Đang tải... (xem toàn văn)
Tên đề tàiNghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tốc độ và lực căng dựa trên mô hình CE108 của hãngTecQuipment3.. Tình hình nghiên cứu ở trong nướcBài toán điều khiển đa biến tốc độ, lực căn
lOMoARcPSD|39211872 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tốc độ và lực căng dựa trên mô hình CE108 của hãng TecQuipment GVHD: ThS Mai Thế Thắng Sinh viên: Nguyễn Thành Đông 2021604801 Phạm Đức Hải 2021602780 Phạm Thành Vụ 2021602658 Vương Văn Hiển 2021603475 Nguyễn Đình Phong 2021602832 Hà Nội, tháng 4 năm 2023 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tốc độ và lực căng dựa trên mô hình CE108 của hãng TecQuipment GVHD: ThS Mai Thế Thắng Sinh viên: Nguyễn Thành Đông 2021604801 Phạm Đức Hải 2021602780 Phạm Thành Vụ 2021602658 Vương Văn Hiển 2021603475 Nguyễn Đình Phong 2021602832 Hà Nội, tháng 4 năm 2023 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV PHIẾU ĐĂNG KÝ VÀ THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN 1 Cơ quan chủ trì Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đ椃⌀a ch椃ऀ: Số 298 – Đường Cầu Diễn – Bắc Từ Liêm – Hà Nội Điện tho愃⌀i : 02437655121 2 Tên đề tài Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tốc độ và lực căng dựa trên mô hình CE108 của hãng TecQuipment 3 Chủ nhiệm đề tài Mã số sinh viên: 2021604801 Họ và tên: Nguyễn Thành Đông Khoa: Điện Lớp: 2021DHDKTD03 - ĐH K16 Điện tho愃⌀i: 0368407360 Email: nguyenthanhdongthtb2@gmail.com 4 Giảng viên hướng dẫn Họ và tên: ThS Mai Thế Thắng Đơn v椃⌀ công tác: Khoa Điện Điện tho愃⌀i: 0982527876 Email: maithang@haui.edu.vn 5 Sinh viên tham gia thực hiện đề tài TT Họ và tên Mã số sinh viên Lớp 1 Nguyễn Thành Đông 2021604801 2021DHDKTD03 - ĐH K16 2021602658 2021DHDKTD02 - ĐH K16 2 Ph愃⌀m Thành Vụ 2021602780 2021DHDKTD02 - ĐH K16 2021603475 2021DHDKTD02 - ĐH K16 3 Ph愃⌀m Đức Hải 2021602832 2021DHDKTD02 - ĐH K16 4 Vương Văn Hiển 5 Nguyễn Đình Phong 6 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài Điều khiển lực căng và tốc độ được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong các bài toán điều khiển phối hợp giữa các động cơ trong quá trình sản xuất giấy, thép Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 7 Tình hình nghiên cứu ở trong nước Bài toán điều khiển đa biến (tốc độ, lực căng) các quá trình công nghệ được đề cập đến trong một số công trình nghiên cứu và ít được đề cập trong giảng d愃⌀y ở các trường đ愃⌀i học (chủ yếu là bài toán điều khiển đơn biến) hoặc có đề cập nhưng chưa được thực nghiệm trong thực tế do h愃⌀n chế về điều kiện thực hành/thí nghiệm 8 Tính cấp thiết của đề tài Nghiên cứu khai thác sử dụng các mô hình trong phòng thí nghiệm để phát triển các thuật toán và đào t愃⌀o lý thuyết gắn liền với thực tiễn 9 Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu tổng quan về bài toán điều khiển đa biến, nhận d愃⌀ng đối tượng, phân tích và thiết kế bộ điều khiển tách kênh (tốc độ, lực căng) của dây đai nối giữa 2 động cơ, thử nghiệm trên mô hình thực CE108 của hãng Tecquipment trong phòng thí nghiệm 10 Nội dung đề tài Nghiên cứu tổng quan về bài toán điều khiển đa biến và các phương pháp điều khiển cơ bản Nhận d愃⌀ng đối tượng tốc độ và lực căng Phân tích và xây dựng bộ điều khiển đa biến theo phương pháp tách kênh (tốc độ, lực căng) sau đó thử nghiệm kết quả trên mô hình CE108 11 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm 12 Thời gian, tiến độ thực hiện công việc TT Nội dung công việc KĀt qu愃ऀ đ愃⌀t được Thời gian bắt Người thực đu, kĀt th甃Āc hiện 1 Nghiên cứu tổng quan về Báo cáo 9/2022- Nhóm sv 10/2022 bài toán điều khiển đa biến Nhóm sv 11/2022- và các phương pháp điều 12/2022 Nhóm sv khiển cơ bản 01/2023- 2 Nghiên cứu mô hình Báo cáo 03/2023 CE108 và xây dựng mô hình toán 3 Phân tích và thiết kế bộ Quá trình thực điều khiển tách kênh quá nghiệm và báo 3 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 trình nhiệt độ - mức cáo 04/2023 Nhóm sv Báo cáo 4 Viết báo cáo 13 Dự kiến kết quả đạt được TT Tên s愃ऀn phẩm Yêu cu khoa học cn đ愃⌀t 1 Xây dựng mô hình toán Mô hình matlab/simulik 2 Phân tích và thiết kế bộ Ổn đ椃⌀nh tốc độ và lực căng điều khiển tách kênh 14 Loại hình nghiên cứu 15 L椃̀nh vực khoa học K礃̀ thuật công nghệ N/C N/C Triển Kinh tế xã hội khai ứng dụng thực Cơ bản nghiệm Ng愃y th愃Āng năm 2022 Ng愃y th愃Āng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Chủ nhiệm đề tài (ký v愃 ghi rõ họ tên) (ký v愃 ghi rõ họ tên) ThS Mai Thế Thắng Nguyễn Thành Đông Ng愃y th愃Āng năm 2023 Trưởng đơn vị (ký v愃 ghi rõ họ tên) TS Phạm Văn Minh 4 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Hà Nội, ngày… tháng…… năm 2023 ThS Mai Thế Thắng 5 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV Nhận xét của giáo viên phản biện Hà Nội, ngày… tháng…… năm 2023 (Ký và ghi rõ họ tên) 6 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 11 1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu 11 1.2 Tình trạng nghiên cứu trước đó 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 11 1.3 Lý do chọn đề tài .11 1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 11 1.3.2 Tính trùng lặp 11 1.3.3 Tính khả thi 11 1.4 M甃⌀c tiêu c甃ऀa đề tài 11 1.5 Phương pháp nghiên cứu 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CE108 13 2.1 Giới thiệu về mô hình CE108, m甃⌀c đích c甃ऀa mô hình: 13 2.2 Các tính năng chính 13 2.3 Cách hoạt động 14 2.4 Điều kiện hoạt động 17 2.5 Thông số kỹ thuật 17 2.6 Thiết bị giao tiếp với CE108 17 2.7 Các ứng d甃⌀ng c甃ऀa CE108 trong thực tiễn 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ LỰC CĂNG 19 3.1 Tổng quan bài toán điều khiển đa biến và các phương pháp điều khiển cơ bản 19 3.1.1 Bài toán điều khiển đa biến 19 3.1.2 Các phương pháp điều khiển cơ bản trong điều khiển đa biến 19 3.2 Giới thiệu về hệ thống cần điều khiển .21 3.2.1 thiết b椃⌀ truyền động ghép nối CE108 trong điều khiển tốc độ và lực căng 21 3.2.2 Bộ điều khiển CE120 .24 3.3 Các yêu cầu của bộ điều khiển tốc độ và lực căng 26 3.3.1 Độ chính xác 26 3.3.2 Độ ổn đ椃⌀nh 27 3.3.3 Tính tương tác 29 3.4 Lựa chọn phương pháp điều khiển 30 7 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV 3.4.1 Lựa chọn phương pháp điều khiển 30 3.4.2 Giải thích các khối 33 3.4.3 Phương pháp tách kênh 33 3.5 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ 36 3.5.1 Lựa chọn phương pháp .37 3.5.2 Tính toán thông số bộ điều khiển tốc độ 37 3.6 Thiết kế bộ điều khiển lực căng 39 3.6.1 Lựa chọn phương pháp 39 3.6.2 Tính toán thông số bộ điều khiển lực căng 39 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 4.1 Kết quả .41 4.2 Thảo luận 45 KẾT LUẬN .47 Tóm tắt kết quả và đóng góp của nghiên cứu 47 Đánh giá l愃⌀i mục tiêu và nghiên cứu 47 Tài liệu tham khảo 49 8 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com) lOMoARcPSD|39211872 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội NCKH SV Danh mục hình ảnh Hình 1 Mô hình Tecquipment CE108 13 Hình 2 Mô hình nguyên lý 15 Hình 3 Ảnh minh họa môi trường làm việc cần ứng dụng nguyên lý của CE108 18 Hình 4 Động cơ servo DC m愃⌀ch in truyền động đai linh ho愃⌀t theo một trong hai hướng và ở các tốc độ khác nhau 22 Hình 5 Các chân cấp điện áp 23 Hình 6 Bộ điều khiển CE120 .25 Hình 7 Các truyền động điện ghép nối .26 Hình 8 Các hệ thống con của mô hình động lực học 27 Hình 9 Bộ bù 28 Hình 10 Đáp ứng tần số của hệ thống vòng hở 29 Hình 11 Tương tác giữa các đầu ra với nhau .30 Hình 12 Phần mềm MATLAB 31 Hình 13 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID 31 Hình 14 Các khối chính .33 Hình 15 Cấu trúc điều khiển phi tập trung cho quá trình 2x2 34 Hình 16 Xác đ椃⌀nh hàm truyền 1 35 Hình 17 Phương pháp xác đ椃⌀nh hàm truyền 2 36 Hình 18 Xây dựng thông số bộ điều khiển tốc độ 37 Hình 19 Tính toán thông số bộ điều khiển tốc độ 38 Hình 20 Mô phỏng 1 39 Hình 21 Mô phỏng 2 40 Hình 22 Mô phỏng và thử nghiệm bộ điều khiển .41 Hình 23 Thay đổi điện áp vào (tốc độ) động cơ 1 ảnh hưởng đến tốc độ 41 Hình 24 thay đổi điện áp vào (tốc độ) động cơ 1 ảnh hưởng đến tốc độ 42 Hình 25 thay đổi điện áp vào (tốc độ) động cơ 2 ảnh hưởng đến góc (lực căng) .43 Hình 26 thay đổi điện áp vào (tốc độ) động cơ 2 ảnh hưởng đến góc (lực căng) .43 Hình 27 thay đổi cả 2 điện áp vào (tốc độ) của 2 động cơ 44 Hình 28 thay đổi cả 2 điện áp vào (tốc độ) của 2 động cơ 45 9 Downloaded by mon hon (monmon1@gmail.com)