xây dựng hệ thống truyền động điện động cơ một chiều sử dụng bộ điều khiển pid

LỜI M Đ U Ngày với phát triển không ngừng c a khoa học kỹ thuật đư tạo thành tựu to lớn, ngành tự động hóa góp phần khơng nhỏ vào thành cơng Một vấn đề quan trọng dây truyền tự động hoá sản xuất đại việc điều chỉnh tốc độ động Từ tr ớc đến nay, động chiều loại động đ ợc sử dụng rộng rưi kể hệ thống yêu cầu cao Vì em đư đ ợc giao đề tài tốt nghiệp là: “Xơy d ng h truy n đ ng n đ ng c m t chi u sử d ng b u n PID” Nội dung đề tài đ ợc chia làm ch ơng: Ch ơng Tổng quan hệ truyền động điện chiều Ch ơng Xây dựng mơ hình hệ truyền động điện chiều Matlab Simulink Ch ơng Xây dựng mơ hình vật lý điều khiển PID điều khiển động điện chiều Trong trình làm đề tài tốt nghiệp, em nhận đ ợc h ớng dẫn, bảo tận tình cung cấp tài liệu cần thiết c a thầy giáo GS TSKH Thơn Ngọc HoƠn Em xin gửi tới hai thầy l i cảm ơn chân thành Tuy nhiên, th i gian giới hạn c a đồ án với phạm vi nghiên c u tài liệu với kinh nghiệm kiến th c hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp ý kiến c a thầy để đồ án c a em đ ợc hoàn thiện Sinh viên th c hi n Lưu Đức Trưởng CH NG T NG QUAN V H TRUY N Đ NG ĐI N M T CHI U 1.1 T NG QUAN V Đ NG C ĐI N M T CHI U 1.1.1 C u t o, phơn lo i đ ng c n m t chi u a Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh phần động - Phần tĩnh hay stato hay cịn gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ tr ng gồm có: +) Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ (nếu động đ ợc kích từ nam châm điện), mạch từ đ ợc làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay cịn gọi dây quấn kích từ đ ợc làm dây điện từ, cuộn dây điện từ đ ợc mắc nối tiếp với +) Cực từ chính: Là phận sinh từ tr ng gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ đ ợc gắn chặt vào vỏ máy nh bulơng Dây quấn kích từ đ ợc quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây đ ợc bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện tr ớc đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đ ợc đặt cực từ đ ợc nối tiếp với +) Cực từ phụ: Cực từ phụ đ ợc đặt cực từ Lõi thép c a cực từ phụ th ng làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống nh dây quấn cực từ Cực từ phụ đ ợc gắn vào vỏ máy nh bulông +) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng th i làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa th máy điện lớn th ng dùng thép dày uốn hàn lại, ng dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy +) Các phận khác: Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm h hỏng dây quấn an toàn cho ng i khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong tr ng hợp nắp máy th ng làm gang Cơ cấu chổi than: Để đ a dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nh lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than đ ợc cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay đ ợc 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 s c điện động gồm có: Mạch từ đ ợc làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rưnh để lồng dây quấn phần ng Cuộn dây phần ng: Gồm nhiều bối dây nối với theo qui luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây c a bối dây đ ợc nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp đ ợc ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp trổi than làm than graphit đ ợc ghép sát vào thành cổ góp nh lị xo +) Lõi sắt phần ng: Dùng để dẫn từ, th dày 0,5mm ph cách điện mỏng ng dùng thép kỹ thuật điện hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rưnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình tr lên ng i ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo đ ợc lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt th ng chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe h gọi khe h thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe h làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ng đ ợc 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 l ợng rôto +) Dây quấn phần ng: Dây quấn phần ng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ng th ng làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất d ới vài Kw th tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn th ng dùng dây có ng dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn đ ợc cách điện cẩn thận với rưnh c a lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rưnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakelit +) Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đ ợc mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây c a phần tử dây quấn phiến góp đ ợc dễ dàng b Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều - Phân loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều nh máy phát điện chiều ng i ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ta có loại động điện chiều th ng sử dụng: +) Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ng phần kích từ đ ợc cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ +) Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ đ ợc mắc song song với phần ng +) Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ đ ợc mắc nối tếp với phần ng +) Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ng cuộn mắc nối tiếp với phần ng - u nh ợc điểm c a động điện chiều Do tính u việt c a hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày đ ợc sử dụng rộng rưi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (nh máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp ph c tạp Nh ng u điểm c a mà máy điện chiều khơng thể thiếu sản xuất đại +) u điểm c a động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song u điểm lớn c a động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu nh thân động không đồng đáp ng đ ợc đáp ng đ ợc phí thiết bị biến đổi kèm (nh biến tần ) đắt tiền động điện chiều khơng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng th i lại đạt chất l ợng cao +) Nh ợc điểm ch yếu c a động điện chiều có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành tin cậy khơng an tồn mơi tr ng rung chấn, dễ cháy nổ 1.1.2 Đặc tính c c a đ ng c n m t chi u a Nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều vào, dây quấn phần ng có điện Các dẫn có dòng điện nằm từ tr ng chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều c a lực đ ợc xác định quy tắc bàn tay trái Khi phần ng quay đ ợc nửa vịng, vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp chiều dòng điện nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, dẫn cắt từ tr ng cảm ng với suất điện động E chiều c a suất điện động đ ợc xác định theo quy tắc bàn tay phải, động chiều sđđ E ng ợc chiều dòng điện I nên E đ ợc gọi s c phản điện động Khi ta có ph ơng trình: U = E + R I b Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn chiều có cơng suất khơng đ lớn mạch điện phần ng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động đ ợc gọi động điện chiều kích từ độc lập[2] Hình 1.1: Sơ đồ nối dây c a động điện chiều kích từ độc lập Ta có ph ơng trình cân điện áp c a mạch phần ng nh sau: U = E + (R + Rf)I (1.1) Trong đó: U : Điện áp phần ng, V E : S c điện động phần ng, V R : Điện tr mạch phần ng, I : Dòng điện c a mạch phần ng, A Với: R = r + rcf + rb + rct r : Điện tr cuộn dây phần ng rcf: Điện tr cuộn dây cực từ phụ rct: Điện tr tiếp xúc cuộn bù S c điện động E c a phần ng động đ ợc xác định theo biểu th c: E P.N Ф лa K Ф (1.2) Trong đó: P: Số đơi cực từ N: Số dẫn tác dụng c a cuộn dây phần ng a: Số đôi mạch nhánh song song c a cuộn dây phần ng : Từ thơng kích từ d ới cực từ : Tốc độ góc (rad/s) P.N : Hệ số cấu tạo c a động лa K= Từ (1.1) (1.2) ta có: Ru Rf I K Ф U K Ф (1.3) Biểu th c ph ơng trình đặc tính điện c a động Mặt khác, mô men điện từ Mđt c a động đ ợc xác định b i Mđt = K .I Với I (1.4) Mđt : thay giá trị I vào (1.3) ta có K Ф U K Ф Ru Rf Mđt ( K Ф)2 (1.5) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép mơmen trục động mô men điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M Uu K.Ф Ru Rf M (K.Ф)2 (1.6) Đây ph ơng tình đặc tính c a động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phần ng đ ợc bù đ , từ thông = const, ph ơng trình đặc tính điện (1.3) ph ơng trình đặc tính (1.6) tuyến tính Đồ thị c a chúng đ ợc biểu diễn hình 1.2 đ Theo đồ thị, I = M = ta có: đ ợc gọi tốc độ không tải lý t ng thẳng U K Ф ng c a động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.2: Đặc tính điện đặc tính c a động điện chiều Khi = ta có: I U Ru Rf Inm (1.7) M = K .Inm = Mnm (1.8) Inm Mnm đ ợc gọi dịng điện ngắn mạch mơ men ngắn mạch Ngồi ph ơng trình đặc tính (1.3) (1.6) đ ợc viết d ới dạng: U K Ф R I K Ф U K Ф R M ( K Ф)2 (1.9) (1.10) Trong đó: R = R + Rf, U K Ф R I K Ф R M ( K Ф)2 đ ợc gọi độ sút tốc độ ng với giá trị c a M Từ ph ơng trình đặc tính ta thấy có tham số ảnh h ng đến đặc tính cơ: từ thơng động , điện áp phần ng U , điện tr phần ng động 1.2 CÁC PH NG PHÁP ĐI U KHI N T C Đ M T CHI U - Ph ơng pháp thay đổi điện tr phần ng Đ NG C ĐI N - Ph ơng pháp thay đổi từ thông Ф - Ph ơng pháp thay đổi điện áp phần ng 1.2.1 Ph ng pháp thay đ i n tr ph n ứng - Đây ph ơng pháp th ng dùng để điều khiển tốc độ động điện chiều +) Nguyên lý điều khiển: Trong ph ơng pháp ng đm i ta giữ U = Uđm, = nối thêm điện tr phụ vào mạch phần ng để tăng điện tr phần ng[3] Độ c ng c a đ M ng đặc tính cơ: (kФ) Ru Rf +) Ta thấy điện tr lớn (1.11) nhỏ nghĩa đặc tính dốc mềm Hình 1.3: Đặc tính c a động thay đổi điện tr phụ ng với Rf = ta có độ c ng tự nhiên nhiên có độ c ng lớn tất đ TN có giá trị lớn nên đặc tính tự ng đặc tính có điện tr phụ Nh vậy, ta thay đổi Rf ta đ ợc họ đặc tính thấp đặc tính tự nhiên - Đặc điểm c a ph ơng pháp: +) Điện tr mạch phần ng tăng độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm, độ ổn định tốc độ sai số tốc độ lớn +) Ph ơng pháp cho phép điều chỉnh tốc độ vùng d ới tốc độ định m c ( cho phép thay đổi tốc độ phía giảm) +) Chỉ áp dụng cho động điện có cơng suất nhỏ, tổn hao l ợng điện tr phụ làm giảm hiệu suất c a động thực tế th điện cần trục ng dùng động +) Đánh giá tiêu: Ph ơng pháp điều khiển liên tục đ ợc mà phải điều khiển nhảy cấp Dải điều chỉnh phụ thuộc vào số mômen tải, tải nhỏ dải điều chỉnh D = max / nhỏ Ph ơng pháp điều chỉnh dải D = : +) Giá thành đầu t ban đầu rẻ nh ng không kinh tế tổn hao điện tr phụ lớn, chất l ợng không cao dù điều khiển đơn giản 1.2.2 Ph ng pháp thay đ i từ thông Ф - Nguyên lý điều khiển: Giả thiết U= Uđm, R = const Muốn thay đổi từ thông động ta thay đổi dịng điện kích từ, thay đổi dịng điện mạch kích từ cách nối nối tiếp biến tr vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ Bình th = ( max) ng động làm việc chế độ định m c với kích thích tối đa mà ph ơng pháp cho phép tăng điện tr vào mạch kích từ nên điều chỉnh theo h ớng giảm từ thông vùng tốc độ định m c Nên giảm o tốc độ khơng tải lý t k Ru U dm tăng, độ c ng đặc tính k t c điều chỉnh tốc độ ng giảm, ta thu đ ợc họ đặc tính nằm đặc tính tự nhiên[3] o o đ o m Mc1 Mc2 M Hình 1.4: Đặc tính c a động giảm từ thông - Khi tăng tốc độ động cách giảm từ thơng dòng điện tăng tăng v ợt m c giá trị cho phép mơmen khơng đổi Vì muốn giữ cho dịng điện khơng v ợt q giá trị cho phép đồng th i với việc giảm từ thơng ta phải giảm Mt theo tỉ lệ - Đặc điểm c a ph ơng pháp: 10 Vậy Up = - ΔU R3 R8 (3.14) Ta chọn R3 = 100 (KΩ) R8 = 10 (KΩ) +) Khâu tích phân: Ta sử dụng biến tr R5 để thay đổi hệ số I c a điều khiển, sử dụng khóa sw2 ta ngắt đ ợc khỏi mạch điều khiển Theo tính chất c a khuếch đại thuật tốn ta có: UI = R5.C7 ΔU.dt (3.15) Điện áp tỷ lệ với tích phân điện áp vào R5.C7 gọi số tích phân Ta chọn R5 = 100 (KΩ) C7 = 10 (µF) +) Khâu vi phân: Ta sử dụng biến tr R6 để thay đổi hệ số D c a điều khiển, sử dụng khóa sw3 ta ngắt đ ợc khỏi mạch điều khiển Theo tính chất c a khuếch đại thuật tốn ta có: dΔU UD = C8.R6 dt (3.16) Điện áp tỷ lệ với tích phân điện áp vào C8.R6 gọi số vi phân Ta chọn R6 = 50 (KΩ) C8 = 100 (nF) - Mạch cộng điện áp Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý mạch cộng điện áp 49 Mạch cộng điện áp thực nhiệm vụ cộng giá trị điện áp Up, UI, UD lại Nếu R15 = R16 = R17 = R18, theo tính chất c a khuếch đại thuật tốn ta có: Uđk = - (UP + UI + UD) (3.17) Ta chọn: R15 = R16 = R17 = R18 = 10 (KΩ) - Khâu nhận biết chiều c a tín hiệu điều khiển Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý khâu nhận biết chiều c a tín hiệu điều khiển Ta chọn R23 = 4,7 (KΩ) D1 diode zener loại DZ5V1 - Mạch tách tín hiệu chiều độ lớn tín hiệu điều khiển sử dụng IC CD4052 CD4052B dồn kênh - phân kênh kênh t ơng tự Có hai ngõ chọn đầu vào nhị phân A B, hạn chế đầu vào Hai tín hiệu đầu vào lựa chọn cặp kênh phải đ ợc bật kết nối yếu tố đầu vào t ơng tự đ ợc đầu +) Sơ đồ chân c a CD4052 Hình 3.18: Sơ đồ chân c a CD4052 50 +) Khi tách kênh liệu vào chân COM OUT/IN, kênh CHANNEL I/O Ng ợc lại, dồn kênh liệu song song vào chân CHANNEL OUT/IN chân COM OUT/IN +) ngõ chọn A, B +) Chân INH (inhibit) cho phép liệu đ ợc phép truyền Hình 3.19 Cấu trúc mạch c a CD4052 Bảng 3.2 Hoạt động c a CD4052 51 Hình 3.20: Sơ đồ ngun lý mạch tách tín hiệu điều khiển dùng CD4052 Điện áp điều khiển đ ợc đ a vào chân 13 c a CD4052, thực tách kênh liệu Điện áp điều khiển đ ợc tách xang kênh X0 X1 Nếu khơng có tín hiệu bít điều khiển, chân X0 đ ợc nối với Y0 ta có đầu Y Nếu có tín hiệu bit điều khiển chân X1 đ ợc nối với Y1, điện áp điều khiển âm lên từ chân X1 điện áp điều khiển đ ợc qua mạch khuếch đại thuật toán đảo, nh ta có đầu Y Chọn R21 = R22 = 10 (K ) - Mạch tạo xung dao động dùng IC NE555 +) 555 loại linh kiện phổ biến bây gi với việc dễ dàng tạo đ ợc xung vng thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế đ ợc độ rộng xung Nó đ ợc ng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Đây linh kiện c a hưng CMOS sản xuất[1] Điện áp đầu vào: - 18V (Tùy loại LM555, NE555, NE7555) 52 Dòng điện cung cấp: 6mA - 15mA Điện áp logic m c cao: 0,5 - 15V Điện áp logic m c thấp: 0,03 - 0,06V Công suất lớn là: 600mW +) Sơ đồ chân c a NE555 Hình 3.21: Sơ đồ chân c a NE555 IC NE 555 gồm có chân +) Chấn số (GND): Cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay gọi chân chung +) Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào c a tần so áp Mạch so áp dùng transistor PNP, m c áp chuẩn 2.Vcc/3 +) Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái c a tín hiệu đ ợc xác định theo m c 1, m c cao t ơng ng với gần Vcc (PWM=100%) m c t ơng đ ơng với 0V nh ng mà thực tế m c ko đ ợc 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) +) Chân số 4(RESET): Dùng lập định m c trạng thái Khi chân số nối masse ngõ m c thấp Cịn chân nối vào m c áp cao trạng thái ngõ tùy theo m c áp chân Nh ng mà mạch để tạo đ ợc dao động th ng hay nối chân lên VCC +) Chân số (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi m c áp chuẩn IC555 theo m c điện áp hay dùng điện tr cho nối GND Chân khơng nối đ ợc nh ng mà để giảm trừ nhiễu ng th i ta ng nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn đ ợc ổn định 53 +) Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác đ ợc dùng nh chân chốt +) Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân nh khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic c a chân Khi chân m c áp thấp khóa đóng lại.ng ợc lại m Chân tự nạp xả điện cho mạch RC lúc IC555 dùng nh mạch dao động +) Chân số (Vcc): Đó chân cung cấp áp dịng cho IC hoạt động Khơng có chân coi nh IC chết Nó đ ợc cấp điện áp từ 2V ->18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) Hình 3.22: Mạch tạo dao động dùng NE555 Khi tụ C4 nạp điện ta có: T1 = 0,693.C4.(R7 + R27) Khi tụ C4 phóng điện ta có: T2 = 0,693.C4.R27 Vậy chu lỳ xung là: T = T1 + T2 = 0,693.C4.(R7 + 2.R27) Để tạo dao động có tần số 10Khz, t c chu kỳ dao động T = Ta chọn: R7 = 50 (K ), R27 = 100 (K ), C4 = (nF) 54 1 = = 10-4 s f 10 Vậy: T1 = 0,639.10-9.(50000 + 100000) = 1,04.10-4 (s) T2 = 6,93.10-9.100000 = 6,93.10-5 (s) - Mạch tạo xung c a dùng khóa Transistor Hình 3.23: Mạch tạo xung c a dùng Transistor Khi transistor m , tụ C3 phóng điện qua transistor, Uc = Khi transistor khóa tụ C3 nạp điện từ +12V qua R29, điện áp tụ thay đổi theo quy luật hàm mũ với số th i gian ι = R29.C3 [1] t Uc = 12.(1 - e ι ) (3.18) để lấy đoạn tuyến tính c a điện áp tụ chọn T = ι +) Chọn transistor loại A1015 có thơng số sau: Ic = 150 mA = 0,15 (A) VCB0 = -50 (V) VCE0 = -50 (V) Pcmax = 400 (mW) Tần số hoạt động kHz 0,15 +) Dòng điện cực đại qua Bazơ IB = IC = 1,2 = (mA) 90 HFE 55 Mà IB = 12-0,7 R28+R29 Vậy R28 + R29 = 5650 ( ) Ta có Un = 12V, T = 10-4 s, R29.C3 = 3.10-4 Chọn R 28 = (K ), R29 = (K ), tụ C3 = 0,1 (µF) - Mạch so sánh Hình 3.24: Mạch so sánh điện áp Đây mạch so sánh hai điện áp vào là: Điện áp c a điện áp điều khiển Uđk (lấy từ bên vào)[1] Tại th i điểm giá trị tuyệt đối c a điện áp này, phần s n sử dụng c a điện c a mạch phát xung điện áp, xung đ ợc đ a qua khối tạo xung thay đổi đ ợc độ dài cơng suất, độ dốc s n tr ớc Có nghĩa khối so sánh nơi định giá trị góc điều khiển Đồ thị so sánh điện áp: 56 Hình 3.25: Đồ thị so sánh điện áp Muốn xác định đ ợc th i điểm m van công suất ( góc m ) ta tiến hành so sánh hai tín hiệu Uđk Urc Điện áp c a đ ợc đ a vào cửa đảo c a khâu khuếch đại thuật toán qua R25 để so sánh với điện áp điều khiển đ ợc đ a vào cửa không đảo, điện áp điều khiển đ ợc đ a vào cửa không đảo c a khuếch đại thuật tốn qua R24 +) Nếu Uc < Uđk tín hiệu d ơng +) Nếu Uc > Uđk tín hiệu âm Ur > Ur < +) Nếu Uc = Uđk th i điểm phát xung để m van công suất Vậy đầu c a khuếch đại thuật toán chuỗi xung âm d ơng liên tiếp Muốn thay đổi góc m c a van cơng suất ta thay đổi giá trị độ lớn c a điện áp điều khiển Uđk +) Điốt D2 dùng để loại bỏ phần xung âm Vì điện áp cịn phần xung d ơng +) Tính tốn khâu so sánh Chọn điện tr R24 = R25 = R26 = 4,7 (k ) Điốt D2 dùng để giới hạn điện áp đầu chọn loại DZ5V1 57 - Xây dựng mạch điều khiển Hình 3.26: Sơ đồ nguyên lý khâu điện áp đặt mạch trừ 58 Hình 3.27: Sơ đồ nguyên lý điều khiển PID 59 Hình 3.28: Sơ đồ nguyên lý khâu nhận biết chiều tách điện áp điều khiển Hình 3.29: Sơ đồ mạch tạo xung c a khâu so sánh điện áp 60 3.3 KẾT QU TH C NGHI M Sau ba tháng nghiên c u em đư hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên c u tổng quan hệ truyền động điện chiều, sâu xây dựng điều khiển PID cho động điện chiều” với kết đạt đ ợc nh sau: - Tìm hiểu tổng quan động chiều - Các ph ơng pháp điều khiển tốc độ động chiều - Xây dựng mơ hình hệ truyền động điện chiều Matlab & Simulink - Xây dựng điều khiển PID ng dụng cho động chiều Hình 3.31: Mơ vật lý điều khiển tốc độ động điện chiều 61 KẾT LUẬN Đề tài điều khiển động chiều sử dụng điều khiển PID đề tài mới, nh ng qua đư phản ánh đ ợc tính nghiêm túc việc học hỏi vận dụng kiến th c vào việc thực đề tài Sau th i gian ba tháng nghiên c u em đư hoàn thành đề tài với kết đạt đ ợc nh sau: Tìm hiểu tổng quan động chiều, ph ơng pháp điều khiển tốc độ động chiều, xây dựng mơ hình hệ truyền động điện chiều Matlab & Simulink lý thuyết điều khiển tự động từ làm s cho việc xây dựng điều khiển PID ng dụng cho động chiều Tuy nhiên đồ án số vấn đề tồn tại, hạn chế cần giải quyết: +) Việc kiểm soát tham số c a điều khiển PID khó khăn +) Ch a quan sát đ ợc cách trực quan tốc độ động máy tính Do vậy, h ớng phát triển c a đề tài là: +) ng dụng cảm biến đo dòng điện ACS712 xây dựng hệ thơng điều khiển gồm mạch vịng tốc độ dòng điện cho động điện chiều +) Thiết kế giao diện máy tính cho phép quan sát đ ợc đáp ng tốc độ +) Xây dựng điều khiển PID cho hệ thống điều khiển vị trí 62 TÀI LI U THAM KH O Nguyễn Bính (1996), Điện tử cơng suất NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2.Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, D ơng Văn Nghi (2008), Điều chỉnh tự động truyền động điện NXB Khoa học kỹ thuật 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 Design PID circuit - http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/op_pid.htm 63