MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 11D 6001 5 1 1 Khái quát chung về động cơ Servo 5 1 2 Khái quát chung về động cơ DC Servo Harmonic RH 11D 6001 6 1 3 Tiêu chuẩ.
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VE DANH MỤC CÁC BẢNG PHẦN MỞ ĐẦU Trong năm gần cơng nghệ thơng tin có bước nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển mới, ảnh hưởng đến hầu hết vấn đề xã hội cơng nghiệp Hịa phát triển đó, ngày nhiều nhà sản xuất ứng dụng họ vi xử lý mạnh vào công nghiệp, việc điều khiển xử lý liệu Những hạn chế kỹ thuật tương tự trôi thông số làm việc cố định dài hạn, khó khăn việc thực chức điều khiển phức tạp thúc đẩy việc chuyển nhanh cơng nghệ số Ngồi điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa Với vi xử lý, cấu trúc phần cứng dùng cho nhiều ứng dụng khác Tuy nhiên kỹ thuật số có nhược điểm xử lý tín hiệu rời rạc , đồng thời tín hiệu tương tự có ưu điểm mà kỹ thuật số khơng có tác động nhanh liên tục Vì xu hướng điều khiển phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự Để nắm vững kiến thức học việc nghiên cứu cần thiết sinh viên Bài tập lớn Môn “Điều khiến số” giúp em biết thêm nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Dưới hướng dẫn thầy em thực xong tập “Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động DC Servo Harmonic RH 11D-6001" Do kiến thức cịn hạn chế nên tập cịn có nhiều sai sót, nên em mong nhận bổ sung thầy, cô bạn! CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 11D-6001 1.1 Khái quát chung động Servo Là động cho phép điều khiển vô cấp tốc độ Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành (actuator) dùng nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay vận tốc vị trí hổi tiếp mạch điều khiển Nếu có lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Động servo có nhiều kiểu dáng kích thước, sử dụng nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển máy tính mơ hình máy bay, tơ Ứng dụng cho động servo dùng Robot, loại với động dùng mơ hình máy bay ô tô Cấu tạo động Servo: Hình 1: Cấu tạo động 1, Động cơ; 2, Bản mạch 3, dây dương nguồn; 4, Dây tín hiệu; 5, Dây âm nguồn; 6, Điện kế: 7, Đầu (bánh răng); 8, Cơ cấu chấp hành; 9, Vỏ; 10, Chíp điều khiển 1.2 Khái quát chung động DC Servo Harmonic RH 11D-6001 Động DC Servo Harmonic loại động bước nhỏ, sử dụng công nghiệp, khả điều khiển chuyển động momen xoắn với độ xác cao Động có hộp số cho momen xoắn cao, độ cứng xoắn cao hiệu suất cao Do mà sử dụng robot cơng nghiệp tự động hóa Động sử dụng nơi có yêu cầu truyền động xác, mơmen xoắn cao, kích thước nhỏ gọn robot công công nghiệp ứng dụng tự động hóa Hình 2: Động DC Servo Harmonic RH 11D-6001 Hình 3: Đường đặc tính động Động DC servo Harmonic RH8D-3006 động hãng Harmonic chế tạo với thông số sau: Bảng 1: Datasheet động DC Servo Harmonic RH 11D-6001 Đơn vị W V A In-ib Nm Rpm In-ib Nm A In-ib Nm Rpm In-ib Nm v/rpm In-bl-sec2 Kgm2 ms In-lb/rpm Nm/rpm In-lb/rpm Nm/rpm 1:R Ib N Ib N W rpm Ω mH ms A ms 1.3 Tiêu chuẩn tích phân số Có loại tiêu chuẩn tích phân số: - Tiêu chuẩn diện tích tuyến tính - Tiêu chuẩn diện tích bình phương : - Tiêu chuẩn trị tuyệt đối diện tích: - Tiêu chuẩn trị tuyệt đối diện tích có trọng số t: - Tiêu chuẩn diện tích bình phương mở rộng I: 1.4 Tiêu chuẩn Dead-Beat Ta có mơ hình hàm truyền đối tượng là: Thì mơ hình cảu điều khiển có dạng sau: Trong đó: đa thức hữu hạn cho phép thực yêu cầu đặc tính chế độ xác lập, hay đặt trước biên độ đại lượng điều khiển q trình q độ có dạng có dạng Nhận xét: Do phụ thuộc vào hệ số , ta tác động tới (biê độ ĐLĐK k=0) thông qua Giá trị khắc nghiệt có + Chọn cho + Dàn : không lớn: 10 Mcdm=2.3; G1=tf(1/Ra,[Ta 1]); G2=tf(1,[J Bf]); Gopen=G1*Kt*G2; Gclose=feedback(Gopen,Ke); step(Gclose); Gz=c2d(Gclose,T); hold on step(Gz); T=1 Hình 7: Đường đặc tính với T=1 15 T=0.1 Hình 8: Đường đặc tính với T=0.1 T=0.01 16 Hình 9: Đường đặc tính với T=0.01 T=0.005 Hình 10: Đường đặc tính với T=0.005 Nhận xét: 17 Đối với tời gian lấy mẫu Ts thời gian lấy mẫu nhỏ độ xác so với mơ hình miền thời gian liên tục tăng Khi tăng chu kỳ trích mẫu lớn hớn đáp ứng đầu nhanh nhiên dạng đáp ứng không mịn 18 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CHO ĐỘNG CƠ Sử dụng công cụ Tune MATLAB-SIMULINK: Hình 1: Giao diện Tune 3.1 Thiết kế điều khiển liên tục Thiết kế biến đổi công suất Chọn tần số băm xung 20khz = 0.0005 Bộ biến đổi có dạng 19 Hình 2: Cài đặt thơng số Sơ đồ mạch vịng thêm điều khiển PID Hình 3: Bộ điều khiển PID 20 Sử dựng phần Tune điều khiển PID matlap để tự động tính tốn thơng số cho điều khiển Chạy điều khiển đặt tốc độ 100 với momen cản 2.3 Hình 4: Cài đặt thông số Chạy điều khiển đặt tốc độ 100 với momen cản 2.3 21 Hình 5: Tốc độ 100 với momen cản 2.3 Momen cản 10 Hình 6: Với momen cản 10 Cho thấy kết bám theo tốc độ đặt 22 3.2 Tính tốn thơng số từ điều khiển PID Từ điều khiển PID ta có thơng số: P=3487.61495720206; I=91887.8262356311; D=-5.08497973938111; Từ công thức 3-20 sách công thức điều khiển PID matlap ta suy được: Kr=P Tc=Kr/I Tv=D/Kr Kr=3487.61495720206; Tv=-0.0015; Tc=0.0380; T=0.01; Ta có cơng thức: r0=Kr*(1+Tv/T)= 2.9645e+03 r1=-Kr*(1+2*Tv/T-T/Tc)= -1.5235e+03 r2=Kr*Tv/T= -523.1422 Áp vào điều khiển số ta hình: 23 Hình 7: Cài đặt thơng số Hình 8: Sơ đồ điều khiển động a, Tốc độ đặt 100: 24 Hình 9: Đặt giá trị tốc độ Hình 10: Đường đặc tính hiển thị tốc độ đặt 100 b, Thay đổi tốc độ đặt thành 200: 25 Hình 11: Đường đặc tính hiển thị tốc độ đặt 200 Kết tốc độ đặt bám theo tốc độ đặt ban đầu chạy ổn định Nhận xét: Khi có điều khiển kết bám theo kết đăt Khi sử dụng điều khiển miền tương tự miền thời gian số ta thấy kết khơng có sai biệt thời gian trìch mẫu nhỏ gần khơng dáng kể Nên ta nhin miên tương tự Các kết mô cho thấy đáp ứng miền số tương tự đáp ứng miền liên tục Điều khẳng định thuật toán cách thức xây dựng điều khiển số hoàn tồn đắn xác Kết cho thấy việc chọn chu kì trích mẫu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng điều khiển hệ thống Chu kì trích mẫu khác cho đáp ứng khác Chu kì trích mẫu nhỏ cho phép ta thiết kế điều khiển có chất lượng cao 26 Tuy nhiên lúc ta lựa chọn chu kì trích mẫu nhỏ, điều phụ thuộc vào lực tính tốn thiết bị, tài nguyên hỗ trợ thân hệ thống cần điều khiển 27 KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian thực đồ án môn học, với cố gắng thân giúp đỡ thầy bạn đến em hoàn thành đề tài “Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều khiển tốc độ động DC Servo harmonic RH 11D-6001” Từ đề tài trên, chúng em rút số kết luận sau: - Từ kết mô cho thấy đáp ứng đầu hai điều khiển tương đối giống - Do thời gian trích mẫu nhỏ nên miền tương tự miền số Khi có điều khiển đáp ứng tốc độ liên bám theo tín hiệu đặt - Từ cho ta thấy cách thức thuật toán xây dựng điều khiển xấp sỉ liên tục xác hồn tồn - Đáp ứng dòng tốc độ hai điều khiển tương đối giống - Thời gian xác lập điều khiển số chậm chút so với điều khiển PI - Độ độ điều khiển số cao so với điều khiển PI - Nguyên nhân gây sai số làm trịn q trình tính tốn lấy thơng số Hải phịng, ngày… tháng… năm 2022 Nhóm sinh viên thực 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 ... THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 11D- 6001 1.1 Khái quát chung động Servo Là động cho phép điều khiển vô cấp tốc độ Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor... thống tự động (ví dụ robot) DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay vận tốc vị... truyền động xác, mơmen xoắn cao, kích thước nhỏ gọn robot công công nghiệp ứng dụng tự động hóa Hình 2: Động DC Servo Harmonic RH 11D- 6001 Hình 3: Đường đặc tính động Động DC servo Harmonic RH8 D-3006