Đề thi cuối kỳ Hệ Thống Truyền Động Servo HKII 1718,HKII 1920, 2021 ,HKI+HKII 2223.............................................................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 17-18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Mơn: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO Mã mơn học: SERV424029 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Đề số: 01; Đề thi có trang BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ Thời gian: 60 phút Được phép sử dụng tài liệu Bài 1: (4đ) a Vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển động bước đơn cực (unipolar)? Viết lưu đồ giải thuật điều khiển động chế độ “2 phase ON” với vận tốc 100 (RPM) Biết hàm delay(t), t: thời gian delay (us: micro second) Sơ đồ khối mạch điều khiển (0.5) Trình tự kích phase ON động (0.25) Giả sử A, B, C, D kết nối với ngõ vi điều khiển bất kỳ, dựa trình tự kích ta rút mức logic điều khiển (chỉ cần xét chu kì điện) (0.5) A B C D H L H L H L L H L H L H L H H L Tính thời gian delay (0.5) Tdelay 360 360 200 1.8 60 60 3(ms) rpm pps 100 200 pps Dựa vào bảng sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật (0.5) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV b Viết giải thuật điều khiển động chế độ bước (half-step) với thời gian delay tính câu a Vận tốc động lúc bao nhiêu? Trình tự kích half step động (0.25) Giả sử A, B, C, D kết nối với ngõ vi điều khiển bất kỳ, dựa trình tự kích ta rút mức logic điều khiển (chỉ cần xét chu kì điện) (0.5) A(1a) B(1b) C(2b) D(2a) H L L L H L L H L L L H L H L H L H L L L H H L L L H L H L H L Dựa vào bảng sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật (0.5) Nếu dùng thời gian delay câu a, vận tốc động giảm ½ 50 (RPM) (0.5) Bài (6đ) a Vẽ sơ đồ khối chi tiết điều khiển, vi điều khiển sử dụng tùy ý (1) Vi điều khiển position controller velocity controller Động tải Công suất velocity loop position loop Sử dụng vi điều khiển 16-bit, ví dụ: dsPIC30F4011/12 (SV vẽ sơ đồ slide giảng, chương 2) b Viết giải thuật đọc encoder sử dụng ngắt (chế độ x2)? (1) Để đọc encoder sử dụng ngắt chế độ x2, ta sử dụng ngắt chế độ cạnh lên (rising) cạnh xuống (falling) Giả sử sử dụng ngắt INT0 vi điều khiển kết nối với chân A encoder, ta có giải thuật đọc encoder ngắt: Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV MAXCNT = 2000; INT0_ISR{ if (((rising)&&(B==0))|((falling)&&(B==1))) CountValue++; else CountValue ; if (CountValue==MAXCNT) CountValue=0; } //reset đếm c Viết giải thuật tính vận tốc động dựa vào xung encoder (1) Tính tốn (0.5) 60 60 15(ms ) Tính thời gian ngắt : T RPM _ MAX 2000 Sử dụng ngắt timer với thời gian ngắt tính trên, ta có giải thuật tính vận tốc ngắt sau: #define MAX_CNT = 1000*2 #define MAXSPEED = (unsigned int)(((unsigned long)MAX_CNT*2048)/125) #define HALFMAXSPEED (MAXSPEED>>1) Giải thuật (0.5) Phần giải thuật ngắt giống slide 41, chương 3, giảng Lưu ý công thức chuyển đổi sang vận tốc thật cuối có thay đổi: RealVel = (int)(((long)Speed*125)/2048); d Viết giải thuật điều khiển vận tốc cho động cơ? Sử dụng điều khiển PI để điều khiển vận tốc, phương trình điều khiển: u (t ) K p e(t ) K I e(t )dt Thuật toán PI viết cho hệ rời rạc thời điểm lấy mẫu thứ k (0.5) uk ukP ukI Trong đó, ukP K p ek ukI K I T ek (sử dụng cơng thức tính tích phân lùi) Giải thuật điều khiển tương tự slide 46, chương giảng Lưu ý bỏ phần tính cho khâu (1) e Thiết kế quỹ đạo để điều khiển vị trí cho động với yêu cầu: - Động quay 20 vòng giây - Chuyển động điểm-điểm - Phương pháp quỹ đạo hỗn hợp với vận tốc hình thang Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV Tính tốn thơng số cần thiết (0.5) Góc quay: 20 40 (rad ) Lựa chọn gia tốc khởi động cho động cơ, công thức 4.12 slide giảng q f qi 40 qc 40 (rad / s ) tf Chọn qc 100 (rad / s ) Thời gian tăng tốc, công thức 4.11 slide giảng: t f qc 4(q f qi ) =0.225 (s) tc 2 qc tf Tính quỹ đạo q(t) theo cơng thức (4.14) slide giảng (0.5) Đồ thị vị trí, vận tốc, gia tốc (0.5) Trong tc 0.225(s) , t f 2( s) q f qi 40 (rad ) qc 100 (rad/ s ) 200 qc (rad/ s) Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV rpm = v(mm/p) / PB(mm) 1500 0.5*10^-3 tính lại K =1/fc *N/60 *Pfo với fc = 200KHz