Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG SERVO ĐIỆN THỦY LỰ C NGUYỄN NGỌC TRUNG MSSV: 20192122 Trung.nn192122@sis.hust.edu.vn Ngành KT Điều khiển & Tự động hóa Giảng viên hướ ng dẫn: PGS TS Nguyễn Tùng Lâm Khoa: Trườ ng: Tự động hóa Điện – Điện tử HÀ NỘI, 8/2023 Chữ ký GVHD BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠ O SĐH BÁCH KHOA HÀ NỘ I CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Trung Khóa: K64 Trường: Điện- Điện tử Tên đề tài: Ngành: KT ĐK &TĐH Thiết k ế bộ điều khiển cho hệ thống Servo điện thủy lực sử dụng bộ điều khiển PID N ội dung đề tài: Giớ i thiệu về hệ thống servo điện thủy lực, xây dựng mơ hình tốn học hệ thống servo điện thủy l ực vớ i xy lanh bất đối x ứng Thiết k ế bộ điều khiển vị trí xylanh thủy lực điều khiển tốc độ động cơ dựa trên phương pháp PID nhận dạng mơ hình Mơ hệ thống servo điện thủy lực vớ i bộ điều khiển thiết k ế trên phần mềm Matlab/Simulink để kiểm tra sự hiệu quả và chất lượ ng bộ điều khiển, thông số đượ c lựa chọn vớ i mơ hình thực tế Từ đó triển khai bộ điều khiển cho mơ hình thực tế và kiểm tra k ết quả thực, so sánh vớ i k ết quả mô Thời gian giao đề tài: 3/2023 Thờ i gian hoàn thành: 8/2023 Ngày tháng … năm 2023 CÁN BỘ HƯỚ NG DẪN Lờ i cảm ơn Lời em xin đượ c bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, trườ ng nói chung th ầy, viện nói riêng tạo cho chúng em mơi trườ ng học t ậ p nghiên cứu động, giúp em trang bị nh ững kiến thức, k ỹ năng cần thiết cho trình học tậ p, nghiên cứu làm việc sau Đặ c biệt, em xin gửi lờ i cảm ơn vô sâu sắ c chân thành t ớ i thầy PGS.TS Nguyễn Tùng Lâm - người hướ ng dẫn chúng em r ất tận tình suốt trình học tậ p trình thực làm Đồ án Thiết k ế Em xin gửi l ờ i cảm ơn anh Lê Đức Th ịnh bạn lab giúp đỡ động viên em suốt trình thực hi ện đồ án Cảm ơn các bạn nhóm Đồ án cố gắng hoàn thành Đồ án thiết k ế Tuy cố gắng hoàn thành đồ án thờ i gian kiến thức về lý thuyết tr ải nghiệm thực tế có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Em r ất mong nhận đượ c ý kiến đóng góp quý báu thầy để báo cáo đượ c hồn thiện tương lai. Em xin trân tr ọng cảm ơn! Sinh viên thực Ký ghi rõ h ọ tên MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚ I THIỆU CHUNG 1.1 Hệ thống thủy lực Khái niệm Nguyên lý hệ thống thủy lực Các đại lượ ng cơ bản hệ thống thủy lực Mơ hình hệ thống hệ thống thủy lực Một số ưu nhược điểm hệ thống thủy lực Ứ ng dụng hệ thống thủy lực 1.2 Hệ thống servo điện thủy lực Tổng quan Van servo điện thủy lực Ưu nhược điểm hệ thống servo điện thủy lực CHƯƠNG MÔ HÌNH HĨA HỆ THỐNG SERVO ĐIỆN THỦY LỰ C 2.1 Mơ hình chung hệ thống servo điện thủy lực 2.2 Mơ hình xy lanh bất đối xứng CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ PID ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ XY LANH 13 3.1 Quy trình nhận dạng mơ hình 13 Thu thậ p dữ liệu 13 Xử lý phân tích dữ liệu 14 K ết quả hàm truyền 15 3.2 Điều khiển vị trí xy lanh 16 Mục tiêu thiết k ế bộ điều khiển PID 16 Hàm truyền xy lanh 17 Thiết k ế PID 18 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 19 4.1 Bộ điều khiển PID mơ hình tương đương vịng kín 19 4.2 Mơ hình tốn học 20 Giớ i thiệu 20 Nhận dạng mơ hình 21 4.3 Thiết k ế bộ điều khiển 24 4.4 K ết quả mô 26 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰ C NGHIỆM 28 5.1 Mơ hình thực nghiệm 28 5.2 Giớ i thiệu về Labview NI MyRIO 32 5.3 LabVIEW 32 NI myRIO 1900 32 Triển khai bộ điều khiển PID điều khiển tốc độ động cơ 33 5.4 Triển khai bộ điều khiển PID điều khiển vị trí xylanh 37 CHƯƠNG MÔ PHỎ NG KẾT HỢ P MATLAB VÀ AMESIM 42 6.1 6.2 Phần mềm Amesim 42 Mô hệ thống điện thủy lực k ết hợ p Matlab Amesim 42 6.3 K ết quả mô 44 CHƯƠNG KẾ T LUẬN 45 Hướ ng phát triển đồ án tương lai 45 7.1 7.2 K ết luận chung đồ án 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ q trình biến đổi truyền tải lượ ng Hình 1.2 Ứ ng dụng xylanh thủy lực cơng nghiệ p Hình 1.3 Mơ hình xy lanh thủy lực đối xứng(a) bất đối xứng(b) Hình 1.4 Van servo thủy lực Hình 1.5 Sơ đồ giai đoạn van chưa làm việ c Hình 1.6 Sơ đồ giai đoạn đầu trình điều khiển Hình 1.7 Sơ đồ giai đoạn hai trình điều khiển Hình 2.1 Mơ hình servo điện thủy lực Hình 2.2 Mơ hình tuyến tính hệ thống servo điện thủy lựcError! Bookmark not defined Hình 3.1 Code LabVIEW xác đị nh tín hiệu vào 14 Hình 3.2 Tín hiệu vào hình sin hệ thống 14 Hình 3.3 Hộ p cơng cụ nhận dạng hệ thống Matlab 15 Hình 3.4 Tỷ lệ phần trăm phù hợ p 15 Hình 3.5 Nhận dạng hàm truyền 16 Hình 4.1 Vòng điều khiển PID 19 Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống servo điện thủy lực 20 Hình 4.3 Sơ đồ k ết nối mơ hình thực vớ i máy tính 22 Hình 4.4 Chương trình thu thậ p dữ liệu 22 Hình 4.5 Tín hiệu ngõ vào ngõ 23 Hình 4.6 Hộ p cơng cụ nhận dạng vớ i cực zero khác 23 Hình 4.7 K ết quả nhận dạng vớ i mơ hình hàm truyền 23 Hình 4.8 Hàm truyền mơ hình tf2 24 Hình 4.9 Đáp ứ ng step đối tượ ng 24 Hình 4.10 Đáp ứng độ 26 Hình 4.11 Đáp ứng hệ thống chưa có bộ điều khiển 26 Hình 4.12 Chương trình mô bộ điều khiển 27 Hình 4.13 K ết quả mơ 27 Hình 5.1 Sơ đồ giai đoạn van chưa làm việc 28 Hình 5.2 Các lĩnh vực ứng dụng 32 Hình 5.3 NI MyRIO 1900 33 Hình 5.4 Sơ đồ bố trí, lắp đặt mơ hình thí nghiệm 34 Hình 5.5 Giao diện phần mềm Labview 35 Hình 5.6 Chương trình khối tính tốn PID 35 Hình 5.7 Chương trình khối tính toán tốc độ 36 Hình 5.8 Đồ thị dữ liệu Matlab 36 Hình 5.9 Sơ đồ cấu trúc hệ thống 37 Hình 5.10 Mơ hình thực tế 38 Hình 5.11 Sơ đồ mạch đấu nối điện 38 Hình 5.12 Sơ đồ mạch thủy lực 39 Hình 5.13 Giao diện phần mềm Labview 39 Hình 5.14 Khối chương trình phần mềm Labview 40 Hình 5.15 Khối chương trình phần mềm Labview 40 Hình 5.16 Đồ thị dữ liệu Matlab 41 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Bảng chỉnh định tham số 25 Bảng 5.1 Danh mục thiết bị 29 CHƯƠNG GIỚ I THIỆU CHUNG 1.1 Hệ thống thủy lự c Khái niệm Sự phát triển nhanh mạnh khoa học k ỹ thuật làm cho ngành công nghiệ p nặng, cơng nghiệ p nhẹ thay đổi Trong có góp phần không nhỏ c thủy lực Thủy lực lực đượ c tạo bở i chất lỏng bị dồn nén khơng gian kín, chất lỏng bị nén sẽ tạo áp suất, áp suất tạo lực Cũng có thể hiểu thủy lực sự di chuyển lực thơng qua sự di chuyển chất lỏng không gian giớ i h ạn Chất l ỏng ở có thể là dầu, nhớ t, hóa chất… với độ nhớt, độ đậm đặc, nhiệt độ và tính chất khác Tuy nhiên dầu th ủy lực lựa chọn tối ưu ngồi tác dụng tạo lực cịn chất bơi trơn giúp hệ thống pít tơng hoạt động dễ dàng Một dây chuyền g ồm nhiều thiết b ị khí đượ c k ết nối v ới để t ạo thủy l ực g ọi hệ th ống thủy l ực, gồm bộ ph ận bản xi lanh, piston, thùng chứa chất lỏng, đườ ng ống dẫn van Nguyên lý hệ thống thủy lự c Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng chất vừa bơi trơn bề mặt tiế p xúc vừa truyền lực Chất lỏng sẽ đượ c dẫn đi, thơng suốt mạch thủy lực kín gồm bơm dầu, van cấu điề u khiển hoạt động Chất lỏng di chuyển mạch có tính chất kín tuần hồn, nhờ vào bơm thủy lực vớ i thiết bị cơ cấu điều khiển Nguyên lý bả n hệ thống thủy lực là: Động điệ n sẽ tạo chuyển động quay làm quay tr ục bơm dầu Bơm hút dầu từ bồn chứa đẩy đườ ng ống đến v ới cấ u Áp suất c h ệ th ống s ẽ đượ c kh ống chế đảm bảo b ở i van an toàn thủy l ực Chất l ỏng thủy l ực s ẽ đượ c chuyển đến cấ u điều khiển mà cụ th ể là van phân phối, van điều hướng… nhờ vào áp suất, lưu lượng bơm tạo Cuối tạo chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay xi lanh Sau k ết thúc chu trình làm việc dầu thủy lực sẽ đượ c dẫn về thùng chứa Tại đây, sẽ đượ c bộ lọc giải nhiệt để tái sử dụng cho chu k ỳ lần sau Trong hệ thống thuỷ lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trò trung gian truyền lực chuyển động cho máy công nghệ Các đại lượ ng cơ bản hệ thống thủy lự c Trong trình tìm hiểu, tiế p xúc vớ i hệ thống thủy lực chắn sẽ phải làm việc, tính tốn cân nhắc đại lượng bản: lưu lượ ng, áp suất Lưu lượ ng đại lượng bản, đượ c nhắc đến nhiều sử dụng hệ thống thủy lực Lưu lượng lượ ng dầu hay chất lỏng thủy lực đượ c vận chuyển thông qua bơm thủy lực đơn vị thờ i gian cụ thể (có thể là phút, giờ , giây) Để quyết định đến tốc độ của cấ u chấp hành hay xi lanh phải dựa vào đại lượ ng đó là lưu lượ ng Nếu lượ ng chất lỏng nhiều tốc độ tịnh tiến nhanh, ch ất l ỏng tốc độ sẽ chậm lại.Trên bơm hoặ c b ộ nguồn thủy lực sẽ ghi thơng số lưu lượ ng quen thuộc như: in3/vịng hay CC/vịng, lít/phút…Về áp suất đại lượng đo lườ ng lực tác dụng chất 5.2 Giớ i thiệu về Labview NI MyRIO LabVIEW LabVIEW phần mềm mô sử d ụng biểu tượng Điều khiến ph ần mềm bật so vớ i phần mềm truyền thống khác phần mềm truyền th ống sử d ụng văn LabVIEW đượ c c ấu tạo từ chương trình là: Block Diagram Front Panel Trong đó, Front Panel gần gũi với ngườ i dùng Vì giao diện thể hiện tính đượ c xây dựng từ Block Diagram H nh 5.2 Các lĩnh vự c ứ ng d ụng NI myRIO 1900 NI myRIO có thiết kế nhỏ gọn đời mang đến cho sinh viên giảng viên đa dạng tiện dụng thực hành nghiên cứu kỹ thuật Nó đượ c ứng dụng nhiều lĩnh vực: Điện tử, Cơ điện tử, Điều khiển – Tự động hố, Hệ thống nhúng … Lậ p trình FPGA & Real-time Tích hợ p k ết nối khơng dây Tích hợ p LED, nút nhấn, gia tốc k ế (accelerometer), digital – analog I/O Lậ p trình LabVIEW C/C++ Dễ sử dụng – chỉ mất vài phút để cấu hình 32 H nh 5.3 NI MyRIO 1900 Một số thông số kỹ thuật NI MyRIO 1900 Nguồn cấ p: 6-16 VDC, 14W Vi xử lý: Xilinx Z-7010, 667MHz, lõi Bộ nhớ cố định: 256 MB Bộ nhớ DDR3: 512 MB FPGA: Xilinx Z-7010 Wireless: IEEE 802.11, ISM 2.4 GHz, 20MHz, ph ạm vi phát tớ i 150m Ngõ vào tương tự: 500 kS/s, 12bit Các đầu nối MXP: kênh ngõ đầu nối, 0V đến 5V Đầu nối MSP: Hai kênh khác nhau, ±10 V Ngõ vào Audio: Hz đến >20 kHz Ngõ tương tự: 345 kS/s, 12bit Các đầu nối MXP: hai kênh ngõ đầu nối, 0V đến 5V Đầu nối MSP: hai kênh ngõ, ±10 V Ngõ audio:70 Hz đến 50 kHz vào tải 32 Ω Độ r ộng xung tối thiểu: 20 ns SPI: MHZ PWM: 100 kHz Ngõ vào encoder: 100 kHz • • • • • • • • • • • • • • • • • • 5.3 Triển khai bộ điều khiển PID điều khiển tốc độ động cơ Mơ hình thí nghiệm c h ệ thống truyền động điện thủy lực g ồm có cấu chấ p hành, cảm biến, mạch giao tiế p bộ nguồn đượ c lắ p ráp bố trí giống Hình 5.4, mơ hình thử nghiệm dùng để kiểm chứng tính khả thi bộ điều khiển đượ c thiết k ế Kit MyRIO Bộ điều khiển van tuyến tính Nguồn 24V 33 Encoder Động cơ Van Servo H nh 5.4 Sơ đồ bố trí, lắp đặt mơ hình thí nghi ệm a) Xây dựng chương trình LabVIEW Giao diện đượ c xây dựng phần mềm Labview bao gồm thành phần: - Nút Stop để dừng hệ thống - Đầu vào input, output để lựa chọn đầu vào, phù hợ p với chân đấu nối thực tế - Giá tr ị đặt SP: để cài đặt giá tr ị vị trí mong muốn - Giá tr ị phản hồi PV: Theo dõi vị trí phản hồi - Đồ thị hiển thị giá tr ị SP PV để theo dõi 34 H nh 5.5 Giao di ện phần mề m Labview Cấu trúc chương trình - Khối tính tốn PID: Tính tốn giá tr ị output để chuyển đổi thành điện áp điều khiển đưa tín hiệu để điều khiển van servo. H nh 5.6 Chương trnh khố i tính tốn PID Khối chương trình: Xây dựng phần giao diện truyền tín hiệu điện áp điều khiển - Khối thu thậ p giá tr ị đầu vào đưa giá trị đầu Hình 5.7 Cài đặ t chân đầu vào đầ u Ni MyRIO 1900 với LabView dùng để thu thậ p xuất giá tr ị đầu - 35 H nh 5.7 Chương trnh khố i tính tốn t ốc độ b) K ết quả thực tế Với lượng đặt đầu vào điện thay đổi, sau qua thực nghiệm hệ thống servo thủy lực lượng đặt tín hiệu đáp ứng tốc độ động đượ c hiển thị như Hình 5.7 H nh 5.8 Đồ thị d ữ liệu Matlab c) Nhận xét Từ k ết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp nhận dạng hệ thống có hiệu quả việc xác định mơ hình hàm truyền đối tượng mang đặ c tính phi tuyến 36 cao hệ thống truyền động điện thủy lực Để thiết k ế bộ điều khiển tuyến tính liên tục cho đối tượ ng dựa k ết qu ả nh ận d ạng hàm truyền có tỉ l ệ ph ần trăm phù hợ p Vì vậy, nghiên cứu tương lai cần đượ c thực nghiệm vớ i mơ hình chuẩn xác hơn, khắc ph ục sự rò r ỉ của đườ ng ống để k ết quả nhận dạng hệ thống xác Cần đầu tư thêm thiết bị đo đạc để xác định đầy đủ các thơng số của mơ hình, từ đó thiết k ế đượ c bộ điều khiển chất lượng cho hệ thống dựa k ết quả mơ hình hóa 5.4 Triển khai bộ điều khiển PID điều khiển vị trí xylanh Sơ đồ cấu trúc hệ thống đượ c mơ tả như hình 5.9, bao gồm thành phần: H nh 5.9 Sơ đồ cấ u trúc hệ thố ng Cơ cấu chấp hành: Van servo, mô hình xy lanh bất đối xứng Bộ điều khiển: Sử dụng Ni myrio-1900 Ni myrio-1900 tính tốn tín hiệu điều khiển thông qua phương pháp điều khiển cài đặt, điều khiển servo điện thủy lực Các tín hiệu phản hồi thu thập từ cảm biến truyền đến Ni myrio-1900 để thu thập lưu trữ - Đo lường: Sử dụng cảm biến - Phần mềm giao diện điều khiển viết tảng Labview với mục tiêu giúp xây dựng thuật tốn điều khiển hệ thống Có thể theo dõi phản hồi điều khiển giá trị tham số giao diện thực hành. - Vớ i danh mục thiết bị đã liệt kê như Bảng 5.1, mơ hình mạch mô tả hệ thống servo điện thủy lực đượ c lắ p đặt trong hình 5.10 37 Kit MyRIO Bộ điều khiển van tuyến tính Xy lanh Van Servo Nguồn 24V Bộ phân phối thủy lực H nh 5.10 Mơ hình th ự c t ế Để b ảo v ệ an toàn vận hành, phải tuân thủ nh ững điều sau: Không đượ c vượ t áp suất làm việc cho phép (xem thông s ố k ỹ thuật), phải tuân theo tất cả hướ ng dẫn an toàn tổng quát, bộ nguồn thuỷ lực bộ cấ p nguồn điện phải đượ c tắt thờ i gian lắ p m ạch, kiểm tra tất cả đườ ng dầu h ồi đượ c nối tất cả các đườ ng ống đượ c nối an toàn, tất cả các phần tử phải đượ c gắn an tồn vào bảng nhơm có rãnh, trướ c tháo dỡ mạch, chắn r ằng áp suất phần tử thuỷ lực đượ c xả…. a) Đấu nối hệ thống Sơ đồ đấu nối mạch đấu nối điện hệ thống sơ đồ mạch thủy lực có thể đượ c mơ tả như Hình 5.5 Hình 5.6 H nh 5.11 Sơ đồ mạch đấ u nố i điện 38 Hình 5.5 sơ đồ mạch đấu nối điện hệ thống Nguồn cấ p 24V cho thiết bị Tín hiệu vị trí đưa từ cảm biến v ị trí đến chân AI0 Ni MyRIO1900 Đầu điện áp đưa từ chân AO0 đến bộ EDM-M231/30E0-B Tín hiệu điều khiển van đượ c nối từ chân CH1 CH2 đến bên Servo van H nh 5.12 Sơ đồ mạch thủ y lự c Hình 5.6 sơ đồ m ạch thủy lực c hệ th ống Nguồn cấ p th ủy l ực cung cấ p dòng dầu cho van Servo van đượ c k ết nối vớ i xy lanh b) Xây dựng chương trình Labview Giao diện đượ c xây dựng phần mềm Labview bao gồm thành phần: - Nút Stop để dừng hệ thống - Đầu vào input, output để lựa chọn đầu vào, phù h ợ p với chân đấu nối thực tế - Giá tr ị đặt SP: để cài đặt giá tr ị vị trí mong muốn - Giá tr ị phản hồi PV: Theo dõi vị trí phản hồi - Đồ thị hiển thị giá tr ị SP PV để theo dõi H nh 5.13 Giao diện phần mề m Labview 39 *Cấu trúc chương trình - Khối tính tốn PID: Tính tốn giá tr ị output để chuyển đổi thành điện áp điều khiển đưa tín hiệu để điều khiển van servo. - Khối chương trình: Xây dựng phần giao diện truyền tín hiệu điện áp điều khiển. - Khối thu thậ p giá tr ị điện áp đầu vào đưa giá tr ị điện áp đầu Hình 5.10: Cài đặt chân đầu vào đầ u Ni MyRIO 1900 vớ i LabView dùng để thu thậ p xuất điện áp đầu ra. H nh 5.14 Khối chương trnh phầ n mề m Labview d) K ết quả thực tế Với lượng đặt đầu vào vị trí thay đổi, sau qua bộ thực nghiệm hệ thống servo thủy lực lượng đặt tín hiệu đáp ứng vị trí xy lanh đượ c hiển thị Hình 5.9. H nh 5.15 Khối chương trnh phầ n mề m Labview 40 Vớ i liệu đượ c thu thậ p từ hệ thống thực nghiệm, đồ thị lượng đặt đáp ứng vị trí xy lanh Matlab đượ c biểu diễn hình Hình 5.10. H nh 5.16 Đồ thị d ữ liệu Matlab Nhận xét: Trong chương ta tìm hiểu thành thiết b ị, thành phần c hệ thống Servo điện thủy lực, hoàn thiện đấu nối hệ thống Xây dựng chương trình điều khiển Ni MyRIO-1900 sử dụng phần mềm LabView Từ tiến hành chạy mơ hình Servo điện thủy lực vớ i bộ điều khiển PID Mơ hình thực tế chạy ổn định vớ i bộ số PID tìm Điều khiển xy lanh đế n vị trí mong muốn Chất lượng điều khiển tốt, đạt đượ c yêu cầu đề ra Tuy nhiên k ết quả thực tế khác so vớ i mô Ở mơ hình thực t ế, ta thấy khơng có sự vọt l ố nhi ều, thờ i gian ổn định chậm mô phỏ ng Lý vớ i mô hình thực tế, tồn ma sát hệ thống xy lanh, có độ tr ễ của dịng thủy lực, khiến hệ thống có nhiễu bên ngồi gây ảnh hưở ng định tớ i sự vận hành hệ thống Nói chung, k ết quả mơ thực nghiệm cho thấy r ằng bộ điều khiển đạt đượ c độ chính xác theo dõi quỹ đạo. 41 CHƯƠNG MÔ PHỎNG KẾT HỢ P MATLAB VÀ AMESIM 6.1 Phần mềm Amesim Amesim phần mềm mô hệ thống k ỹ thuật đượ c phát triển bở i công ty LMS International (hiện phần Siemens Digital Industries Software) AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulations) cho phép ngườ i dùng mô mơ hình hóa h ệ thống đa kỹ thuật, hệ thống khí động học, điện tử, học, điện học điện tử tử điện, máy tính Trong AMESim, ngườ i dùng có thể xây dựng mơ hình hệ thống phức tạ p, sử dụng thành phần khối mơ có sẵn, thực phân tích mơ ph ỏng số để đánh giá hiệu suất tươ ng tác thành phần hệ thống Điều giúp ngườ i dùng tiết kiệm thờ i gian, tăng hiệu quả và giảm chi phí q trình phát triển sản phẩm k ỹ thuật 6.2 Mơ hệ thống điện thủy lự c kết hợ p Matlab Amesim Để mơ hệ thống thủy lực xác hơn, sử dụng Amesim mơ hình thực tế, mơ hoạt động hệ thống thủy lực Thiết k ế mơ hình hệ thống Amesim vớ i thông số thực tế của valve, xylanh, … M ạch lự c mơ Simulink 42 Mơ hình hệ thố ng thủ y lự c Amesim K ết nối mơ hình thực tế trong Amesim vớ i Matlab, sử dụng Simulink để mô hoạt động hệ thống vớ i bộ điều khiển PID Đầu vào tín hiệu hình thang, 43 6.3 Kết quả mô Sau sử dụng bộ PID, đáp ứng vị tri đầu thu đượ c k ết quả bám sát so vớ i tín hiệu đặt đầu vào 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN 7.1 Hướ ng phát triển đồ án tương lai Trong thiết k ế bộ điều khiển cho hệ thống servo điện thủy lực, nhược điểm h ệ th ống điện thủy l ực có phi tuyến tính cao, gây khó khăn cho việc thiết k ế lu ật điều khiển lý tưở ng Khi có yếu tố ngoại lực tác động làm ảnh hưởng đến hiệu quả bộ điều khiển Một vấn đề khác cần xem xét độ không đảm bảo tham số trong mơ hình hệ thống Có số thay đổi bên ngồi dẫn đến sự không chắn về tham số Hướ ng phát triển đồ án tương lai đề xuất thêm b ộ quan sát phi tuyến bộ điều khiển Backstepping Điều nhằm nâng cao chất lượng điều khiển, tăng độ chính xác cho mơ hình servo điện thủy lực Bên cạnh vớ i b ộ th ực nghiệm servo điện thủy l ực m ớ i ch ỉ d ừng l ại ở mô phỏng PID điều khiển vị trí thiếu trang thiết bị để có thể triển khai bộ điều khiển mơ hình servo điện thủy lực Khi có thêm thiết bị như đo áp suất, đo lưu lượng… sẽ thiết k ế thêm bộ điều khiển phi tuyến khác mơ hình thực nghiệm Tiế p t ục phát triển bộ điều khiển l ực xy lanh tốc độ động thủy lực mô Matlab/Simulink mơ hình thực nghiệm 7.2 Kết luận chung đồ án Đề tài đồ án thiết k ế kĩ sư sinh viên thực tìm hiểu, mơ hình hóa xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống servo điện thủy lực Trong chia làm nhiệm vụ chính: - Mơ hình hóa hệ thống servo điện thủy lực - Xây dựng bộ điều khiển vị trí xy lanh mơ ph ỏng thực nghiệm - Xây dựng bộ điều khiển tốc độ động Mơ hệ thống Matlab/Simulink để kiểm tra tính hiệu quả của bộ điều khiển Đồng thờ i k ết hợ p vớ i mơ hình thực nghiệm để kiểm chứng Các chương đạt đượ c k ết quả mong muốn d ựa sở lý thuyết trình bày phân tích độ chính xác bộ điều khiển 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Basmenj, A Sakhavati and J Ghafuri, "PID Controller Design for Position Control of Electrohydraulic Actuators using Imperialist Competitive Algorrithm," Indian Journal of Scientific Research, pp 775-779, 2014 [2] H A M Ali and A.-K T J Mohammad, "Design and Analysis of ElectroHydraulic Servo System for Speed Control," Journal of Engineering, 2013 [3] A Aly, "Modeling and Control of an Electro-Hydraulic Servo Motor," Intelligent Control and Automation, pp 69-76, 2011 [4] L Mohammed and A M Muavia, "Spacecraft Pitch PID Controller Tunning using Ziegler Nichols Method," IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering, vol 9, no 6, pp 62-67, 2014 46
Ngày đăng: 30/10/2023, 16:00
Xem thêm:
