H Bác K oa PHCM D Trong ph n thí nghiệm ta x ị p ứng nấc DC, ó x l i K th i  (th i gian tạ ó p ứng hệ th ng 63% giá trị xác lập) Các b a) b) c) d) e) ịnh c thí nghiệm: Mở file motor_step_response.mdl... / Ar Ac / Ar (dB) t ( s) DC  D Trong ph n thí nghiệm ta ả DC vớ l ện áp, ngõ vị r Mở file motor_pos_response.mdl L p lạ lại k t vào Bảng pứ ì b ớc thí nghiệ bậc hai r 5.1 ghi Lưu ý: trị ê ộ