BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC (HUST có mô phỏng)

MỤC LỤC CHƯƠNG 1. Thiết kế bộ điều khiển vị trí cho hai trục X, Y 4 CHƯƠNG 2. Nội suy đường thẳng và đường tròn 8 2.1 Nội suy đường thẳng 8 2.1.1 Các bước tiến hành 8 2.1.2 Nội suy thô: 10 2.1.3 Nội suy tinh: 13 2.2 Nội suy đường tròn 20 2.2.1 Yêu cầu bài toán: 20 2.2.2 Các bước thực hiện 21 2.2.3 . Nội suy thô 23 2.2.4 . Nội suy tinh 23 2.2.5 Mô phỏng hệ thống di chuyển theo quỹ đạo chữ O 27 CHƯƠNG 3. Nội suy thô đường thẳng và đường tròn tănggiảm tốc hình thang sau nội suy 29 3.1 Tăng giảm tốc hình thang sau nội suy đường thẳng 29 3.2 Kết quả mô phỏng 31 3.3 Code mô phỏng 33 3.4 Tăng giảm tốc sau nội suy đường tròn 37 CHƯƠNG 4. Code Matlab 41 4.1 Nội suy đường tròn 41 4.2 Code chữ O 45   ĐỀ BÀI Cho máy CNC có 2 trục động cơ X,Y như sau: Trục X : V_xU_x = K_1(T_1 s+1) Trục Y : V_yU_y = K_2(T_2 s+1) K_1, K_2; T_1, T_2 ≤ 0.1 ( Tự chọn) Thiết kế bộ điều khiển vị trí cho hai trục X, Y Yêu cầu: Độ quá điều chỉnh nhỏ hơn 5%, Sai lệch tĩnh nhỏ hơn 0.1%, |U_đk | ≤10V Thời gian xác lập nhỏ nhất. Đầu vào dạng Step II. Nội suy đường thẳng và đường tròn Yêu cầu: T_(nội suy)=5ms T_đk=1ms Tăng tốc giảm tốc trước nội suy( ADCBI) Dạng quỹ đạo hình thang( Normal Block) Vẽ quỹ đạo hình chữ O   Thiết kế bộ điều khiển vị trí cho hai trục X, Y Hàm truyền của mạch vòng vận tốc tương ứng với mỗi trục chuyển động Ox, Oy như sau : Trục X : V_xU_x = K_1(T_1 s+1) Trục Y : V_yU_y = K_2(T_2 s+1) Ta chọn bộ số như sau: K_1=8 ; K_2=8; T_1=0.02 ; T_2=0.02 Ta có cấu trúc mạch vòng điều khiển vị trí như sau: Hình 1.1 Cấu trúc điều điển vị trí Đối tượng điều khiển vị trí ta thấy gồm khâu tích phân quán tính bậc nhất Trong quá trình thiết kế bộ điều khiển vị trí em đã không sử dụng khâu tích phân I mà chỉ dùng thành phần P và D. Do đối tượng đã có khâu tích phân đã làm cho sai lệch tính về 0 nên nếu đưa thêm khâu tích phân là không cần thiết. Xác định hệ số Kp như sau: Kp=(U_đk max)e_max =101=10 Tiếp theo ta chỉnh định hệ số Td thỏa mãn nhưng yêu cầu ở trên Hình 1.2 Cấu trúc bộ điều khiển Hình 1.3 Mô hình điều khiển vị trí 2 trục X,Y Sau khi kết hợp kết quả ở trên và quá trình chỉnh định bằng ta, chúng em chọn ra hai bộ PD tương ứng để điều khiển vị trí cho hai động cơ trên trục X,Y. Đặc điểmTrục Trục X Trục Y KP 10 10 TD 0.091895 0.091895 Thời gian quá độ (s) 0.094208 0.094208 Độ quá điều chỉnh (%) 5.00 5.00 Sai lệch tĩnh (%) 0.00 0.00 |U_đk |≤10V 10V 10V So sánh với điều kiện đề bài Thỏa mãn Thỏa mãn Kết quả mô phỏng Hình 1.4 Đáp ứng lượng đặt vị trí của trục X Hình 1.5 Đáp ứng lượng đặt vị trí của trục Y Hình 1.6 U điều khiển của trục X Hình 1.7 U điều khiển của trục Y   Nội suy đường thẳng và đường tròn Nội suy đường thẳng Cần di chuyển từ điểm A đến điểm B theo quỹ đạo là đường thẳng. Yêu cầu: Thực hiện nội suy với kiểu tăng tốc giảm tốc dạng hình thang (tăng tốc giảm tốc trước nội suy) Thông số cần sử dụng trong quá trình nội suy: Tọa độ điểm bắt đầu: A (200, 200) Tọa độ điểm kết thúc: B (500, 600) Tốc độ ăn dao: F = 100 (mms) Gia tốc tăng tốc cho phép: A = 50 (mms) Gia tốc giảm tốc cho phép: B = 50 (mms) Chu kỳ nội suy: Tns = 5 (ms) Chu kỳ điều khiển: Tdk = 1 (ms) Các bước tiến hành Tính toán thông số cần thiết Chiều dài đoạn thẳng: L= √(〖(500200)〗2+〖(600200)〗2 )=500 (mm) cos⁡φ,sin⁡φ (φ là góc lệch giữa đoạn thẳng AB và trục Ox) cos⁡φ = (500200)500 = 0.6 sin⁡φ = (600200)500 = 0.8 Tính toán quá trình tăng tốc, giảm tốc và vận tốc không đổi Với thông số như trên ta có sẽ kiểm tra dạng quỹ đạo là Normal Block hay Short Block : F22A+F22DL=300