Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa (pbl2) đề tài thiết kế hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN  ĐỒ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA (PBL2) ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Hướng dẫn: PGS.TS LÊ TIẾN DŨNG Trợ giảng: HUỲNH QUỐC HÙNG Nhóm thực hiện: NHÓM Thành viên: NGUYỄN VĂN PHỤC NGUYỄN QUANG REN NGUYỄN LƯƠNG TÀI NGUYỄN THANH TẨN PHAN MINH THUẬN Nhóm học phần: 19.33 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐÀ NẴNG, 2021 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ 1.1 Tổng quan hệ thống: 1.1.1 Giới thiệu yêu cầu đề tài, mơ tả tốn đề tài: 1.1.2 Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện: 1.2 Tính tốn u cầu tải: 1.2.1 Tính tốn thông số yêu cầu tải: .9 1.2.2 Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập: .13 1.2.3 Phân tích chọn phương án truyền động cho động cơ: 14 1.3 Tính chọn cơng suất động cơ: 21 1.3.1 Tính chọn động cơ: 21 1.3.2 Kiểm nghiệm thông số điện động cơ: .23 1.3.3 Kiểm nghiệm động mô MATLAB / SIMULINK: .26 CHƯƠNG 2: 2.1 TÍNH TỐN MẠCH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 30 Tính chọn biến đổi công suất: .30 2.1.1 Phân tích chọn biến đổi cơng suất: .30 2.1.2 Tổng quan chỉnh lưu kép pha: .30 2.1.3 Tính chọn linh kiện cho chỉnh lưu kép ba pha: .34 2.2 Thiết kế mạch điều khiển phát xung: .35 2.3 Mô biến đổi công suất: .35 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN PHẦN ĐO LƯỜNG, BỘ ĐIỀU KHIỂN, VÀ HỒN THIỆN SƠ ĐỒ MẠCH PHẦN CỨNG TOÀN HỆ THỐNG 40 3.1 Tính chọn phần đo lường: 40 3.1.1 Tính chọn cảm biến: 40 T201 40 T201 41 3.1.2 Phân tích vấn đề cảm biến: 41 Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng 3.2 Tính chọn vi điều khiển: 42 3.3 Phân tích nguyên lí hoạt động toàn hệ thống: 45 CHƯƠNG 4: 4.1 THIẾT KẾ, TỔNG HỢP PHẦN ĐIỀU KHIỂN 46 Xây dựng mơ hình tốn học hệ: 46 Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng DANH MỤC HÌNH ẢNH Error: Reference source not found Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng DANH MỤC BẢNG Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ 1.1 Tổng quan hệ thống: 1.1.1 Giới thiệu yêu cầu đề tài, mơ tả tốn đề tài: - Dự án yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát tốc độ hệ thống truyền động sử dụng động chiều kích từ độc lập với tải chuyển động tịnh tiến - Yêu cầu hệ truyền động: điều khiển băng tải để vật có khối lượng M chuyển động tịnh tiến (mơ tả Hình 1.1) với tốc độ mong muốn (mơ tả Hình 1.2) Cụ thể đề tài ta chọn tải vật có khối lượng 120 kg Nguồn cấp cho hệ thống nguồn xoay chiều pha 220/380V Hình 1 Tải chuyển động tịnh tiến - - Hình Đồ thị tốc độ mong muốn Trong đó:  M : Khối lượng tải (M = 120 Kg)  r : Bán kính pulley  J M : Mơ men qn tính trục động  ω m : Tốc độ quay động  T em : Mô men điện từ động  u : Tốc độ mong muốn tải  f L : Ngoại lực Theo yêu cầu ta có tải dạng băng tải, để đáp ứng yêu cầu trục rotor động cần phải quay với tốc độ mong muốn truyền động cho băng tải Từ đồ thị tốc độ mong muốn tải mô tả Hình 1.2 ta xác định giai đoạn hoạt động động sau:  Khởi động, tăng tốc lên tốc độ mong muốn  Hoạt động ổn định tốc độ mong muốn  Hãm dừng, giảm tốc độ  Đảo chiều tăng tốc lên theo chiều ngược lại  Hoạt động ổn định tốc độ mong muốn  Hãm dừng, giảm tốc độ Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng 1.1.2 Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện: - Từ yêu cầu chuyển động tải ta đưa mối quan hệ phận hệ truyền động:  Tải chuyển động tịnh tiến truyền động từ trục Rotor động  Để động hoạt động cần cấp nguồn điện phù hợp với thông số định mức động → cần có biến đổi cơng suất  Để giám sát tốc độ động cần phải có cảm biến đo tín hiệu cần dùng → cần có cảm biến dịng, cảm biến tốc độ  Từ giá trị cảm biến thu giá trị mong muốn hệ truyền động đáp ứng, ta tính tốn đưa tín hiệu điều khiển cho động → cần có điều khiển - Từ phân tích ta đưa sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện: Hình Sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện - Từ sơ đồ tổng quát hệ truyện động ta phân tích chức khối để rõ nguyên lí hoạt động hệ truyện động  Khối động lực: Hình Sơ đồ tổng quát khối động lực Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng - Ta có sơ đồ tổng quát khối động lực Hình 1.4, khối động lực gồm có phần biến đổi cơng suất, động điện, hộp số băng tải hình vẽ Dưới mô tả chức từ phần khối động lực:  Bộ biến đổi công suất: Các biến đổi thường dùng hệ truyền động điện đại biến đổi điện tử công suất chỉnh lưu, băm điện áp, điều áp xoay chiều, biến tần Cụ thể đề tài cơng suất có nhiệm vụ biến đổi từ nguồn điện xoay chiều pha cố định cho sang nguồn điện phù hợp cấp cho động  Động cơ: Sử dụng động chiều kích từ độc lập để truyền động cho tải Trục Rotor động có chức truyền động trực tiếp cho pulley băng chuyền  Trong trường hợp chọn động không đủ tải ta sử dụng hộp số để tăng momen động lên cho phù hợp với tải  Băng tải: Pulley chuyển động quay truyền động cho tải M chuyển động tịnh tiến thơng qua băng tải  Khối điều khiển: Hình Sơ đồ tổng quát khối điều khiển - Ta có sơ đồ tổng quát khối điều khiển Hình 1.5, khối điều khiển có chức giám sát, tính tốn đưa giá trị điều khiển cho phần động lực để kết đầu bám sát yêu cầu mong muốn Dưới mô tả chức phần khối điều khiển:  Bộ cảm biến có chức đo phản hồi giá trị tốc độ góc dịng điện động điều khiển  Bộ điều khiển lập trình thuật tốn điều khiển truyền động điều chỉnh q trình cơng nghệ Từ thông tin phản hồi với giá trị đặt mong muốn đầu vào, thuật toán điều khiển thực tính tốn đưa giá trị điều khiển cần thiết để điều khiển tốc độ thực động bám theo giá trị đặt mong muốn Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng 1.2 Tính tốn u cầu tải: - Từ mơ tả tốn ta tính tốn thơng số u cầu tải - Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập - Phân tích đưa phương án truyền động cho động 1.2.1 Tính tốn thơng số yêu cầu tải: - Ta chọn thông số mong muốn cho tải:  Khối lương tải: M = 120kg  Bán kính Pulley: r = 0.15m  Giả sử bỏ qua ma sát ổ trục lực cản khơng khí - Từ đồ thị tốc độ mong muốn mơ tả Hình 1.2 ta tính tốc độ góc ω m tương ứng theo mốc thời gian thông qua biểu thức: ω m= - u d (1.1) Ta biểu diễn kết tính tốn bảng sau: Bảng 1.1 Tốc độ mong muốn theo thời gian - t(s) u(t) ω(t) 0 33.3 33.3 3.5 0 -5 -33.3 -5 -33.3 0 Từ bảng ta vẽ đồ thị tốc độ góc ω m mong muốn sau: Hình Đồ thị tốc độ góc mong muốn Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng  Dựa vào đồ thị Hình 1.6 ta xác định trình hoạt động động cơ: - Quán trình tải chạy tới:  Từ đến 1s: tốc độ quay động tăng từ ω m=0 rad/s đến ω m=33.3 rad/s  Từ đến 3s: động hoạt động ổn định với tốc độ quay ω m=33.3 rad/s  Từ đến 3.5s: tốc độ quay động giảm ω m=0 rad/s - Quán trình tải chạy lùi:  Từ 3.5 đến 4s: động đảo chiều, độ lớn tốc độ quay tăng dần lên ω m=33.3 rad/s  Từ đến 6s: động hoạt động ổn định với độ lớn tốc độ quay ω m=33.3 rad/s  Từ đến 7s: tốc độ quay động giảm ω m=0 rad/s dừng  Áp dụng định luật II Newton để đưa phương trình cân hệ: - Theo định luật II Newton ta có: T em=J m - Với J M d ωm d ωm +r M +r f L dt dt (1.2) d ωm mô men yêu cầu để quay trục rotor động cơ, chưa chọn dt động nên tạm thời bỏ qua giá trị này, sau chọn động ta kiểm nghiệm lại, để thuận lợi cho việc tính toán ta tạm thời bỏ qua ngoại lực f L Lúc ta xác định công thức sơ momen điện từ động là: (1.3) d ωm T em=r M - dt Lúc ta tính tốn mơ men điện từ cần cung cấp để kéo tải giai đoạn bảng sau: Bảng Giá trị mô men điện từ yêu cầu tải theo thời gian t(s) T em(N.m) 0→1 89.91 1→ 3 → 3.5 3.5 → -179.82 -179.82 4→6 6→7 89.91 Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 10 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa - GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Ta có dịng điện định mức động I đm=18.5(A) nên ta chọn loại cảm biến dòng T201 hãng Seneca – Italy có thơng số sau: Bảng Thông số cảm biến dịng T201 Loại Thơng số Giá trị Đơn vị T201 Nguồn cấp 5-28 V Thang đo 0-5; 0-10; 0-40 A Tín hiệu ngõ 4-20 mA Hình Cảm biến dòng T201 3.1.1.2 Cảm biến tốc độ: - Tương tự dịng điện ta cững cần lấy giá trị tốc độ động để đưa điều khiển tính tốn, để thực cơng việc ta sử dụng cảm biến Encoder với tín hiệu đầu có dạng xung vng với tần số phụ thuộc vào tốc độ động Khi chuỗi xung vuông đưa vào điều khiển đếm số xung khoảng thời gian cho phép tính tốn tốc độ động  Tốc độ tối đa động sau khí qua hộp số 360 vong / phút  Ta dự định sử dụng arduino mega có tốc độ đáp ứng 16MHz nên ta chọn Encoder có độ phân giải khơng vượt q 106 16 × =2.7 × 10 360 60 - Vì cần xác định chiều quay động nên ta chọn Encoder N3806-AB400N, có thơng số sau: Bảng Thông số Encoder N3806-AB-400N Loại Thông số Giá trị Đơn vị N3806-AB400N Nguồn cấp 5-24 V Tốc độ tối đa 6300 Vòng / phút Số xung 400 Xung / vịng Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 43 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Hình Encoder N3806-AB-400N 3.1.2 Phân tích vấn đề cảm biến: 3.2 Tính chọn vi điều khiển:  Danh sách giao diện phần cứng yêu cầu: - chân có chức ngắt ngài để nhận tí hiệu từ encoder - 12 chân PWM để điều khiển biến đổi cơng suất - Có chân AnalogIN để nhận tín hiệu từ cảm biến dịng - Có giao tiếp thiết bị ngoại vi USB, I2C, SPI, UART, … - Bộ nhớ đủ lớn để chứa chương trình thuật tốn  Từ u cầu ta chọn vi điều khiển loại Arduino Mega 2560: - Ta có thơng số vi điều khiển sau: Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 44 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Bảng 3 Thơng số Arduino Mega 2560 - Sau tính chọn tất thành phần, linh kiện ta đưa sơ đồ chi tiết mạch phần cứng hệ truyền động điện: Arduino Mega Tính năng, đặc điểm Vi điều khiển AVR ATmega 2560 (8bit) Nguồn cung cấp 7-12V (Bộ điều chỉnh sẵn có cho điều khiển) Số chân I/O số 54 Số chân I/O tương tự 16 Xung clock 16 MHz ( nhà sản xuất cài đặt là 1MHz) Bộ nhớ flash 128 KB SRAM KB Giao tiếp USB (Lập trình với ATmega 8), ICSP (lập trình), SPI, I2C USART Bộ Timer (8bit) + (16bit) = Timer PWM 12 (2-16 bit) ADC 16 (10 bit) USART Ngắt thay đổi chân 24 Hình 3 Sơ đồ chi tiết mạch phần cứng hệ truyền động điện - Ta có bảng đầy đủ tham số phần cứng chọn: Bảng Các tham số phần cứng chọn Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 45 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên thiết bị Nhóm thực hiện: Nhóm Thơng số GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Giá trị Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Đơn vị Trang 46 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Động chiều DZ37 Công suất 3.7 KW Công suất cực đại KW Điện áp phần ứng 200 VDC Điện áp kích từ 200 VDC Momen định mức 22 N.m Momen cực đại 40 N.m Phạm vi tốc độ 30-1800 rpm Tỉ số truyền Hộp giảm tốc WPDS Thyristor T22-10-07 GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng 1÷ Đường kính trục vào 28 mm Rãnh cavet mm Mơ men qn tính 0.05 Kgm2 Điện áp ngược cực đại 700 V Dòng điện qua van cực đại 10 A Cảm biến dòng HWCT102W Encoder PSB-1000 Arduino Mega 2560 Nhóm thực hiện: Nhóm Nguồn cấp 5-28 V Thang đo 0-5; 0-10; 040 A Tín hiệu ngõ 4-20 mA Độ trễ 100 ms Nguồn cấp 5-24 V Tốc độ tối đa 6300 Vòng / phút Số xung 400 Xung / vịng Ng̀n cung cấp 7-12 V Số chân I/O số 54 pin Số chân I/O tương tự 16 pin Xung clock 16 MHz Bộ nhớ flash 128 KB SRAM KB Giao tiếp USB, ICSP, SPI, I2C USART Bộ Timer (8bit) + Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 47 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng (16bit) = Timer PWM 12 (2-16 bit) ADC 16 (10 bit) USART Ngắt thay đổi chân 24 3.3 Phân tích ngun lí hoạt động tồn hệ thống: - Ta thấy tải gồm vật M đặt băng tải sơ đồ, ta phải thiết kế hệ điều khiển truyền động điện sử dụng động điện chiều kích từ đơc lập, có khả tự động điều chỉnh để truyền động cho culi xoay băng tải truyền động cho vật M chuyển động tịnh tiến qua lại với tốc độ bám theo tốc độ mong muốn u tải - Ta điều khiển tốc độ động phương pháp thay đổi điện áp phần ứng, nhiệm vụ thực biến đổi công suất, với điện áp sau biến đổi điều khiển điều khiển - Bộ điều khiển sau nhận tín hiệu trả từ cảm biến dòng cảm biến tốc độ xử lí tính tốn với tốc độ mong muốn đưa tín hiệu phát xung PWM để điều khiển biến đổi công suất - Nhưng có phần lực thơi hệ khơng hoạt động cách tự động, để hệ hoạt động ta cần phần có chương trình điều khiển để tính tốn phát xung điều khiển đóng mở van bán dẫn mạch chỉnh lưu để từ tốc độ mong muốn đặt vào giá trị thực động đo từ cảm biến qua biến đổi tính tốn giá trị điện áp cần phải đặt vào động biến đổi hoạt động tốt động quay với tốc độ bám theo tốc độ đặt vào mong muốn Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 48 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa - GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Ở điều khiển có cấu trúc điều khiển, thuật tốn điều khiển, tham số dựa vào mơ tốn học Do ta phải mơ hình hóa hệ thống để xác định cấu trúc điều khiển, xác định lựa chọn thuật tốn điều khiển phù hợp để đến tính tốn xác định thơng số điều khiển cho phù hợp CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, TỔNG HỢP PHẦN ĐIỀU KHIỂN 4.1 Xây dựng mơ hình tốn học hệ: 4.1.1 Mơ hình tốn học động điện chiều kích từ độc lập: - Sơ đồ cấu trúc chung hệ thống: Hình Sơ đồ cấu trúc chung hệ thống  Từ mơ hình tốn học động điện chiều kích từ độc lập trình bày mục 1.2.2 ta tiếp tục biến đổi sau: Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 49 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa - GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Chuyển phương trình qua miền Laplace, sau ta thành lập phương trình sau:  Ea (s)=K e ϕω(s) K M ϕ I a ( s )−M c ( s ) Js V a ( s ) −K e ϕω( s)  I a ( s )= R a+ L a s  ω ( s) = - Từ phương trình ta lập sơ đồ cấu trúc động điện chiều kích từ độc lập sau: Hình Sơ đồ cấu trúc động - Ta có Kb = KT Hằng số Km thể khả chuyển đổi công suất điện thành công suất động cho công thức:  K m= - I KT T = K =K T =K b=K m √ R=1 023 √0 4=0 647 √ P √ I a2 Ra Giả thiết trường hợp mô-men tải tỷ lệ với tốc độ động cho công thức:  TL = Bl m - Từ phương trình (3), (6), (8) ta có quan hệ tốc độ dòng điện sau:  KT (s ) = I ( s) Bl + B+ Js J 0.05 - Đặt Bl +B=Bt =B (B l=0) T m= B = 0.69 =0.072 t (9)  KT (s ) 0.945 = = I ( s) B t (1+ s T m ) 0.69(1+s 0.072)  I (s) V (s ) = Bt (1+ s T m ) B t ( La s+ R a )( 1+ s T m ) + K Nhóm thực hiện: Nhóm (10) Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 50 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Bt Bt (1+ s T m) 1+ s T m ¿ ¿ ¿¿  K + R B t + s B t ( L a + R T m ) + B t La T m s = K + R B t 2  ( 1+ s T m ) I (s) Kl V (s ) = (1+s T )( 1+ s T 2) Với Kl = (11) Bt K b + Ra Bt −1 −1 T1 , T2 = ( −1 Bt R a + J La ) ± √( )( 2 K b + R a Bt Bt Ra + − J La J La ) Thay thông số động vào biểu thức ta được: K l = 0.482 T = 1.73 T = 0.016 Thay thông số vào (11) ta được: I (s) V (s ) 0.482(1+ s 0.072) = (1+ s 1.73)(1+ s 0.016) (12) Vậy ta có mơ hình hàm truyền đạt động điện chiều sau: Mơ hình tốn học chỉnh lưu kép: Mơ hình tốn học chỉnh lưu biểu diễn quan hệ điện áp Vc đưa từ điều khiển dòng điện điện áp Va cung cấp cho mạch phần ứng động Ở ta thực theo nguyên tắc điều khiển arccos Ta có:  = cos-1 ( ) Vc Vm Với Vc điện áp điều khiển Vm biên độ cực đại điện áp đồng Tín hiệu điện áp đồng uđb = umsin lấy ❑ làm sớm pha để trở thành dạng uđb = umcos Nhóm thực hiện: Nhóm Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 51 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Ta so sánh tín hiệu uđb = umcos uđk Tại điểm giao ( thời điểm uđb < uđk ) bắt đầu xuất xung Điện áp chỉnh lưu: Vd = Vd0 V c √6 = Ucosα Vm ❑ Với U = 220V điện áp nguồn cung cấp cosα = Vc Thay o phương trình Vm ta đượ c: Vc Vd = √ 220 = 1.65Vc 220 √ ❑ Vì biến đổi hoạt động theo chu kỳ lấy mẫu mạch điều khiển Khoảng thời gian lấy mẫu gây trễ biến đổi Khi thay đổi điện áp điều khiển, thyristor thay đổi trạng thái đóng/mở, điện áp chưa thay đổi Góc trễ hiệu chỉnh sẵn sàng để thực thi khoảng 60 khoảng góc mở thyristor Thời gian trễ lấy khoảng trễ  Tr = 1 60/2  Time period of one cycle = 12 f , mà fs = 50Hz  Tr = 1.667ms 360 s Bộ biến đổi mơ hình hóa hàm trễ: Gr(s) = Tre−T s r ta xấp xỉ dạng: Kr 1.65 Gr(s) = T s+1 = 0.001667 s +1 r Mơ hình tốn học cảm biến: 2.1 Phản hồi dịng điện: Mơ hình tốn học phản hồi dịng điện biểu diễn hệ số khuếch đại Hc Cảm biến dịng T201 có thời gian trễ khoảng 100ms nên bỏ qua Vì để đơn giản ta coi cảm biến dòng có hệ số khuếch đại H c =1 3.2.Phản hồi tốc độ: Hàm truyền đạt khâu phản hồi tốc độ: G Nhóm thực hiện: Nhóm = K❑ T ❑ s +1 , Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 52 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng K hệ số khuếch đại cảm biến, T số thời gian lọc Vì ta chọn loại encoder PSB-1000-G05L có thời gian tăng giảm xung khơng đáng kể nên để đơn giản ta xem khơng có khâu trễ  G = Mơ hình hóa hệ thống truyền động điện: Bộ điều khiển tốc độ điều khiển dịng điện sử dụng thuật tốn điều khiển PI: Gs ( s )= K s (1+ s T s ) , sTs G c ( s )= K c (1+ s T c ) sTc Sau tìm mơ hình tốn học phận cấu trúc, ta tổng hợp mơ hình tốn học hệ thống sau: II Tổng hợp mạch vòng hệ thống truyền động điện: Tổng hợp mạch vòng dịng điện: Như tìm làm mục trước, ta có: ( 1+ s T m ) I (s) Kl = (1+s T )( 1+ s T 2) V (s ) Nhóm thực hiện: Nhóm 0.482(1+ s 0.072) = (1+ s 1.73)( 1+ s 0.016) Trợ giảng: Huỳnh Quốc Hùng Trang 53 PBL2: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng Kr 1.65 Gr(s) = T s+1 = 0.001667 s +1 r Hàm truyền vịng hở có dạng: GHi(s) = ( ) Kl K c Kr (1+ s T c )(1+ s T m ) Tc s (1+ s T )(1+s T )(1+ s T r ) (…) Ta cần rút gọn để đơn giản hàm truyền Ta xấp xỉ: (1+ s T m) s T m Đặt: K= Kl K c Kr T m Tc (…) trở thành: (1+ s T c ) GHi(s) = K (1+s T )(1+ s T )(1+ s T ) ( ) r Các số mẫu có quan hệ sau: T r