GIÁO TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN pptx

GIÁO TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG 5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ 65 Tên học phần : Tự động điều chỉnh TĐĐ Bộ môn phụ trách GD : Truyền động điện Mã học phần :13104 Loại học phần : IV Khoa phụ trách : Điện - ĐTTB Tổng số tín chỉ : 4 TS tiết Lý thuyết Thực hành Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học 90 75 15 0 x 0 Điều kiện tiên quyết Sinh viên phải học và thi đạt các môn : Lý thuyết mạch , Cơ sở truyền động điện, Lý thuyết điều khiển , Điện tử công suất , Mô hình hóa thiết bị điện ,Kỹ thuật đo trước khi học môn này Mục tiêu của học phần Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các mạch vòng điều chỉnh trong hệ thống truyền động điện , phương pháp xây dựng các hàm truyền của các bộ điều chỉnh , các kiến thức về vấn đề điều chỉnh nhiều động cơ , hệ truyền động vị trí và thích nghi trong truyền động điện hiện đại Nội dung chủ yếu - Những vấn đề cơ bản khi xây dựng một hệ thống truyền động điện hiện đại - Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện một chiều - Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện không đồng bộ ba pha - Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện đồng bộ - Hệ truyền động nhiều động cơ - Hệ truyền động nhiều vị trí - Hệ truyền động thích nghi Tên chương mục Phân phối số tiết TS LT BT TH KT Chương 1 : Những vấn đề cơ bản khi xây dựng hệ điều chỉnh tự động TĐĐ 8 8 1.1 Khái niệm và phân loại 0,5 1.2 Những vấn đề chung khi thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh truyền động điện 1 1.3 Độ chính xác của hệ điều chỉnh tự động trong chế độ xác lập và tựa xác lập 1 1.4 Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh số của truyền động điện 1 Chương 2 : Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ một chiều 13 12 1TN 1 2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện. 2.1.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện. 0,5 2.1.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động động cơ. 1 2.1.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện có tính đến ảnh hưởng của sức điện động động cơ. 1 4 2.1.4 Tổng hợp mạch vòng dòng điện có tính đến vùng gián đoạn của dòng điện phần ứng. 1 2.1.5 Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng xung dòng. 2 2.1.6 Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi có khâu tiền chỉnh phi tuyến. 2 2.2 Tổng hợp hệ thống truyền động điều chỉnh tốc độ. 2.2.1 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh tốc độ tỉ lệ. 1 2.2.2 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh tốc độ tích phân tỉ lệ PI. 1 2.2.3 Hệ thống điều chỉnh tốc độ khi không có mạch vòng dòng điện. 1 2.2.4 Hệ thống điều chỉnh tốc độ điều chỉnh hai thông số. 1.5 Chương 3 : Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ. 12 11 1TN 1 3.1 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ. 1 3.2 Mạch vòng dòng điện stato. 1 3.3 Điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ không đồng bộ. 1 3.4 Điều chỉnh điện trở mạch roto động cơ không đồng bộ. 1 3.5 Điều chỉnh công suất trượt bằng hệ nối tầng . 1 3.6 Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ. 4 3.4.1 Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi. 1 3.4.2 Luật điều chỉnh từ thông không đổi. 1 3.4.3 Luật điều chỉnh tần số trượt không đổi. 1 3.4.4 Điều chỉnh tần số -điện áp động cơ không đồng bộ. 1 3.7 Điều chỉnh trực tiếp momen. 2 Chương 4 : Điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ điện đồng bộ 8 7 1 4.1 Phân loại hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ. 0,5 4.2 Điều chỉnh tốc độ TĐĐđộng cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn áp 1.5 4.3 Truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên. 1.5 4.4 Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền động động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn dòng 1,5 4.5 Hệ truyền động động cơ truyền động điều khiển số. 2 Chương 5 : Hệ truyền động nhiều động cơ 9 8 1 5.1 Yêu cầu công nghệ với hệ truyền động nhiều động cơ. 1 5.2 Đặc tính công nghệ hệ truyền động nhiều động cơ ổn định và đồng bộ tốc độ. 1 5.3 Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ truyền động nhiều 1 5 động cơ với nguồn cấp chung cho truyền động. 5.4 Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ truyền động nhiều động cơ với nguồn cấp riêng cho từng động cơ. 1 5.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ và sức căng bằng điều chỉnh từ thông với nguồn cung cấp chung. 1 5.6 Điều chỉnh tốc độ động cơ và sức căng bằng điều chỉnh điện áp phần ứng với nguồn cung cấp riêng. 1,5 5.7 Điều chỉnh sức căng băng tải thông qua điều chỉnh momen. 1,5 Chương 6 : Hệ truyền động điều chỉnh vị trí 7 7 4.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí. 1 4.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính. 1 4.3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian. 1 4.4 Các tính chất của hệ điều chỉnh vị trí trong thực tế. 1 4.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi. 1 4.6 Hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc trong chế độ bám. 1 4.7 Sai lệch của hệ thống truyền động bám khi có tác động của nhiễu loạn phụ tải. 1 Chương 7 : Hệ thống truyền động điện điều chỉnh thích nghi 7.5 4.5 1 7.1 Khái niệm chung. 0.5 7.2 Cấu trúc mạch điều chỉnh thích nghi. 0,5 7.3 Nhận dạng các tham số của hệ thống truyền động điện. 1 7.4 Hệ truyền động một chiều với mạch vòng dòng điện thích nghi. 1,5 7.5 Hệ truyền động một chiều với mạch vòng điều chỉnh tốc độ thích nghi. 1,5 7.6 Hệ truyền động điện mạch vòng vị trí điều chỉnh thích nghi. 1,5 Nhiệm vụ của sinh viên: Lên lớp đầy đủ và chấp hành mọi quy định của Nhà trường. Giáo trình và tài liệu tham khảo 1. Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Phạm Quốc Hải – Dương Văn Nghi Điều chỉnh tự động truyền động điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2002 2. Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền -Truyền động điện Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2004 3. Nguyễn Phùng Quang – Andreas Dittrich - Truyền động điện thông minh Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002 4. Nguyễn Phùng Quang - Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha Nhà xuất bản giáo dục 1998 Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Thi viết hoặc thi vấn đáp. - Sinh viên phải bảo đảm các điều kiện theo Quy chế của Nhà trường và của Bộ. Thang điểm : Thang điểm chữ A,B,C,D,F. 6 Điểm đánh giá học phần: Z=0,4X+0,6Y. CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN KHI XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1. Khái niệm & phân loại hệ điều chỉnh tự động truyền động điện 1.1.1. Mục tiêu khi tổng hợp hệ TĐĐCTĐĐ Đảm bảo giá trị của đại lượng được điều chỉnh theo yêu cầu kỹ thuật (const hoặc var) không hoặc ít chịu ảnh hưởng bởi tác động của các nhiễu loạn lên hệ. 1.1.2. Cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ Sơ đồ cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ được thể hiện một cách tổng thể trên hình 1.1, nó bao gồm: Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ. + Khối tạo tín hiệu cho trước (đặt trước), tín hiệu điều khiển hệ thống, nó quyết định giá trị hoặc khoảng thay đổi của đại lượng được điều chỉnh. + Khối đo lường ĐL có chức năng đo và biến đổi đại lượng được điều chỉnh sang dạng (thường là điện áp, xung, số) thuận tiện cho việc so sánh với tín hiệu đặt trước, tức là phản ánh trung thực sự biến động của đại lượng được điều chỉnh ở dạng điện áp. + Khối so sánh tín hiệu đặt trước với tín hiệu phản hồi tạo ra tín hiệu sai lệch tác động đến bộ điều khiển R; + Chức năng của bộ điều chỉnh R là xử lý tín hiệu sai lệch theo luật điều khiển được chọn trước nhằm đảm bảo tính ổn định và chất lượng của hệ thống. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh R trực tiếp đưa tới điều khiển bộ biến đổi. + Nguồn cấp trực tiếp cho đ/cơ M lấy từ bộ biến đổi BĐ. Chúng có thể là bộ chỉnh lưu có điều khiển, bộ biến tần (trực tiếp hoặc gián tiếp), bộ biến đổi điện áp xoay chiều, bộ băm xung điện áp…. Chức năng của bộ BĐ là biến đổi dạng năng lượng điện sang dạng tương thích với loại đ/cơ, đồng thời tín hiệu ra của nó phải chịu tác động của tín hiệu điều khiển (mang thông tin điều khiển), nó chính là tác động điều chỉnh gửi đến cơ cấu điều chỉnh của đối tượng; + Đối tượng điều khiển của hệ - Động cơ truyền động M lai máy sản xuất Mx. Động cơ M có thể là một chiều, không đồng bộ, đồng bộ và các loại đ/cơ bước. Đại lượng được điều chỉnh của nó có thể là mômen, dòng điện, tốc độ quay, góc quay (vị trí của rotor) + Các nhiễu loạn tác động lên hệ thường là: Mômen cản, điện áp nguồn, t 0 C …. 7 Trong thực tế để đảm bảo chất lượng của hệ, thường phải sử dụng một số mạch vòng điều chỉnh, tức là có tín hiệu phản hồi của một hay nhiều đại lượng cần được điều chỉnh trong hệ. Ngoài ra có thể đưa vào hệ một vài khâu khác như: Mạch lọc; Hạn chế… 1.1.3. Phân loại hệ TĐĐCTĐĐ - Theo động cơ thực hiện: DC, AC, step motor… - Theo dạng tín hiệu điều khiển: Analog, Digital & A-D - Theo thuật điều khiển : Thích nghi, véctơ, mờ, noron hay kết hợp… - Theo luật thay đổi của tín hiệu đặt trước: Không đổi, thay đổi tuỳ ý, theo chương trình. - Theo số lượng tín hiệu đặt trước (hay theo số mạch vòng): 1 hoặc nhiều. - Theo kiểu sơ đồ cấu trúc: Kiểu nối cấp; Kiểu nối tiếp; Kiểu dùng chung bộ điều khiển cho 2 mạch vòng. 1.2. Những vấn đề chung khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện Khi thiết kế hệ tự động điều chỉnh TĐĐ cần phải đảm bảo các yêu cầu đặt ra, cụ thể là: - Yêu cầu về công nghệ; - Yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng ở chế độ động và tĩnh; - Yêu cầu về tính kinh tế. Trong quá trình thiết kế các hệ tự động điều chỉnh TĐĐ chúng ta thường gặp 3 dạng bài toán tổng hợp hệ: - Bài toán tổng hợp chức năng dùng trong trường hợp đã biết cấu trúc và khoảng thay đổi tham số của bộ điều khiển, cần xác định luật điều khiển của bộ điều chỉnh. - Bài toán tổng hợp tham số dùng trong trường hợp đã biết cấu trúc và lượng tác động của tín hiệu vào, cần phải xác định tham số của bộ điều khiển. - Bài toán tổng hợp cấu trúc - tham số thực hiện khi biết qui luật biến thiên của các tín hiệu vào, ra của từng phần tử, cần xác định cấu trúc của hệ và tham số của các bộ điều khiển. * Để giải quyết 3 bài toán trên, ứng với các hệ khác nhau thì phải sử dụng các phương pháp khác nhau, ví dụ: - Đối với hệ đơn giản ta dùng phương pháp đặc tính tần số, phương pháp phân bố nghiệm, phương pháp các hàm chuẩn modul tối ưu hoặc tối ưu đối xứng; - Đối với hệ phức tạp ta dùng phương pháp không gian trạng thái, dùng máy tính số với các phần mềm chuyên dụng; - Đối với hệ điều khiển số tuy có đặc thù riêng về mô tả toán học, nhưng phương pháp tổng hợp hệ về cơ bản cũng như phương pháp tổng hợp hệ liên tục; - Đối với hệ phi tuyến cần dùng phương pháp riếng. 1.3. Tính chính xác của hệ tđđctđđ - Với bất kỳ hệ TĐĐCTĐĐ nào cũng đòi hỏi: Đại lượng được điều chỉnh phải bám theo chính xác tín hiệu điều khiển trong cả chế độ xác lập, tựa xác lập và quá độ, tức là: + Trước tiên hệ phải ổn định (chỉ tiêu quan trọng số 1) + Sau đó hệ phải đảm bảo độ chính xác (chỉ tiêu quan trọng số 2). - Dựa theo cơ sở nào để đánh giá tính chính xác? Tính chính xác được đánh giá trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh, mà chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: + Sự biến thiên của tín hiệu đặt (cho trước) sẽ gây ra sai lệch trong quá trình quá độ và chế độ xác lập. Đôi khi có thể gây mất ổn định cho hệ. 8 + Ma sát tĩnh, khe hở, sự trôi điểm không, sự già hoá chỉ gây ra sai lệch trong chế độ xác lập. - Biết sai lệch phải xử lý ra sao? Trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh ta có thể chọn các bộ điều chỉnh, các mạch bù thích hợp để nâng cao tính chính xác của hệ. 1.3.1. Các hệ số sai lệch: Hình 1.2. Sơ đồ khối a); Các đặc tính quá độ b). F 0 (P) Hàm truyền mạch hở TM Thiết bị công nghệ R , r (t) Tín hiệu điều khiển C , c(t) Tín hiệu ra E , e = R - C = r-c Sai lệch điều chỉnh N i là các nhiễu loạn tác động lên hệ thống )(1 )( )( )().()().()( 0 0 1 pF pF pF pNpFpRpFpC n i ii + = += ∑ = F i (p) hàm truyền đối với các nhiễu loạn Dẫn dắt từ sơ đồ khối đơn giản (Hình 1.2) và nhận được hàm sai lệch điều chỉnh e (t) = R(t) - C(t) ở dạng chuỗi : )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )()( )()( 10 1 11110 2 2 210 tA td tNd C dt tdN CtNC td tNd C dt tdN CtNC td tRd C td tRd C dt tdR CtRCte i n i iiNn n NnnNn i i i iNiNN i i n ++++ +++++++= (1.3) Trong đó A(t) là giá trị thặng dư có thể coi A(t) ≈0 Khi biết trước R(t) và các nhiễu loạn tác động N i (t) thì ta có thể xác định được sai lệch e(t) nếu tính toán được các hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt và theo các nhiễu. Nếu tất cả các hệ số sai lệch đều bằng không, thì hệ thống đảm bảo chính xác tuyệt đối. Thực tế chúng ta chỉ kiểm soát được tín hiệu R(t) và không thể kiểm soát được một cách dầy đủ và hoàn toàn các nhiễu loạn N i . Vì vậy thường quan tâm đến 3 hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt trước: C 0 – Sai lệnh vị trí (thành phần tỷ lệ với R(t); C 1 – Sai lệnh tốc độ (thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 1 của R(t); C 2 – Sai lệnh gia tốc(thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 2 của R(t); * Có 2 cách tính các hệ số sai lệch: a/ Từ hàm truyền F e (P) được suy ra từ (1.3) : 9 F e (p) = (C 0 + C 1 p + C 2 p 2 + C i p i )R(p) Sau đó các hệ số sai lệch điều chỉnh sẽ được xác định bằng cách lấy các giới hạn như sau : { } [ ] [ ] [ ]       −=       −−=       −= = ∑ → → → → k ke i pi ep ep ep pCpF p C pCCpF p C CpF p C pFC )( 1 lim )( 1 lim )( 1 lim )(lim 0 10 2 02 001 00 (1.4); b/ Từ mối quan hệ giữa hai hàm truyền F e (P) và F(P) đối với tín hiệu đặt ở dạng tỷ số giữa 2 đa thức theo toán tử Laplac: F e (P)= E(P)/R(P) = [R(P)-C(P)] / R(P) = 1 – F(P) thay vào (1.4) và nhận được kết quả sau: C 0 = 1 – b 0 ; C 1 = a 1 – C 0 a 1 – b 1 ; C 2 = a 2 – C 1 a 1 - C 0 a 2 – b 2 … Nếu hệ có tất cả các hệ số sai lệch bằng không, thì hệ đó sẽ chính xác tuyệt đối. 1.3.2. Các tiêu chuẩn chất lượng đối với sai lệch: Để đánh giá một hệ thống TĐĐC có chất lượng tốt hay xấu người ta đưa ra một số tiêu chuẩn đối với các sai lệch sau đây: 1.3.2.1. Tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch (ISE): ∫ ∫∫ ∞∞ += T 0 T 22 0 2 dt)t(edt)t(edt)t(e Trong đó ta phải chọn T sao cho với t > T thì thành phần thứ 2 của biểu thức trên đủ nhỏ đến mức bỏ qua. Nếu tích phân trên đạt MIN thì hệ thống sẽ tối ưu. Đặc điểm của tiêu chuẩn ISE: Đánh giá các sai lệch lớn rất nặng, coi nhẹ các sai lệch nhỏ. Tiêu chuẩn ISE thường được dùng khi thiết kế hệ có yêu cầu cực tiểu năng lượng tiêu thụ. 1.3.2.2. Tiêu chuẩn tích phân của tích giữa thời gian và trị tuyệt đối của sai lệch (ITAE): MINdt)t(e.t 0 = ∫ ∞ thì hệ đó tối ưu Đặc điểm của tiêu chuẩn ITAE: Đánh giá nhẹ các sai lệch lớn ban đầu (vì thời gian tồn tại rất ngắn), còn các sai lệch nhỏ xuất hiện trong suốt quá trình tiếp sau thì bị đánh giá rất nặng. 1.3.2.3. Tiêu chuẩn tích phân của tích giữa thời gian với bình phương của sai lệch (ITSE): ∫ ∞ 0 2 dt)t(e.t Tiêu chuẩn này có kết luận tương tự tiêu chuẩn ITAE. 1.3.2.4. Ảnh hưởng của dạng ( luật thay đổi) tín hiệu đặt R(t) đến sai lệch e(t) a/ Hệ bậc không - Hệ hữu sai 10 m ' j j 1 0 n i i 1 K (1 T P) F (p) (1 T P) = = + = + ∏ ∏ → m ' 2 j 1 2 j 1 n m 2 ' 1 2 i j i 1 j 1 K K (1 T P) b P b P 1 K F(p) 1 a P a P (1 T P) K (1 T P) = = = + + + +××× + = = + + +××× + + + ∏ ∏ ∏ là hàm truyền hệ kín với phản hồi đơn vị. Như vậy hệ số sai lệch vị trí của hệ bậc không sẽ là: 0 0 0 K 1 c a b 1 0 1 K 1 K = − = − = ≠ + + . Vì vậy hệ hữu sai. Để giảm sai lệch tĩnh cần phải tăng K. b/ Hệ vô sai cấp 1- Hệ bậc 1 c/ Hệ vô sai cấp 2- Hệ bậc 2 1.3.3. Bù sai lệch tĩnh e ∞ ở hệ hữu sai Hệ rơi vào trạng thái hữu sai khi: - Hàm truyền hệ hở F 0 (P) có dạng hữu sai bậc không (đã xét ở 1.3.2.4a) - K của hệ bị suy giảm dưới mức yêu cầu; - K i của phần tử thứ i nào đó trong mạch chính của hệ sớm bị bão hoà. Vấn đề cần giải quyết là bằng cách nào để hệ bậc không có sai số trở thành hệ vô sai ? Có thể giải quyết vấn đề theo hướng tăng K của hệ đến giá trị yêu cầu (bằng cách tăng K của phần tử trong mạch chính của sơ đồ cấu trúc; Hoặc giảm K của khâu phẩn hồi). Kết quả của (1.3.2.4.a/) đã khẳng định hệ hữu sai với phản hồi đơn vị. Do vậy ta có thể tính chọn lại mạch phản hồi (Chắc chắn hệ số phản hồi phải nhỏ hơn 1). Cách tiến hành: - Giả định hệ số phản hồi là K z ; - Tính hàm truyền hệ kín F(P); - Lập biểu thức của hệ sai lệch vị trí C 0 ; - Tính K z từ điều kiện C 0 = 0. Kết quả K z = 1 - 1/K . Như vậy ngoài phản hồi đơn vị còn có thêm phản hồi dương 1/K, nhờ nó mà hệ trở thành vô sai. Một cách tương tự ta cũng xác định được quan hệ của các hằng số thời gian để hệ số sai lệch tốc độ cũng triệt tiêu, bằng cách : - Xuất phát từ điều kiện: b 1 =a 1 (khi C 0 đã bằng 0); - Thay K z = 1 - 1/K vào biểu thức vừa nhận được tính ra ΣT i ’ =ΣT i . * Lưu ý: Về sai lệch ở chế độ xác lập (khi hệ đảm bảo chính xác tuyệt đối C( ∞ )=R( ∞ )=K 1 ) trong 2 trường hợp: + Với hệ có phản hồi đơn vị thì E( ∞ )=0; + Với hệ có phản hồi thực tế thì E( ∞ )= K 1 /K ≠ 0 –Luôn tồn tại sai lệch cần thiết. 1.3.4. Bù sai lệch vị trí, sai lệch tốc độ và gia tốc ở hệ vô sai cấp 1 + Mục đích phải tìm hàm truyền khâu phản hồi (hoặc khâu hiệu chỉnh) để hệ không có sai lệch, tức là để C 0 =C 1 =C 2 =0. + Cách tiến hành tương tự 1.3.3. Các phương pháp bù tỏ ra khá đơn giản trong tính toán (lý thuyết). Song trong một số trường hợp cụ thể có thể gặp khó khăn trong giải pháp kỹ thuật (thực tế). 1.4. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp 1.4.1. Khái niệm mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp: * Thông thường các hệ TĐĐCTĐĐ có cấu trúc kiểu nối cấp (hình 1.10): 11 - Hệ có bao nhiêu bộ điều khiển thì có bấy nhiêu mạch vòng bao nhau; - Tín hiệu ra của bộ ĐC vòng ngoài sẽ là tín hiệu đặt trước của vòng trong tiếp theo. * Trình tự tổng hợp các bộ ĐC của hệ được thực hiện từ vòng trong cùng trở ra. Sau khi đã tổng hợp xong vòng trong cùng thì ta hoàn toàn có thể thay nó bằng khâu có hàm truyền tương ứng với F MC hoặc F DX (tuỳ theo sự lựa chọn tiêu chuẩn để tổng hợp), mà trong đó hằng số thời gian τ σ và các thông số khác đã được xác định. Đến đây ta lại tổng hợp mạch vòng tiếp theo, cứ như thế một cách tương tự cho đến hết . * Để tổng hợp các bộ ĐC của hệ TĐĐCTĐĐ ta thường dùng các phương pháp hàm chuẩn tối ưu: - Hàm theo tiêu chuẩn môdul tối ưu; - Hàm theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng; * Kết quả của việc tổng hợp mạch vòng điều chỉnh là tìm ra luật điều khiển của bộ ĐC (thường có dạng PID) và các thông số của nó, trong đó: - Luật P cho tín hiệu ra tỷ lệ thuận với tín hiệu vào (sai lệch E(P)) qua hệ số K P – Đây là tín hiệu quan trọng, vì nó đảm bảo tính tác động nhanh và độ chính xác của hệ. - Luật D cho tín hiệu ra tỷ lệ với vi phân theo thời gian của tín hiệu vào. Nhờ có sự thay đổi dấu của tín hiệu ra khi tín hiệu sai lệch có sự đổi chiều biến thiên mà nó hỗ trợ cho tín hiệu tỷ lệ khi e(t) tăng, làm suy giảm tín hiệu tỷ lệ khi e(t) giảm. Vì thế hệ sẽ tác động nhanh, nhưng không làm tăng độ quá chỉnh cũng như số lần giao động. - Luật I cho tín hiệu ra tỷ lệ với tích phân theo thời gian của tín hiệu vào, nó có ý nghĩa khi sai lệch rất nhỏ (trong vùng không nhạy) đến mức mà luật P không xử lý được, cũng như sự biến thiên của nó rất chậm mà luật D không cảm nhận được. Luật I đảm bảo độ chính xác tĩnh của hệ. * Để đơn giản cấu trúc của bộ ĐC trong hệ truyền động điện, cần thiết phải giảm cấp hàm truyền F 0 (P) của mạch hở (khi có thể) bằng cách bỏ qua các hằng số thời gian rất nhỏ (dưới 1ms), hoặc thay thế bằng thời gian tổng tương đương đối với các thời gian nhỏ (vài chục ms). Đối với thời gian được coi là lớn (từ 0,1 s trở lên) phải giữ nguyên. * Nếu hệ được tổng hợp theo tiêu chuẩn nào thì hàm truyền hệ kín sau tổng hợp sẽ có dạng hàm truyền của tiêu chuẩn đó. 1.4.2. Tổng hợp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn môdul tối ưu 1.4.2.1. Giới thiệu tiêu chuẩn Modul tối ưu * Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn Modul tối ưu có dạng sau: )12.1( P2P21 1 )P(F 22 MC σσ τ+τ+ = * Dạng đặc tính tần số đối với hệ kín thì khi ω → ∞ thì F(jω) → 0 khi ω → 0 (dải tần thấp) thì F(jω) → 1 * Dạng đặc tính quá độ: +Độ quá chỉnh 4,3% +Đặc tính quá độ đi qua giá trị đặt 1 khi t=4,7τ σ và 8,4τ σ * Đặc điểm: +Tiêu chuẩn này cho phép hiệu chỉnh lại đặc tính tần số ở vùng thấp và trung bình. + Không đảm bảo trước được tính ổn định của hệ khi sử dụng tiêu chuẩn này. Do đó sau khi ứng dụng tiêu chuẩn modul tối ưu phải kiểm tra lại tính ổn định của hệ. * Các bước tiền hành tổng hợp: + Tính hàm truyền của đối tượng mở rộng - hệ hở S 0 (p); + Đưa vào hệ khâu ĐC có hàm truyền chưa biết R(p); + Tính hàm truyền hệ kín F(p) và gán nó bằng vế phải của F MC (p) + Suy ra dạng hàm truyền R(p), tức là xác định luật điều khiển của bộ ĐC [ ] )13.1( 1)p(F)p(S 1 )p(R 1 MC0 − = − 12 [...]... sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều khi không có mạch vòng dòng điện Trong trường hợp nào thì không dùng mạch vòng dòng điện Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều khi có sự tham gia của mạch vòng dòng điện 33 CHƯƠNG 3 :TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3.1 Mô tả chung về động cơ không đồng bộ Nếu động cơ KĐB là đối xúng... thống điều chỉnh dòng điện kích từ như sau Khi tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện kích từ để điều chỉnh tốc độ động cơ gặp rất nhiều khó khăn do các thông số của mạch kích từ thay đổi rất mạnh khi điều chỉnh Điều chỉnh theo phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong các hệ truyền động công suất không đổi hoặc khi cần điều khiển đồng bộ tốc độ nhiều động cơ trên một dây chuyền công nghệ 2 Điều chỉnh. .. chiều khi E = 0 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện của động cơ điện một chiều khi E ≠ 0 Trình bày về bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng xung dòng Chứng minh rằng mạch vòng tốc độ của động cơ điện một chiều khi sử dụng bộ điều chỉnh PI là vô sai cấp 2 đối với tín hiệu điều khiển Chứng minh rằng mạch vòng tốc độ của động cơ điện một chiều khi sử dụng bộ điều chỉnh PI là vô sai cấp 1 đối với... này cho phép điều khiển độc lập từng vòng Cấu trúc điều chỉnh dòng điện được sử dụng rộng rãi nhất trong truyền động điện tự động được mô tả trên hình 2.1.c – Đó là cấu trúc nối cấp Trong đó, R i là bộ điều chỉnh dòng điện, Rω là bộ điều chỉnh tốc độ Mỗi mạch vòng có bộ điều chỉnh riêng và có thể được tổng hợp theo các tiêu chuẩn riêng 2.1.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sđđ của động cơ E Sơ... chúng Trong đó 1 là đặc tính điều chỉnh dòng điện trong vùng liên tục còn 2 là vùng dòng điện gián đoạn Như vậy trong vùng dòng điện liên tục bộ điều chỉnh nên có cấu trúc kiểu PI còn trong vùng gián đoạn bộ điều chỉnh có cấu trúc kiểu I và để hệ có thể đáp ứng được tính chất động tốt hơn thì hệ số khuyếch đại của bộ điều chỉnh phải tự động thay đổi 22 2.1.5 Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng... lọc, mạch điều khiển chỉnh lưu, sự chuyển mạch chỉnh lưu, phần ứng và xenxơ dòng điện - Rư : điện trở mạch phần ứng - Kcl : Hệ số khuếch đại của chỉnh lưu Trong trường hợp hệ thống truyền động điện có hằng số thời gian cơ học lớn hơn rất nhiều so với hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng thì ta có thể coi sức điện động của động cơ không ảnh hưởng đến quá trình điều chỉnh của mạch vòng dòng điện (tức... S0k(p) có hàm truyền của mạch kích từ : 1 + pTv 1 S 0 k ( p) = Rk (1 + pTk )(1 + pT sk ) 3 Điều chỉnh hai thông số Trong các hệ truyền động điện đặc biệt , cần điều chỉnh cả điện áp phần ứng và từ thông kích từ Ta có thể điều chỉnh lần lượt hoặc đồng thời Chí ý rằng khi điều chỉnh từ thông thì mô men cho phép của động cơ cũng sẽ giảm theo Một trong các phương án xây dựng cấu trúc hệ thống điều chỉnh hai... Điều chỉnh sức điện động Việc điều chỉnh sức điện động E của động cơ được đặt ra trong các hệ thống liên quan đến đến điều chỉnh sức căng trong các hệ thống trục quấn , trục tháo trong các dây chuyền công nghiệp giấy , dệt Để giữ được trị số sức điện động là một hằng số cần phải phối hợp điều chỉnh tốc độ và từ thông vì sđ đ là hàm của hai biến E = KΦω nên chắc chắn trong hệ thống điều chỉnh phải chưa... dòng điện 2.1.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong các hệ thống truyền động tự động cũng như các hệ chấp hành thì mạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản Bởi vì trong hệ thống truyền động một chiều và xoay chiều mạch vòng điều chỉnh dòng điện thực hiện các chức năng cơ bản sau: - Trực tiếp hoặc gián tiếp, xác định momen kéo của động cơ; 18 - Ngoài ra còn có chức năng điều. .. hoạt động chính xác , nhất là ở những vùng mà sđđ E thay đổi nhiều cần bù được ảnh hưởng của tín hiệu này đến đặc tính của khối phi tuyến F X Lợi thế của khâu điều chỉnh phi tuyến là không cần cảm biến chế độ của dòng điện và chuyển mạch điện tử 2.2 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 2.2.1 Tổng quan về hệ thống truyền động điện điều chỉnh tốc độ Trong thực tế thường gặp hệ thống truyền động điện điều chỉnh . thống truyền động điện hiện đại - Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện một chiều - Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện không đồng bộ ba pha - Điều chỉnh tự động. GIÁO TRÌNH ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG 5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ 65 Tên học phần : Tự động điều chỉnh TĐĐ Bộ