đồ án điều khiển số và ứng dụng giúp chúng ta tìm hiểu sâu sắc hơn về ngành điện tự động công nghiệp. Trên đây là 1 bài tập lớn mà mình tham khảo được từ mọi người để giúp mọi người có cách nhìn nhận tốt hơn . Chúc các bạn đạt kết quả tốt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ ỨNG DỤNG Đề tài: Thiết kế xấp xỉ khâu điều chỉnh tốc độ động DC Servo Harmonic RHS 14-6003 SINH VIÊN MSV HẢI PHÒNG 12/2022 LỚP CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS14-6003 1.1 Giới thiệu động DC servo Harmonic RHS14-6003 1.2 Thông số động DC servo Harmonic RHS14-6003 CHƯƠNG XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS14-6003 2.1 Mô tả đối tượng điều khiển 2.2 Khảo sát đặc tính động học động miền thời gian thực 2.2.1 Mô hình mơ Simulink 2.2.1 Kết mô CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XẤP XỈ LIÊN TỤC 10 3.1 Phương pháp thiết kế xấp xỉ liên tục 10 3.2 Thiết kế điều khiển 10 3.2.1 Thiết kế điều khiển PID miền liên tục 10 3.2.2 Thiết kế điều khiển số xấp xỉ liên tục 14 3.3 Mô 15 CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS14-6003 1.1 Giới thiệu động DC servo Harmonic RHS14-6003 Harmonic Driver Servo Actuators kết hợp động servo nhỏ gọn động, bánh xác vịng bi đầu có khả chịu tải cao Động RHS 14-6003 động chiều hãng Harmonic Nhật sản xuất Đây động thiết kế nhỏ gọn, truyền động xác, momen lớn có gắn sẵn encoder * Nguyên lý hoạt động: - Động servo thiết kế để quay có giới hạn mà khơng phải quay liên tục động DC hay động bước Hình 1.1: Động RHS 14-6003 thực tế * Cấu tạo động servo: Hình 1.2: Cấu tạo động servo DC 1.2 Thông số động DC servo Harmonic RHS14-6003 Thông số Công suất đầu (sau hộp số) Điện áp định mức Dịng điện định mức Mơmen định mức TN Đơn vị W V A In-lb ĐC RHS14-6003 34 75 1.0 48 Nm Tốc độ định mức nN rpm Mơmen hãm liên tục In-lb Nm Dịng đỉnh A Mômen cực đại đầu Tm In-lb Nm Tốc độ cực đại rpm Hằng số mômen (KT) In-lb/A Nm/A Hằng số điện B.E.M.F ( ảnh hưởng v/rpm 5.4 60 54 6.1 2.4 155 18 100 80 8.9 0.9 tốc độ đến sđđ phần ứng )(Kb) Mô men quán tính (J) In-lb –sec2 0.41 Kgm2 ms In-lb/rpm Nm/rpm 0.45 6.7 6.2 0.71 Hằng số thời gian khí Độ dốc đặc tính Hệ 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 Dịng khởi động Dịng khơng tải In-lb/rpm Nm/rpm 1:R lb N lb N W rpm Ω mH A A 0.2 2.3*10-2 1:50 88 392 88 392 50 3000 11.6 4.5 0.25 0.4 CHƯƠNG XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS14-6003 2.1 Mô tả đối tượng điều khiển Hình 1.3: Cấu trúc động RHS 14_6003 Rư = 11.6 , , Lư = 4.5 Mh , Kt = 8.9 Nm/A , Kb = 0.9 V/rpm J = 0.45 Bf = 0.023 Mc = 5.4 2.2 Khảo sát đặc tính động học động miền thời gian thực 2.2.1 Mơ hình mơ Simulink 2.2.1 Kết mô - Khi mơmen cản: Hình 2.2:Đáp ứng dịng điện khơng có momen cản Hình 2.3:Đáp Khi có momen cản Hình 2.4: Đáp ứng dịng điện có momen cản Hình 2.5: tốc độ Đáp ứng có momen cản Nhận xét: - Với việc chọn thời gian q độ 4s + Khi khơng có momen cản dòng điện động mức 0.3A thấp nhiều so với dòng điện định mức động 1A, tốc độ động không tải cao tốc độ định mức động + động hoạt động có tải , dịng điện động tăng gần sát với dòng điện định mức động Tốc độ động giảm xuống gần sát với tốc độ định mức động cơ, nhiên cao CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XẤP XỈ LIÊN TỤC 3.1 Phương pháp thiết kế xấp xỉ liên tục - Luật PID miền thời gian mô tả: [ de (t) U ( t )=K R e ( t )+ ∫ e ( t ) dt +Tv Tc dt ] KR: Hệ số tỉ lệ Tc: Hằng số thời gian chậm sau Tv: Hằng số thười gian vượt mức - Xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật thành phần D bậc 1: [ [ uk =K R ek + k T T e i−1+ V (e k −e k−1) ∑ T C i=1 T ] T T V => uk =uk−1 + K R ek −e k−1+ T e i−1+ T ( e k −2 e k−1 −e k−2) C Vậy: −1 −2 U ( z ) r 0+ r z +r z G R ( z )= = E(z) 1−z−1 Với: ( r =K R 1+ TV T TV T ; r 1=−K R 1+ T − T ; r 2=K R V T T C ) ( 3.2 Thiết kế điều khiển 3.2.1 Thiết kế điều khiển PID miền liên tục - Mơ hình mơ matlab ) ] Hình 3.1: Mơ mơ hình Matlab dùng BĐK PID -Tính tốn thơng số cho điều khiển PID Matlab Hình 3.2: Tính tốn BĐK PID tuner Kết mơ 10 + Khi khơng có momen cản Mc Hình 3.1 Đáp ứng dịng điện khơng có momen cản Hình 3.2 Đáp ứng tốc độ khơng có momen cản 11 + Khi có momen cản Hình 3.5: Đáp dịng có momen ứng điện cản Hình 3.6: Đáp ứng tốc độ có momen cản -Nhận xét - với phương pháp thiết kế điều khiển xấp xỉ liên tục ( PID tương tự) với thời gian độ 4s + Khi momen cản dịng điện mức 0.2A thấp so với dòng điện định mức 1A tốc độ động chạy sát so với tốc độ định múc động 3000 vịng/phút 12 + Khi có momem cản dòng điện dao động ổn định khoảng 0.8A gần sát so dòng điện định mức động Tốc độ dao động nhẹ ổn định mức 3000 vòng/phút 3.2.2 Thiết kế điều khiển số xấp xỉ liên tục Từ thông số từ điều khiển PID ta có: P=K R =560,5494 I= KR =1754,936 → T c =0.322 Tc D=K R T v =−12,6365 →T v =−0.0225 Chọn T = 0.01 (s) Ta thông số điều khiển số xấp xỉ liên tục: ( r =K R 1+ ( TV =¿-703.1 T r 1=−K R 1+ r 2=K R ) TV T − =¿19843e +0.3 T TC ) TV =−1.2636e+0,3 T Thay r , r ,r ta điều khiển số: G R ( z )= −1 −2 U ( z ) r 0+ r z +r z = E(z) 1−z−1 13 Hình 3.7 nhập 3.3 Mơ tham số matlap Hình 3.8: Cấu trúc mô PID số Kết mô phỏng: 14 + Khi khơng có momen cản Hình ứng điện 3.9 Đáp dịng khơng momen có cản 15 Hình 3.10: Đáp ứng tốc độ khơng có momen cản + Khi có momen cản Hình 3.11 Đáp ứng dịng điện có momen cản 16 Hình 3.11 Đáp ứng tốc độ có momen cản -Nhận xét: - với phương pháp thiết kế điều khiển xấp xỉ liên tục ( PID số) với thời gian độ 4s + Khi khơng có momen cản dịng điện mức 0.2A thấp so với dòng điện định mức 1A tốc độ động chạy sát so với tốc độ định múc động 3000 vịng/phút + Khi có momem cản dịng điện dao động ổn định khoảng 0.8A gần sát so dòng điện định mức động Tốc độ dao động nhẹ ổn định mức 3000 vòng/phút với tốc dộ định mức động 17