Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC Giảng Viên hướng dẫn TS Dương Minh Đức Nhóm sinh.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC Giảng Viên hướng dẫn: TS Dương Minh Đức Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 20 Thành viên: MSSV Hà Nội, 7/2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ĐỀ BÀI Chương THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ Chương THỰC HIỆN NỘI SUY 2.1 Nội suy đường thẳng 2.1.1 Công thức tính tốn nội suy đường thẳng 2.1.2 Kết mô 2.1.3 Nội suy tinh đường thẳng 2.2 Nội suy đường tròn 12 2.2.1 Xây dựng cơng thức nội suy đường trịn 12 2.2.2 Kết mô 14 2.2.3 Nội suy tinh đường tròn 17 Chương VẼ CHỮ C 18 3.1 Tính tốn lý thuyết 18 3.2 Mô 18 Chương TĂNG TỐC VÀ GIẢM TỐC SAU NỘI SUY 22 4.1 Tổng quan chung 22 4.2 Đường thẳng 23 4.3 Nội suy đường tròn 26 Chương trình Code MATLAB 29 Tăng tốc giảm tốc trước nội suy 29 1.1 Đường thẳng 29 1.2 Đường tròn 32 1.3 Chữ C 34 Tăng tốc giảm tốc sau nội suy 36 2.1 Đường thẳng 36 2.2 Đường tròn 38 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ điều khiển vị trí trục X, Y .3 Hình Đáp ứng trục X Hình Đáp ứng trục Y Hình Đáp ứng trục Y Hình Đồ thị vận tốc .6 Hình Đồ thị vận tốc ăn dao Hình Đồ thị delta X, delta Y delta L .7 Hình Vị trí trục X, Y Hình Điện áp điều khiển Hình 10 Quỹ đạo đường thẳng .9 Hình 11 Nội suy tinh .9 Hình 12 Lý thuyết nội suy tinh tuyến tính 10 Hình 13 Lý thuyết nội suy tinh trung bình 10 Hình 14 Delta nội suy tinh đường thẳng 11 Hình 15 Lượng đặt nội suy tinh đường thẳng .11 Hình 16 Lý thuyết tính độ dịch theo góc lệch alpha .12 Hình 17 Đồ thị vận tốc ăn dao 13 Hình 18 Đồ thị vận tốc góc 14 Hình 19 Góc lệch alpha chu kì 14 Hình 20 Độ dịch trục X Y chu kì .15 Hình 21 Đáp ứng vị trí hai trục X, Y 15 Hình 22 Đồ thị điện áp điều khiển 16 Hình 23 Đồ thị quỹ đạo nửa đường tròn .16 Hình 24 Delta X, Y nội suy tinh đường tròn 17 Hình 25 Vị trí trục sau nội suy tinh .17 Hình 26 Quỹ đạo chữ C 18 Hình 27 Đồ thị tốc độ ăn dao 18 Hình 28 độ dịch chuyển trục X chu kì nội suy .19 Hình 29 Đáp ứng vị trí X, Y đối tượng 19 Hình 30 Đáp ứng điện áp điều khiển 20 Hình 31 Đồ thị chữ C 20 Hình 32 Độ dịch nội suy tinh chữ C .21 Hình 33 Lượng đặt vị trí trục nội suy tinh chữ C 21 Hình 34 Quy trình thực tăng/ giảm tốc sau nội suy 22 Hình 35 Ví dụ minh họa lọc số 22 Hình 36 Độ dịch chuyển trục X, Y chu kì .25 Hình 37 Vị trí trục X, Y 25 Hình 38 Quỹ đạo đường thẳng .26 Hình 39 Nội suy quỹ đạo đường trịn 26 Hình 40 Độ dịch chuyển trục X, trục Y chu kì 28 Hình 41 Vị trí trục X, Y 28 Hình 42 Quỹ đạo đường tròn 28 ĐỀ BÀI Một hệ thống CNC gồm trục X Y điều khiển động có driver điều khiển tốc độ kèm theo Giả sử hàm truyền với đầu vào điện áp điều khiển, đầu tốc độ hệ truyền động trục X Y khâu quán tính bậc Tự chọn thông số 02 hàm truyền thiết kế điều khiển vị trí cho trục thỏa mãn yêu cầu sau: - Độ điều chỉnh ≤ 5% - Sai lệch tĩnh ≤ 0,1% - Thời gian xác lập nhỏ - |Uđk| ≤ 10V Thực nội suy đường thẳng đường tròn với kiểu tăng tốc/giảm tốc dạng hình thang (tăng tốc/giảm tốc trước nội suy) Điểm đầu, điểm cuối, bán kính tùy chọn - Thực nội suy thô nội suy tinh - Tự chọn vận tốc tối đa, gia tốc tối đa - Chu kỳ nội suy thô 5ms, nội suy tinh 1ms Thực mô hệ thống di chuyển theo quỹ đạo hình chữ O C Trình bày nêu ví dụ minh họa (thông số tùy chọn) nội suy thô đường thẳng đường tròn với kiểu tăng tốc/giảm tốc dạng hình thang (tăng tốc/giảm tốc sau nội suy) Gợi ý: Từ quỹ đạo tính bước di chuyển cho trục, sau dùng lọc số để thực tăng tốc/giảm tốc Ghi chú: Mỗi nhóm sinh viên chuẩn bị báo cáo, có kèm mã chương trình mơ File code chương trình mơ phải nộp cho giáo viên CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ + Hàm truyền đối tượng có dạng khâu quán tính bậc 1: G(s) = + Hàm truyền vị trí – điện áp điều khiển trục X: G1(s) = (mm/V) + Hàm truyền vị trí – điện áp điều khiển trục Y: G2(s) = (mm/V) + Mục tiêu thiết kế: + Đáp ứng nhanh tốt + |Uđk| AB = L = 25 (mm) Với Tcyc = 5ms đoạn ∆� Chọn a = d = 40mm/s2, Fmax = v max = 20mm/s m = = 100, L = FmaxT = 0.1mm, N = = 250 cos() = = 0.8, sin() = 0.6 x = L cos() = 0.08, y = L sin() = 0.06 Kết mơ : 4.3 Nội suy đường trịn Về bản, cách tăng/giảm tốc sau nội suy đường tròn giống với đường thẳng Điểm khác trình nội suy đường trịn x, y thay đổi ảnh hưởng giá trị xuất phát cũ Ta biến đổi vận tốc ăn dao vận tốc = = (rad/s), = 2rad/s, = = rad/s2 Vì trình nội suy trục diễn trước nên ta coi vận tốc góc quỹ đạo khơng đổi vận tốc max � max Nên chu kỳ nội suy, góc dịch chuyển α α = ωmax T Và theo công thức tính đoạn dịch chuyển chu kì nội suy DX(i) = X(i+1) − X(i) = (A−1)X(i) − BY(i) DY(i) = Y(i+1) − Y(i) = (A−1)Y(i) + BX(i) A = cos(α ), B = sin (α ) Từ công thức, ta tìm Dx, Dy chu kì nội suy Và N = Sau ta thực tăng tốc/ giảm tốc cách đưa giá trị Dx, Dy công thức sai phân lọc số bên trên, ta thu giá trị Dx, Dy thực tế để đưa vào điều khiển vị trí + Ví dụ minh họa Lựa chọn đường trịn có tâm I (40, 80), bán kính R=10 Điểm bắt đầu nội suy A(50,80), điểm kết thúc nội suy B (30,80) => góc quay � Chọn Fmax = 20mm/s, gia tốc tăng giảm tốc A=40mm/s2, chu kì nội suy 5ms = = (rad/s), a = d = = (rad/s2), = = 0.5s = T = 0.01 (rad) DX(i) = X(i+1)−X(i) = (A−1)X(i)−BY(i) DY(i) = Y(i+1)−Y(i) = (A−1)Y(i) +BX(i) Vì Dx, Dy thay đổi liên tục chu kì nên ta tính tốn chúng N chu kì để tìm Dx, Dy đưa qua lọc số bên để thu giá trị Dx, Dy thực tế để điểu khiển vị trí Kết mơ : Chương trình Code MATLAB Tăng tốc giảm tốc trước nội suy 1.1 Đường thẳng a, Nội suy thô b, Nội suy tinh Đường trịn a, Nội suy thơ b, Nội suy tinh ( giống đường thẳng) 1.2 Chữ C b, Nội suy tinh (như đường thẳng) Tăng tốc giảm tốc sau nội suy 2.1 Đường thẳng 2.2 Đường tròn 38 ... trịn 28 ĐỀ BÀI Một hệ thống CNC gồm trục X Y điều khiển động có driver điều khiển tốc độ kèm theo Giả sử hàm truyền với đầu vào điện áp điều khiển, đầu tốc độ hệ truyền động trục X...