Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - TRẦN NGỌC HẢI ận Lu án NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY tiế TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC n sĩ Kĩ t uậ th LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - TRẦN NGỌC HẢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY Lu TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC ận án tiế n Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số ngành: 9520103 sĩ Kĩ uậ th LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT t Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: PGS.TS Lê Cung Hướng dẫn 2: GS TS Ngô Văn Dũng Đà Nẵng - Năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Lê Cung (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) ận Lu Luận án báo cáo Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng ngày tháng năm 2020 án Thành phần Hội đồng đánh giá Luận án gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng Luận án Tiến Sĩ) tiế Họ tên GS TS Trần Văn Nam PGS TS Nguyễn Huy Ninh TS Nguyễn Thanh Hải PGS TS Đinh Minh Diệm PGS TS Nguyễn Hữu Lộc TS Nguyễn Quận PGS TS Lưu Đức Bình n sĩ Chức danh Hội đồng Chủ tịch hội đồng Phản biện Phản biện Kĩ Phản biện Ủy viên Ủy viên Thư ký t uậ th TT Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án sau Luận án báo cáo sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết mô thực nghiệm nêu Luận án trung thực, thông số kết cấu tham khảo tạp chí, sách chuyên khảo ngồi nước Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận án cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận án rõ nguồn gốc Nghiên cứu sinh thực Luận án ận Lu (Ký ghi rõ họ tên) án n tiế sĩ Kĩ t uậ th LỜI CÁM ƠN Em xin bày tỏ tình cảm hướng dẫn PGS TS Lê Cung giúp đỡ phương pháp, nội dung hướng nghiên cứu q trình thực Luận án, hướng dẫn hai GS TS Ngô Anh Dũng (Trường Đại học Công nghệ ÉTS, Canada) cung cấp tài liệu nước kịp thời Đồng thời cám ơn tập thể cán khoa Cơ khí, Khoa học tập nước giúp đỡ việc dịch thuật, góp ý phương pháp tải tài liệu liên quan cho trình thực Luận án Lu ận NCS Trần Ngọc Hải án n tiế sĩ Kĩ t uậ th TĨM TẮT Ngày nay, tự động hố q trình sản xuất tự động hố q trình cơng nghệ yêu cầu thiết trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa học - kỹ thuật sang cách mạng khoa học - công nghệ, đặc biệt nước ta hội nhập “Cách mạng Công nghiệp 4.0” Mặt khác, Việt Nam phấn đấu để trở thành nước cơng nghiệp trình độ cơng nghệ sản xuất đánh giá tiêu công nghệ tiên tiến Mà công nghệ tiên tiến thể qua công nghệ, trang thiết bị chất lượng sản phẩm Cùng với phát triển kỹ thuật điều khiển tự động máy móc thiết bị, Lu dây chuyền thiết bị đại nước công nghiệp kỹ thuật điều khiển hệ thủy ận lực nhà khoa học sản xuất giới quan tâm Bởi vì, hệ truyền động điều khiển hệ thủy lực có nhiều ưu điểm, ứng dụng rộng rãi nhiều án loại thiết bị, đặc biệt loại thiết bị có cơng suất lớn, ví dụ như: máy ép nhấn chuyên tiế dụng, ép điều khiển số; robot công nghiệp; máy công cụ truyền thống, máy tự động chuyên dụng máy CNC; thiết bị quân sự, rađa; điều khiển tự động cánh n hướng nhà máy thủy điện v.v Để nâng cao chất lượng điều khiển thiết bị sĩ nói chung nghiên cứu chất lượng động lực học hệ vấn đề Kĩ cần thiết Động lực học hệ điều khiển thủy lực phức tạp th liên quan đến nhiều yếu tố thay đổi trình làm việc (như độ nhớt, độ đàn hồi uậ dầu, nhiệt độ dầu v.v) Qua tham khảo nhiều báo sách chuyên khảo t quốc tế nước công bố năm gần đề tài “Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay truyền động động thủy lực” cần thiết phát triển lĩnh vực Việt Nam Mục tiêu đề tài nghiên cứu đáp ứng độ tốc độ trục quay cho mơ hình hai khối lượng quay hai khâu đàn hồi, ứng dụng điều khiển PID tự điều chỉnh mờ để điều khiển tốc độ khác Về lý thuyết nghiên cứu mơ máy vi tính, thiết lập mơ tả tốn học, tìm mối quan hệ tín hiệu hệ thống lý thuyết điều khiển tự động Ứng dụng điều khiển PID tự động điều chỉnh mờ để nghiên cứu đáp ứng độ tốc độ trục quay tốc độ cài đặt khác Trong đó, thiết lập giao diện Matlab/ Guide trực quan, tích hợp thông số kết cấu thông số điều khiển hệ thống nhằm thuận lợi cho việc khảo sát xử lý số liệu Từ đó, xác định đánh giá tiêu chất lượng thông qua đáp ứng độ hệ theo tiêu chuẩn ITAE Khi nghiên cứu mô với điều khiển thông số làm cho hệ bậc cao có đặc tính hệ bậc Về nghiên cứu thực nghiệm thực ghép nối tương thích thiết bị điều khiển thiết bị chấp hành để lắp ráp thành thiết bị nghiên cứu thực nghiệm Trong đó, tính tốn chọn nguồn truyền động, cấu tạo tải, van tỷ lệ, động thủy lực, cảm biến tốc độ v.v nghiên cứu kết nối vi điều khiển Lu Arduino với máy vi tính Trên sở kết nghiên cứu lý thuyết, thiết lập thuật toán điều khiển ận PID tự điều chỉnh mờ xác định thông số điều khiển mờ K’P, K’I K’D án thực nghiệm Viết chương trình điều khiển giao diện hệ thống, xử lý, lưu số liệu khảo sát vẽ đáp ứng độ điều khiển tốc độ trục tiế quay thực phần mềm IDE Matlab/Guide n Khi điều khiển thiết bị thực nghiệm, tín hiệu phản hồi truyền liên tục, theo sĩ thời gian thực vẽ đồ thị đáp ứng lưu số liệu máy vi tính Kĩ suốt q trình thiết bị hoạt động th Ngồi đề tài cịn khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ dầu đến đáp ứng độ uậ tốc độ trục quay sở thông số PID tự điều chỉnh mờ t Nhờ điều khiển mà đáp ứng mơ hình thực nghiệm gần giống khâu quán tính tối ưu theo tiêu chuẩn ITAE Kết đề tài làm phong phú thêm loại mơ hình điều khiển hệ thủy lực chuyển động quay nói riêng hệ điều khiển thủy lực nói chung Các kết nghiên cứu liên quan đến đề tài công bố, gồm: 04 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị chuyên ngành nước; 01 báo đăng tạp chí nước; 01 đề tài KHCN cấp Bộ; 03 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế tạp chí chun ngành quốc tế, Scopus 01 báo đăng tạp chí quốc tế (ISI-ESCI) MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cám ơn Tóm tắt Mục lục Danh mục ký hiệu từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, hình ảnh, đồ thị Mở đầu Lu Lý chọn đề tài ận Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu án Nội dung nghiên cứu tiế Ý nghĩa khoa thực tiễn đề tài n CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI sĩ DUNG NGHIÊN CỨU Kĩ 1.1 Lịch sử phát triển hệ truyền động điều khiển tự động thủy lực th 1.2 Các cơng trình cơng bố có liên quan đến nội dung nghiên cứu uậ 1.2.1 Hệ truyền động điều khiển tải trọng hệ thủy lực t 1.2.2 Hệ truyền động điều khiển vận tốc hệ thủy lực 12 1.2.3 Hệ truyền động điều khiển vị trí hệ thủy lực 22 1.2.4 Các cơng bố có liên quan khác 24 1.3 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC 29 2.1 Tổng quan hệ thống truyền động thủy lực 29 2.1.1 Cấu trúc hệ truyền động thủy lực 29 2.1.2 Các tính chất vật lý chất lỏng thủy lực 30 2.1.3 Động thủy lực 34 2.1.4 Van tỷ lệ van servo 37 2.1.5 Nguyên tắc tương tự điện - thủy lực 42 2.2 Tổng quan hệ thống điều khiển thủy lực 44 2.2.1 Phân tích tổng quan lịch sử phân loại điều khiển hệ thống thủy lực 44 2.2.3 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 48 2.3 Kết luận chương 51 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC 53 Lu 3.1 Xây dựng mơ hình nghiên cứu đáp ứng độ trục quay truyền động ận thủy lực 54 3.1.1 Phân tích tổng quan 54 án 3.2.2 Mơ hình nghiên cứu 56 tiế 3.2 Thiết lập mô hình tính tốn mơ tả tốn học hệ thống 60 n 3.2.1 Mơ hình tốn bỏ qua biến dạng đàn hồi truyền đai thang 60 sĩ 3.2.2 Mơ hình tốn có tính đến biến dạng đàn hồi truyền đai thang 64 Kĩ 3.3 Mô đáp ứng độ tốc độ hệ 67 th 3.3.1 Phân tích điều khiển 67 uậ 3.3.2 Thiết kế điều khiển PID tự điều chỉnh mờ 68 3.4 Khảo sát đáp ứng độ điều khiển tự động tốc độ trục quay 71 t 3.4.1 Các số liệu mô 71 3.4.2 Đáp ứng tốc độ trục quay 72 3.5 Kết luận chương 81 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC 83 4.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm trục quay truyền động động thủy lực 83 4.1.1 Tính tốn nguồn truyền động thủy lực 83 4.1.2 Chọn hệ thống truyền động điều khiển thủy lực 86 4.1.3 Chế tạo lắp đặt thiết bị thực nghiệm trục quay 95 4.2 Xác định thông số điều khiển viết chương trình điều khiển hệ thống 97 4.3 Khảo sát thực nghiệm độ ổn định điều khiển tốc tộ trục quay 99 4.4 So sánh kết lý thuyết thực nghiệm 104 4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dầu đến độ ổn định tốc độ trục quay 109 4.6 Kết luận chương 112 KẾT LUẬN CHUNG 114 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐÃ ĐƯỢC Lu CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 118 PHỤ LỤC án PHỤ LỤC ận TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 n tiế sĩ Kĩ t uậ th mơ hình nghiên cứu, rút nhận xét sau: 1) Ở phạm vi thay đổi nhiệt độ dầu từ 450C đến 75 0C hệ thống cho đáp ứng dạng khâu quán tính, sai số xác lập đảm bảo phạm vi cho phép (có thể thấy sai số phạm vi 0,66 đến 2,43%) Tuy nhiên, qua bảng 4.13 thấy nhiệt độ tăng dần thời gian tăng (tr) thời gian xác lập (tqđ) tăng Điều hoàn toàn phù hợp mặt lý thuyết, giải thích tượng nhiệt độ cao độ nhớt dầu giảm nên độ đàn hồi dầu tăng, ma sát dầu phận thủy lực giảm, tổn thất tăng v.v làm cho thời gian đáp ứng lâu hơn; Lu 2) Trên tất đáp ứng thực nghiệm thấy tốc độ trục quay có ận dao động chế độ xác lập, điều độ phân giải phép đo gây nên Tuy nhiên phạm vi dao động không 5% theo tiêu đánh giá đáp ứng độ án hệ thống [8] Chứng tỏ rằng, ứng dụng điều khiển PID tự điều chỉnh mờ tiế đáp ứng tốc độ trục quay đảm bảo tốt n 3) So sánh với công bố Ali Abdul Mohsin Hassan AL-Assady cộng sĩ [12] phạm vi nhiệt độ thay đổi khoảng 600C đến 700C cho đáp ứng tốc Kĩ độ 700 vg/ph tốt Mặt khác, kết nghiên cứu khác (đã th công bố Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 8, năm 2016) điều khiển uậ theo PID cổ điển với thống số cố định phù hợp với tốc độ định tương ứng với phạm vi thông số điều khiển định Điều hạn chế t trục quay làm việc nhiều tốc độ nhiều chế độ làm việc khác Do đó, ứng dụng điều điều khiển PID tự điều chỉnh mờ hoàn toàn phù hợp với hệ thống điều khiển tự động thủy lực mơ hình nghiên cứu 4.6 Kết luận chương Chương nghiên cứu thực nghiệm thực nội dung kết sau: 1) Thiết kế hệ thống, chế tạo phận truyền động lắp ráp phần tử điều khiển thực ghép nối tương thích thiết bị điều khiển thiết bị chấp hành Trong đó, tính tốn chọn nguồn truyền động, cấu tạo tải, chọn van tỷ lệ, động thủy lực, cảm biến tốc độ v.v nghiên cứu kết nối 112 vi điều khiển Arduino với máy vi tính để điều khiển cấu chấp hành lấy tín hiệu phản hồi đưa máy tính Số liệu kết thực nghiệm truyền máy tính liên tục theo thời gian thực suốt trình thiết bị hoạt động 2) Thiết lập thuật toán điều khiển PID tự điều chỉnh mờ xác định thông số điều khiển K’P, K’I K’D mơ hình thực nghiệm Phạm vi tìm kiếm tham số thực tốc độ trục quay từ đến 1100vg/ph 3) Viết chương trình điều khiển giao diện hệ thống, xử lý lưu số liệu khảo sát vẽ đáp ứng độ điều khiển tốc độ trục quay thực ứng dụng phần mềm IDE Matlab/Guide Lu 4) Qua kết khảo sát thực nghiệm đạt chứng tỏ tham số điều khiển ận K’P, K’I K’D tự động điều chỉnh mờ cho kết tốt Trong phạm vi điều khiển tốc độ trục quay từ 300 đến 1100 vg/ph khơng có độ vọt lố, thời gian đáp ứng án nhanh sai số xác lập nhỏ tiế 5) Khi so sánh kết nghiên cứu thực nghiệm với kết nghiên cứu lý thuyết n các đồ thị đáp ứng độ hệ gần giống nhau, sai lệch sĩ tiêu đáp ứng độ chúng không đáng kể Kĩ 6) Khi nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dầu đến đáp ứng độ, ta thấy th phạm vi thay đổi nhiệt độ từ 450C đến 750C đáp ứng độ tốc độ đảm uậ tiêu chất lượng hệ thống Tuy nhiên, nhiệt độ tăng dần thời gian tăng (tr) thời gian xác lập (tqđ) tăng, giải thích sau: Do q t trình thực nghiệm tìm hệ số K’P, K’I K’D mờ hợp lý nên đặc tính khâu qn tính (tiệm cận với tín hiệu vào), khơng có q trình dao động tắt dần Do đó, nhiệt độ cao độ nhớt dầu giảm, ma sát dầu thành ống, khe hở lỗ van giảm dẫn đến lưu lượng qua van tỷ lệ đến động thủy lực tăng Vấn đề phù hợp với kết công bố Fouly A cộng [33] 7) Kết với nhiệt độ dầu thủy lực phạm vi thay đổi lớn từ 450C đến 750C Tuy nhiên, theo khuyến cáo nhà sản xuất, để tăng tuổi thọ làm việc dầu thủy lực nhiệt độ dầu làm việc tốt ≤ 700C 113 KẾT LUẬN CHUNG CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN ÁN Qua thời gian dài nghiên cứu hệ truyền động điều khiển thủy để thực đề tài luận án “Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay truyền động động thủy lực”, luận án hoàn thành với với cấu trúc chương phần phụ lục Trong đó, thể đầy đủ mục tiêu nội dung nghiên cứu lý thuyết lẫn thực nghiệm Một số kết nghiên cứu đề tài tác giả công bố 04 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị chuyên ngành nước 01 báo Lu đăng tạp chí nước, cơng bố 03 báo cáo khoa học đăng kỷ yếu hội nghị quốc tế tạp chí chun ngành quốc tế, Scopus 01 ận báo đăng tạp chí quốc tế (ISI-ESCI), đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ án (giới thiệu tập cơng trình công bố luận án) Tất công bố Về nghiên cứu lý thuyết: n tiế liên quan đến đề tài nghiên cứu luận án Các kết luận án là: 1) Xây dựng mơ hình nghiên cứu điều khiển tốc độ cho trục quay truyền sĩ động động thủy lực Mơ hình xây dựng có hai khâu đàn hồi hai giá trị Kĩ mơ men qn tính khối lượng Thiết lập mơ tả tốn học sơ đồ khối sở th biến đổi Laplace đại số sơ đồ khối hệ thống (hình 3.13) Đây sơ đồ quan uậ trọng tốn nghiên cứu mơ đáp ứng hệ (mơ hình hệ bậc cao) t 2) Đã thiết kế điều khiển PID tự điều chỉnh mờ để mô đáp ứng hệ Matlab/Simulink (hình 3.8) thực giao diện với máy tính Matlab/Guide 3) Kết nghiên cứu lý thuyết mô đáp ứng độ nhiều tốc độ trục quay Xác định đánh giá tiêu chất lượng động lực học thông qua đáp ứng độ hệ thống theo tiêu chuẩn ITAE, từ tìm thơng số PID tự điều chỉnh mờ sử dụng cho tất tốc độ chọn để nghiên cứu Với việc điều khiển thông số mà làm cho hệ bậc cao có đặc tính khâu qn tính (từ hình 3.20 đến hình 3.26) 114 Về nghiên cứu thực nghiệm: 1) Thiết kế hệ thống, chế tạo phận truyền động lắp ráp phần tử điều khiển thực ghép nối tương thích thiết bị điều khiển thiết bị chấp hành để điều khiển thiết bị thực nghiệm máy vi tính Số liệu kết thực nghiệm truyền máy tính liên tục theo thời gian thực suốt trình thiết bị hoạt động 2) Xác định tham số K’P (0.033, 0.153), K’I (0, 0.0001) K’D (0, 0.04) điều khiển PID tự động điều chỉnh mờ để sử dụng chương trình điều khiển Đáp ứng độ điều khiển tốc độ trục quay với tốc độ cài đặt (300, Lu 500, 700, 900 1100vg/ph) kết khảo sát thực nghiệm kết nghiên cứu ận lý thuyết gần giống nhau, nhờ điều khiển mà đáp ứng mơ hình thực nghiệm gần giống khâu quán tính tối ưu (theo tiêu chuẩn ITAE) Các tiêu án đáp ứng độ độ vọt lố gần 0, thời gian đáp ứng nhanh sai số xác lập n bảng 4.5 đến bảng 4.7) tiế nhỏ, tất nằm phạm vi sai số cho phép (từ hình 4.15 đến hình 4.17 từ sĩ Tính đóng góp luận án: Kĩ Tính luận án thể rõ số vấn đề sau: th 1) Những công bố trước nghiên cứu mô hình khối lượng quay uậ khâu đàn hồi Trong thực tế, có cấu với nhiều khối lượng quay nhiều khâu đàn hồi, nên mô hình nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay truyền động t động thủy lực với khối lượng quay với hai khâu đàn hồi đóng góp (hình 3.12) Bài tốn bổ sung, làm phong phú thêm loại mơ hình điều khiển hệ thủy lực chuyển động quay Kết đề tài phát triển để ứng dụng cho thiết bị truyền động trực tiếp từ động thủy lực đến cấu chấp hành qua truyền động truyền ăn khớp mà cần truyền chuyển động gián tiếp qua truyền đai Với nghiên cứu hình thức truyền động góp phần mở rộng phạm vi ứng dụng động thủy lực chế tạo thiết bị tự động 2) Các cơng trình số tác giả cơng bố số tạp chí điều khiển PID tự điều chỉnh mờ điều khiển tốc độ cố định phạm vi 115 điều chỉnh tốc độ nhỏ Ở đề tài thiết kế điều khiển PID tự điều chỉnh mờ để điều khiển nhiều tốc độ cài đặt khác có phạm vi điều chỉnh lớn, đồng thời với điều khiển đáp ứng hệ không ảnh hưởng thay đổi nhiệt dầu Đạt kết nhờ trình thử nghiệm để tìm giá trị phù hợp tham số (K’P, K’I K’D) tự động điều chỉnh mờ (ở công thức 4.16) Khả ứng dụng đề tài: 1) Kết luận án ứng dụng để phân tích, thiết kế chế tạo thiết bị điều khiển số truyền động động thủy lực cho trục công tác chuyển động quay chuyển động thẳng qua truyền vít me-đai ốc (như hình 3.2) Lu 2) Đề tài phục vụ nghiên cứu khoa học giảng dạy trường Đại học (máy thí nghiệm mơ động lực học trục chuyển động quay truyền ận động động thủy lực phục vụ cho nghiên cứu giảng dạy khoa án Cơ khí, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng) 3) Kết nghiên cứu đề tài điều khiển PID tự điều chỉnh mờ ứng dụng tiế cho hệ điều khiển chuyển động quay sở để chủ động nghiên cứu nắm bắt công n nghệ nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tự động cánh hướng nhà sĩ máy thủy điện Việt Nam (Hiện nay, tất nhà máy thủy điện để ổn định tốc độ Kĩ máy phát điện cần tự động ổn định lưu lượng nước cung cấp cho tuốc bin Để th điều khiển cánh hướng cung cấp nước ổn định cho tuốc bin sử dụng hệ điều uậ khiển thủy lực) Kết ứng dụng thiết bị sử dụng hệ truyền động thủy lực nói chung bàn máy máy cơng cụ nói riêng [34], t [59] 4) Để kiểm chứng kết nghiên cứu đề tài, tác giả ứng dụng trục máy tiện Lý trục máy tiện cần ổn định tốc độ gia cơng, trục chuyển động khơng ổn định (do đàn hồi dầu yếu tố khác) bề mặt chi tiết gia cơng có tượng gằn So sánh độ bóng bề mặt chi tiết gia công truyền động động thủy lực với độ bóng bề mặt chi tiết gia cơng truyền động động điện pha điều khiển tốc độ biến tần truyền thống để đánh giá chất lượng truyền động hệ điều khiển thủy lực nghiên cứu (nội dung trình bày phần phụ lục 2) Hướng nghiên cứu tiếp theo: 116 Đề tài nghiên cứu đạt thành cơng có đóng góp Tuy nhiên, khuôn khổ nhiệm vụ nghiên cứu hạn chế điều kiện nghiên cứu nên luận án khó tránh khỏi thiếu sót Mặt khác, Việt Nam nay, lĩnh vực chưa có nhiều cơng bố, tài liệu tiếng việt để tham khảo nên nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu để bước hồn thiện, góp phần phát triển ứng dụng vào thực tế Sau số đề xuất hướng nghiên cứu nhằm hoàn thiện phát triển kết đề tài: 1) Nghiên cứu, khảo sát đặc tính áp suất hệ chuyển động quay 2) Nghiên cứu thực nghiệm tải thay đổi đột ngột đến đáp ứng độ điều khiển tốc độ trục quay Lu 3) Nghiên cứu phương pháp điều khiển khác nhằm so sánh chất lượng bị cụ thể ận điều khiển, đồng thời nghiên cứu ứng dụng phương pháp phù hợp với thiết án 4) Tiếp tục nghiên cứu sâu để thử nghiệm ứng dụng cho máy chuyên tiế dùng có tải lớn, cơng suất lớn n Truyền động điều khiển hệ thủy lực ứng dụng máy móc, thiết bị sĩ hướng nghiên cứu lớn nhà khoa học nhà sản xuất giới, lĩnh Kĩ vực hướng nghiên cứu có triển vọng Việt Nam Đề tài điều khiển tốc độ trục quay truyền động động thủy lực theo mơ hình th đề tài đạt kết ban đầu Kính mong góp ý quý uậ Thầy Đồng nghiệp để tiếp tục nghiên cứu sâu thực tế cho đề tài t nghiên cứu 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ận Lu T.N Hai, L Cung, N.V Dung (2019), An Investigation on Speed Control of a Spindle Cluster Driven by Hydraulic Motor: Application to Metal Cutting Machines, International Journal of Rotating Machinery (ISI-ESCI), volume 2019, Article ID 4359524 (https://doi.org/10.1155/2019/4359524) T.N Hai, T.Q Bang, V.N Thanh, H.T Tien, T.X Tuy (2018), Modeling of Position Control for Hydraulic Cylinder Using Servo Valve, Springer International Publishing AG, part of Springer Nature (Scopus Indexed), ISBN: 978-3-319-75419-2, pp 696-706 T.N Hai, V.N Thanh, T.X Tuy (2018), The Research On Position Response Of Table Transmission By Hydraulic Motor, Proceedings the first International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS), ISBN: 978-604-95-0502-7, pp 481-488 T.N Hai, L Cung, N.V Dung (2017), Experimental Investigation of Speed Control of Hydraulic Motor Using Proportional Valve, IEEE International Conference on System Science and Engineering (Scopus Indexed), ISBN: 9781-5386-3421-9 (ISSN Online: 2575-6028), pp 350-355 Trần Ngọc Hải (2018), Nghiên cứu thiết kế chế tạo cụm trục truyền động thủy lực cho máy tiện, Đề tài Khoa học Công nghệ cấp bộ, mã số: B2016-DNA-28-TT T.N Hải, L Cung, V.N Thành (2018), Một số kết nghiên cứu, chế tạo máy tiện tự động có trục truyền động động thủy lực, Hội nghị Khoa học Cơng nghệ tồn quốc Cơ khí lần thứ 5, ISBN: 978-604-67-1103-2, trang 194-202 T.N Hải, N.T Lý, T.X Tùy (2017), Nghiên cứu độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy tiện trục truyền động động thủy lực, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ ĐHĐN, số 11(120)-Quyển 1, ISSN 1859-1531, trang 22-25 T.N Hải, L Cung, N.V Dũng (2016), Nghiên cứu thực nghiệm ổn định tốc độ trục máy tiện truyền động động thủy lực, Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ (VCM-2016), số ISBN: 978-604-913-503-3, trang 494-499 Trần Ngọc Hải (2014), Nghiên cứu độ ổn định tốc độ trục máy tiện truyền động động thủy lực, Hội nghị Toàn quốc lần thứ Cơ điện điện tử, số ISBN: 978-604-913-306-0, trang 180-185 án n tiế sĩ Kĩ t uậ th 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Ngọc Hải (2008), “Nghiên cứu động lực học cụm bàn dao máy CNC điều khiển mô tơ thủy lực sử dụng van tỷ lệ”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật [2] Trần Ngọc Hải (2012), “Mơ hình tính tốn động lực học máy vi tính hệ thủy lực điều khiển vị trí sử dụng van Servo”, Đề tài KH&CN cấp sở, MS T2012-02-35 [3] Trần Ngọc Hải (2013), “Nghiên cứu chế tạo mơ hình bàn máy CNC điều Lu khiển vị trí động thủy lực”, Đề tài KH&CN cấp ĐH Đà Nẵng, MS ận Đ2013-02-55 Trần Ngọc Hải (2014), “Nghiên cứu độ ổn định tốc độ trục máy án [4] tiện truyền động động thủy lực”, Hội nghị Toàn quốc lần thứ tiế Cơ điện điện tử, trang 180-185 Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy (2008), “Nghiên cứu động lực học cụm n [5] sĩ bàn dao máy CNC điều khiển thủy lực tính đến khối lượng dầu”, Kĩ Tuyển tập báo cáo hội nghị toàn quốc lần thứ Cơ điện tử, trang 46-52 Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy (2010), “Giáo trình phương pháp điều th [6] Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy (2011), “Giáo trình hệ thống truyền động t [7] uậ khiển tự động đại”, Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng thủy lực khí nén”, nhà xuất Xây Dựng [8] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng (2005), “Lý thuyết điều khiển tự động”, nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [9] Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy (2013), “Nghiên cứu đáp ứng độ bàn máy CNC truyền động động thủy lực ứng dụng điều khiển PID PID mờ, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ 3, trang 1324-1331 [10] Trần Xuân Tùy (2002), “Hệ thống điều khiển tự động thủy lực”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 119 Tiếng Anh [11] Ahmet Murat Minar, Abdulkadir Gullu, Sezai Taskin (2012), “Statistical investigation of hydraulic driven circular interpolation motions”, Indian Academy of Sciences, Vol 37, pp 557-568 [12] Ali Abdul Mohsin Hassan AL-Assady, Mohammad Talib Jassim ALKhafaji (2013), “Design and Analysis of Electro-Hydraulic Servo System for Speed Control of Hydraulic Motor”, Journal of Engineering, Vol 19, pp 562573 [13] Amanuel Tadesse Gebrewold, Ma Jungong (2013), “Modeling and Lu Simulation on Fuzzy-PID Position Controller of Electro Hydraulic Servo ận System”, International Journal of Science and Research (IJSR), pp 1000-1005 [14] Amin Maghareh, Christian E Silva, Shirley J Dyke (2018), “Servo- án hydraulic actuator in controllable canonical form: Identification and pp 398-414 Milecki, Dominik Rybarczyk (2015), sĩ [15] Andrzej n tiế experimental validation”, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol 100, “Modelling of an Kĩ Electrohydraulic Proportional Valve with a Synchronous Motor”, Journal of th Mechanical Engineering, Vol 61, pp 517-522 uậ [16] Ayman A Aly (2005), “Self Tuning Fuzzy Logic Control of an Electrohydraulic Servo Motor”, ACSE Journal, Vol 5, pp 67-76 t [17] Bauer G (1998), “Olhydraulik”, Teubner [18] Bethi Reshma, J Peter Jones (2016), “Design of electro hydraulic servo cylinder for position control of load”, International Journal of Mechanical And Production Engineering, pp 42-44 [19] Bibhuti Bhusan Ghosh, Bikash Kumar Sarkar and Rana Saha (2015), “Realtime performance analysis of different combinations of fuzzy-PID and bias controllers for a two degree of freedom electrohydraulic parallel manipulator”, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol 34, pp 62-69 120 [20] Bora Eryilmaz, Bruce H Wilson (2006), “Unified modeling and analysis of a proportional valve”, Journal of the Franklin Institute, Vol 343, pp 48-68 [21] Chengwen Wang, Long Quan and et al (2017), “Reduced-order model based active disturbance rejection control of hydraulic servo system with singular value perturbation theory”, ISA Transactions, Vol 67, pp 455-465 [22] Christian C Mbaocha, Lakpah Emmanuel A (2015), Jonathan A Emmanuel, “A Numerical Machine Tool Controller for Servomechanisms”, International Journal of Scientific and Research Publications, Vol 5, pp 1-4 [23] Dieter Kretz (1986), “Inition la technique des servo-valves (Chapitre F)”, Lu Mannesmann Rexroth GmbH, Lohr am Main ận [24] Double A (1989), “Closed loop training manual proportional & servo-valve”, Printed in USA án [25] Edited by Sohail Iqbal, Nora Boumella and Juan Carlos Figueroa Garcia, tiế (2012), Fuzzy Controllers - Recent Advances in Theory and Applications n (Chapter 13: Kwanchai Sinthipsomboon, Issaree Hunsacharoonroj, Josept sĩ Khedari, Watcharin Po-ngaen and Pornjit Pratumsuwan, “A Hybrid of Fuzzy th 299-314 Kĩ and Fuzzy Self-Tuning PID Controller for Servo Electro-Hydraulic System”), pp uậ [26] Forental V.I, Forental M.V, Nazarov F.M (2015), “Investigation of dynamic characteristics of the hydraulic drive with proportional control”, International t Conference on Industrial Engineering, Vol 129, pp 695 - 701 [27] Fouly A., Sadak T.W and et al (2015), “Effect of Oil Temperature on the Performance of A Hydraulic Linear System Controlled with Electro Hydraulic Servo Valve”, Department of Production and Design Engineering, Minia University [28] Shen Gang, Zhu Zhencai, Zhao Jinsong and et al (2017), “Real-time tracking control of electro-hydraulic force servo systems using offline feedback control and adaptive control”, ISA Transactions 67, pp 356-370 121 [29] Garett A Sohl, James E Bobrow (1999), “Experiments and Simulations on the Nonlinear Control of a Hydraulic Servosystem”, IEEE Transactions on Control systems Technology, Vol 7, No 2, pp 238-247 [30] Grahan Jr et al (1986), “Electro-Hydraulic position control for a machine tool with actual and commanded position feedback”, International Journal of Machine Tool Design and Research, Vol 26 [31] Gustavo, K.C, Nariman, S (2015), “Hydrostatic transmissions and actuators”, Wiley, New York [32] Han Songshan, Jiao Zongxia and et al (2015), “Fuzzy robust nonlinear Lu control approach for electro-hydraulic flight motion simulator”, Chinese Journal ận of Aeronautics, pp 294-304 [33] Kim Hongchul, Shin Young June, Kim Jung (2017), “Design and locomotion án control of a hydraulic lower extremity exoskeleton for mobility augmentation”, tiế Mechatronics 46, pp 32-45 n [34] Ivantysyn J, Ivantysynova M (1993), “Hydrostatische Pumpen und sĩ Motoren”, Konstruktion und Berechnung, Vogel Buchverlag Kĩ [35] Huang Jiahai, Quan Long (2016), “Characteristics of Proportional Flow uậ Fluid Power Conference, pp 157-168 th Control Poppet Valve with Pilot Pressure Compensation”, 10th International [36] John Stringer (1976), “Hydraulic Systems Analysis”, The Macmillan Press t LTD, London and Basingstoke Associated companies in New York Dublin [37] Karam M Elbayomy, Jiao Zongxia, Zhang Huaqing (2008), “PID Controller Optimization by GA and Its Performances on the Electro-hydraulic Servo Control System”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol 21, pp 378-384 [38] Kari T Koskinen, Matti J Vilenius (Published online 2014), “Steady State and Dynamic Characteristics of Water Hydraulic Proportional Ceramic Spool Valve”, International Journal of Fluid Power, Vol 1, pp 5-15 [39] Karl-Erik Rydberg (2016), “Hydraulic servo systems - Dynamic Properties and Control”, IEI/Fluid and Mechanical Engineering Systems 122 [40] Lencastre A (1987), “Handbook of Hydraulic Engineering”, Horwood [41] Gong Lishuang, Jin Baoquan, Zhang Hongjuan and et al (2017), “Antidisturbance proportional integral attitude control and stabilization of rolling hydraulic position system”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, Vol 231, pp 117-130 [42] M K Barnwal, N Kumar, Ajit Kumar, J Das (2014), “Effect of hydraulic accumulator on the system parameters of an open loop transmission system”, 5th International & 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Lu Conference (AIMTDR 2014), India, pp 3041-3045 ận [43] Majid Karimi, Farid Najafi and et al (2008), “Application of a flexible structure artificial neural network on a servo-hydraulic rotary actuator”, Int J án Adv Manuf Technol, pp 559-569 tiế [44] Mat Hussin Ab Tali, Intan Z Mat Darus (2013), “Self-Tuning PID n Controller for Active Suspension System with Hydraulic Actuator”, IEEE sĩ Symposium on Computers and Informatics, pp 86-91 Kĩ [45] Merritt HE (1967), “Hydraulic Control Systems”, Wiley, New York th [46] Ming Xu, Bo Jin, Guojin Chen and Jing Ni (2013), “Speed-Control of Mechanical Engineering, Vol 59, pp 433-442 t uậ Energy Regulation Based Variable-Speed Electrohydraulic Drive”, Journal of [47] Mohieddine J Elali, Andreas Kroll (2004), “Hydraulic Servo-systems”, Springer, Verlag London Ltd [48] Oertel H (1999), “Strömungsmechanik”, Vieweg [49] Peter, C (2015), “Principles of Hydraulic Systems Design” Momentum Press, LLC, New York [13] [50] Pornjit Pratumsuwan, Siripun Thongchai and Surapun Tansriwong (2010), “A Hybrid of Fuzzy and Proportional-Integral-Derivative Controller for ElectroHydraulic Position Servo System”, Energy Research Journal, pp 62-67 123 [51] Pourmovahed A., Otis D R, (1984), “Effects of Thermal Damping on the Dynamic Response of a Hydraulic Motor-Accumulator System”, Journal of Dynamic Systems Measurement and Control, Vol 106, pp 21-25 [52] Pourmovahed A., Otis D R, (1990), “An Experimental Thermal TimeConstant Correlation for Hydraulic Accumulators”, Journal of Dynamic Systems Measurement and Control, Vol 112, pp 116-121 [53] R Ghazali, A W I M Hashim and et al (2010), “Position Tracking Control of an Electro-hydraulic Servo System using Sliding Mode Control”, Proceedings of IEEE Student Conference on Research and Development, pp 240-245 Lu [54] Ramli Adnan, Mazidah Tajjudin, Norlela Ishak and et al (2011), “Self-tuning ận Fuzzy PID Controller for Electro - Hydraulic Cylinder”, 2011 IEEE 7th International Colloquium on Signal Processing and its Applications, pp 395-398 án [55] Reinhard Brandstetter, Till Deubel, Bernd Winkler and et al (2016), “Digital Systems and Control n Engineering, pp 1-12 tiế hydraulics and Industrie 4.0’’, Part I, Journal of sĩ [56] Richard CD, Robert HB (2010), “Modern Control Systems”, 12th ed Upper Kĩ Saddle River: Pearson Prentice Hall th [57] Shibly Ahmed AL-Samarraie cộng (2015), “Sliding Mode Control for uậ Electro-Hydraulic Servo System”, Iraqi journal of computers, communication and control & systems engineering, Vol.15, No.3, pp 1-10 t [58] Kang Shuo, Yan Hao, Dong Lijing, Li Changchun (2018), “Finite-time adaptive sliding mode force control for electrohydraulic load simulator based on improved GMS friction model”, Mechanical Systems and Signal Processing, pp 117-138 [59] Slattery JC (1972), “Momentum, Energy and Mass Transfer in Continua”, McGraw-Hill [60] Spurk JH (1996), “Strömungslehre: Einführung in der Strömungen”, Springer 124 die Theorie [61] Lin Tianliang, Wang Lang and et al (2017), “Performance analysis of an automatic idle speed control system with a hydraulic accumulator for pure electric construction machinery”, Automation in Construction, Vol 84, pp 184194 [62] HO Triet Hung, AHN Kyoung Kwan (2010), “Modeling and simulation of hydrostatic transmission system with energy regeneration using hydraulic accumulator”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol 24, pp 1163–1175 [63] Truong Dinh Quang, Ahn Kyoung Kwan (2009), “Force control for Lu hydraulic load simulator using self-tuning grey predictor - fuzzy PID”, ận Mechatronics 19, pp 233-246 [64] Ding Wen-hua, Deng Hua and et al (2017), “Tracking control of electro- án hydraulic servo multi-closed-chain mechanisms with the use of an approximate tiế nonlinear internal model”, Control Engineering Practice, Vol 58, pp 225-241 n [65] Deng Wenxiang, Yao Jianyong, Ma Dawei (2017), “Robust adaptive sĩ precision motion control of hydraulic actuators with valve dead-zone Kĩ compensation”, ISA Transactions, Vol 70, pp 269-278 th [66] White FM (1986), “Fluid Mechanics”, McGraw-Hill Komponenten, Schaltungen, Springer t uậ [67] Will D, Strohl H, Gebhardt N (1999), “Hydraulik”, Grundlagen, [68] Kong Xiangzhen, Majumdar Hasan, Zang Faye et al (2018), “A multiswitching mode intelligent hybrid control of electro-hydraulic proportional systems”, Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, pp 1-12 [69] Yao Jian-jun, Di Duo-tao and et al (2012), “High Precision Position Control of Electro-Hydraulic Servo System Based on Feed-Forward Compensation”, Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, pp 289298 [70] Zulfatman, M F Rahmat (2009), “Application of self-tuning fuzzy PID controller on industrial hydraulic actuator using system identification approach”, 125 International journal on smart sensing and intelligent systems, Vol 2, No 2, pp 246-261 Website [71] Information on https://www.arduino.cc [Truy cập: 15/05/2016] [72] Information on http://www.ti.com/product/DAC8043 [Truy cập: 20/12/2016] [73] Information on http://pes-rus.ru/en/goods/goods/1674 [Truy cập: 10/07/2017] [74] Information on https://uk.mathworks.com/products/MATLAB.html [Truy cập: 10/01/2017] Lu [75] Information on http:// www.senday.com.tw/en/feeding01.html ận [Truy cập: 17/02/2016] [76] Information on http:// http://www.fuji.co.jp/e/ on http://www.bkmech.com.vn/tim-hieu-ve-truc-chinh-may[Truy cập: 17/02/2016] n tiế cnc.html án [77] Information [Truy cập: 17/02/2016] sĩ Kĩ t uậ th 126