Trang 1 BÁO CÁO MÔN HỌCCƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN CƠ KHÍ Trang 27 Chương 3: Một số cơ cấu của hàm truyền Kích từ nối tiếp Kích từ song songa Động cơ điện 1 chiều nối tiếp: Trang 31 Chương 3: Một
BÁO CÁO MƠN HỌC CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN: PGS TS TRẦN XUÂN TÙY NHÓM PHAN THÀNH NAM LÊ NAM PHÚ TRỊNH NGỌC THIỆN ĐẶNG CÔNG HOÀI ANH BÙI PHƯỚC TÚ TRẦN THANH HOÀNG NGUYỄN TẤN PHÚC HIỀN VINH Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương : Phương Pháp Mô Tả Điều Khiển Tự Động Chương 3: Một số cấu hàm truyền Phương trình mơ tả: Phương trình Laplace 𝐶 𝑇 ( 𝑠 )=( 𝐽 𝑠+ 𝑓 ) 𝛺2 (𝑠) 𝑑 𝛺1 𝐽 𝐶 1= 𝐽 + 𝑓 𝑆1 +𝐶 𝑇 𝑑𝑡 𝐽 𝑇 𝐶 ( 𝑠 )=( 𝐽 ¿ ¿1.𝑠+ 𝑓 ).𝛺 ( 𝑠 ) +𝐶 ( 𝑠 ) ¿ 𝐽 𝑇 𝐶 ( 𝑠 )=𝑁 𝐶 𝑇 ( 𝑠 ) 𝛺 ( 𝑠 ) =𝑁 𝛺 ( 𝑠 ) Chương 3: Một số cấu hàm truyền Sơ đồ khối: Biến đổi: 𝛺1 ( 𝑠 ) 𝛺2 ( 𝑠 ) = 2 𝐽 + 𝐽 𝑁 𝑠+ 𝑓 + 𝑓 𝑁 ( 1) ( 1) ¿ 𝐽 𝑡𝑔 𝑠 + 𝑓 𝑡𝑔 Chương 3: Một số cấu hàm truyền b Hệ có trục truyền động *Hình vẽ: Chương 3: Một số cấu hàm truyền 𝐽 𝑡𝑔= 𝐽 1+ 𝐽 𝑁 + 𝐽 ¿ ¿ 𝑓 𝑡𝑔 = 𝑓 + 𝑓 𝑁 + 𝑓 ¿ ¿ c Hệ có n trục chuyển động 𝐽 𝑡𝑔= 𝐽 1+ 𝐽 𝑁 12 +…+ 𝐽 𝑛 ¿ ¿ 𝑓 𝑡𝑔 = 𝑓 + 𝑓 𝑁 + …+ 𝑓 𝑛 ¿ ¿ Chương 3: Một số cấu hàm truyền Hệ truyền động vít me bi *hình vẽ: Chương 3: Một số cấu hàm truyền *Phương trình: [ 𝑑𝑣 𝑁 𝑚 =𝑣 𝑚 + 𝑓 𝑚 𝑣 𝑑𝑡 𝑡𝑥 𝑣= 𝛺 2𝜋 [ 𝑑𝛺 𝑁 𝐽 =𝛺 𝐽 + 𝑓 𝛺 𝑑𝑡 Thay (2) vào (1), cho [ ] ] 𝑡𝑥 𝑡𝑥 𝑑𝛺 𝑁 𝐽 =𝛺 𝑚 ( ) + 𝑓 𝑚 ( ) 𝛺 2𝜋 𝑑𝑡 2𝜋 ] J= = Chương 3: Một số cấu hàm truyền Hệ truyền động bánh răng, – bàn máy *hình vẽ: *phương trình: J= R2 R2 Chương 4: Động lực học hệ ĐKTĐ Có phương pháp: - Trong lĩnh vực thời gian - Trong lĩnh vực tần số u(t) Hệ x(t) t/h t x(t)= sin Hệ y(t)= Đặc tính tần - biên - pha- mặt phẳng phức Tần- biên- pha logarit- vẽ mặt phẳng logarit 4.1) Các tín hiệu tác động phản ứng (đáp ứng) hệ a) Tín hiệu vào thang đơn vị - tín hiệu hàm độ Hàm độ x(t) y(t) Hệ x(t) = 1(t) 𝐴(𝜔) 𝜑(𝜔) b) Tín hiệu vào xung đơn vị - tín hiệu hàm độ xung Hàm trọng lượng x(t) = với =∞ t≠0 t=0 Chương 4: Động lực học hệ ĐKTĐ t/h c) Tín hiệu vào hàm tuyến tính Tín hiệu hàm vận tốc d) Tín hiệu vào điều hồ u(t)= x.sin x(t) u(t) = t x(t) t u(t) A x(t ) 𝜑 => N/c lĩnh vực tần số 4.2) Đáp ứng độ tiêu đáp ứng độ Trong đó: n- số lần dao động - sai số cho phép – sai số hệ chế độ xác lập - thời gian đáp ứng - thời gian tín hiệu có độ vượt D - thời gian tín hiệu trùng thời gian vào lần đầu D- độ vượt Trong nghiên cứu thiết bị cụ thể Dùng tín hiệu thực xác định, tín hiệu cụ thể _sai số chế độ xác lập QT độ QT xác lập (QT ổn định) Chương 4: Động lực học hệ ĐKTĐ 4.3) Đáp ứng tần số x(t)= Giả sử (1) Thay u(t), x(t) vào (1): Hệ y(t)= Hàm truyền tần số Đặc tính tần biên pha vẽ mặt phẳng phức Đặc tính tần biên pha logarit 𝐿 ( 𝜔 ) =20 ln 𝐴(𝜔) ảo Trục thực Chương 4: Động lực học hệ ĐKTĐ 4.4) Phân loại khâu u(s) G(s) √ x(s) 𝑤𝑛 = :𝑡 ầ𝑛𝑠 ố 𝑑𝑎𝑜 độ𝑛𝑔 𝑇1 Các cấu có chung dạng mơ hình tốn xếp vào loại khâu 1) Khâu khuếch đại G(s) = = = const u(t) x(t) 2) Khâu quán tính G(s) = = u(t) x(t) 3) Khâu dao động G(s) = = : hệ số tắt dần Ký hiệu theo đặc tính thời gian u(t) u(t) x(t) u(t) x(t) u(s) u(t) x(t) Q(t) v(t) X(t) F(t) 4) Khâu tích phân G(s) = = 5) Khâu vi phân G(s) = = I(t) E(t) E(s) F 𝐾𝑝 I(s) 𝐾𝑛 𝐾 𝑇 Q(s) v(s) 2 𝜉 𝑆 𝑛 + 𝑆+1 𝑇 𝑆 +1 𝑊𝑛 𝑊𝑛 𝐾𝑋 x(t) lim 𝑥 𝑞𝑡 ( 𝑡 )=0 4.5) Ổn định hệ Điều Khiển Tự Động Các tính chất ổn định: - Tiêu chuẩn đại số: Routh Hurwitz • Pt đặc tính: • Điều kiện cần: ổn định • Rough Hệ số pt đặc tính Tính tốn • HurwitzHệ ổn định Định thức Hurwitz: 𝑡→∞ Vào u(t) 𝑥 ( 𝑡 )=𝑥 𝑥𝑙 ( 𝑡 )+ 𝑥 𝑞 đ (𝑡) Ổn định dđ tắt dần dB 2) Tính chất ổn định tần số a) Tính chất Nauyst Tần biên pha Tần biên pha logarit 𝜑 𝑣 𝑜 𝜑 ( 𝜔) Ổn định (k bao M) Khơng ổn định(bao M) b) Tính chất Mikhailov II n: bậc pt đặc tính K ổn định III Tần biên pha I IV Các PP xác định tính ổn định Áp dụng T/c (Trong Bode Matlab) Nychols 𝐿(𝜔) −𝜋 Không ổn 𝑄(𝜔) định Tần biên pha logarit Ổn định 4.6) Bộ Hiệu Chỉnh Tín Hiệu (Bộ ĐK) Các điều khiển dùng để cải thiện đặc tính ĐLH hệ u(t) E(t x(t) I(t) TB Chấp Bộ ĐK ) Hành Cảm Biến Bộ Hiệu Chỉnh Bộ ĐK Phần (Không cứng thay đổi chu trình) Phần mềm(Thuật tốn (Thay PID) đổi chu trình) ln(𝜔) Mơ tả tốn học Khâu tỷ lệ Khâu tích phân khâu vi phân Trong đó: Sai số Độ không ổn định 𝐾 𝑆 𝑚𝑎𝑥 𝐾𝑆 + + + + - hệ số khuếch đại tỷ lệ đặc trưng thời gian đáp ứng - hệ số khuếch đại tích phân đặc trưng cho sai số hệ chế độ xác lập - hệ số khuếch đại vi phân đặc trưng cho độ ổn định (D,n) Tùy theo yêu cầu máy mà có ĐK sau: Bộ P: ( thời gian đáp ứng ngắn) Bộ PI: nhỏ, độ xác cao Bộ PD: Bộ PID: Chất lượng trung bình -HẾT-