TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN SỐ Học kỳ 1 – Năm học 2022 – 2023 Đề tài Thiết kế theo tiêu chuẩn tích p.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN SỐ Học kỳ: – Năm học: 2022 – 2023 Đề tài: Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với DeadBeat khâu điều chỉnh tốc độ động DC Servo Harmonic RHS 20-3007 Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chun ngành Điện tự động cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tiến HẢI PHÒNG-2022 Lời nói 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 công nghệ số Ngoài 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 Mơn “Điều khiển số” giúp nhóm em biết thêm nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Dưới hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Tiến nhóm 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 RHS 20 – 3007” Do kiến thức hạn chế nên tập cịn có nhiều sai sót, nên nhóm em mong nhận bổ sung thầy! CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS 20 – 3007 1.1 Giới thiệu 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 vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí hồi 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, ô tô Ứng dụng cho động servo dùng Robot, loại với động dùng mơ hình máy bay tơ Hình - Cấu tạo động servo Động Điện kế Bản mạch Bánh Dây dương nguồn Cơ cấu chấp hành Dây tín hiệu Vỏ Dây âm nguồn 10 Chip điều khiển 1.2 Thông số động DC Servo Harmonic RHS 20-3007 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 Hình - Đặc tính tải động Thơng số kĩ thuật động cơ: Thông số Công suất đầu Điện áp định mức Dòng điện định mức Momen định mức TN Tốc độ định mức nN Momen hãm liên tục Dòng đỉnh Momen cực đại đầu Tm Tốc độ cực đại Hằng số momen KT Hằng số điện B.E.M.F Momen quán tính J Đơn vị W V A In-Ib Nm rpm In-Ib Nm A In-Ib Nm rpm In-Ib/A Nm/A V/rpm In-Ib-sec2 Động RHS 20-3007 74 75 1.9 208 24 30 243 28 4.8 729 84 40 182 21 2.15 10.4 Hằng số thời gian khí Độ dốc đặc tính Hằng số momen nhớt Bf Tỷ số truyền Tải trọng hướng tâm Tải trọng hướng trục Công suất động Tốc độ định mức động Điện trở phần ứng Điện cảm phần ứng Dòng khởi động Dịng khơng tải kgm2 ms In-Ib/rpm Nm/rpm In-Ib/rpm Nm/rpm 1/R 1b N 1b N W Rpm Ω mH A A 1.2 9.2 115 13 2.7 0.31 100 309 392 309 392 120 3000 3.4 2.7 0.35 0.8 CHƯƠNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SERVO HARMONIC RHS 20-3007 2.1 Cấu trúc điều khiển tốc độ động Hình 3-Cấu trúc điều khiển tốc độ động phản hồi từ Encoder 2.2 Mô động miền thời gian liên tục Động DC Servo Harmonic RHS 20-3007 có tham số chính: Rư = 3.4 Ω Lư = 2.7 mH KT = 21 Nm/A Ke = 2.15 V/rpm Bf = 0.31 Nm/rpm J = 1.2 kgm2 Mc = 24 Nm Nđm = 3000 rpm Mô động miền thời gian liên tục: Hình 4-Cấu trúc mơ động DC Servo Khi khơng có Mc: Hình 5-Đặc tính tốc độ động khơng tải Hình 6-Đặc tính dịng điện động khơng tải Khi có Mc: Hình 7-Đặc tính tốc độ động Hình 8-Đặc tính dịng điện động 2.3 Khảo sát tính động học động miền thời gián đoạn 2.3.1 Khảo sát tốc độ s=tf('s') G1=1/(Lu*s+Ru) G2=Kt G3=1/(J*s+Bf) Gfb=Kb G0=G1*G2*G3 Gs=feedback(G0,Gfb) Gz=c2d(Gs,0.01, 'zoh') step(24*Gz) Hình 9-Đặc tính tốc độ với chu kì lấy mẫu T=0.01s Hình 10-Đặc tính tốc độ với chu kì lấy mẫu T=0.02s Hình 11-Đặc tính tốc độ với chu kì lấy mẫu T=0.1s 2.3.2 Khảo sát dòng điện s=tf('s') G1=1/(Lu*s+Ru) G2=Kt G3=1/(J*s+Bf) Gfb=Kb*G3*G2 Gs=feedback(G1,Gfb) Gz=c2d(Gs,0.01,'zoh') step(24*Gz) Hình 12-Đặc tính dịng điện với chu kì lấy mẫu T=0.01s ... Chip điều khiển 1.2 Thông số động DC Servo Harmonic RHS 20- 3007 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. .. 309 392 309 392 120 3000 3.4 2.7 0.35 0.8 CHƯƠNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SERVO HARMONIC RHS 20- 3007 2.1 Cấu trúc điều khiển tốc độ động Hình 3-Cấu trúc điều khiển tốc độ động phản hồi... Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động DC Servo Harmonic RHS 20 – 3007? ?? Do kiến thức hạn chế nên tập cịn có nhiều sai sót, nên nhóm em mong nhận bổ sung thầy! CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC