Bài tập lớn môn học mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ điện tử

- Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim.. Nguyễn Anh Tú Th.S Lê Ngọc Duy Trang 6

B Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Ngọc Duy

Sinh viên thực hiện: Dương Văn Tuấn – 2020606298

Dương Quang Trường – 2020600623 Nguyễn Thành Trung - 2020606138

Hà Nội-2022

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

2 Tên nhóm: Nhóm 22

3.Họ và tên thành viên: Dương Văn Tuấn - 2020606298

N ỘI DUNG HỌC TẬP Bài s ố 1: Cho cấu trúc hệ thống điều khiển vị trí động cơ điện một chiều nam châm

vĩnh cửu như hình 1 Và mạch phần ứng động cơ điện một chiều như hình 2 Trong đó:

R là tín hi ệu đặt tốc độ; 𝜃 là góc quay của động cơ; u là tín hiệu điều khiển động cơ Các thông số của động cơ như sau:

- Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều

- Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả động cơ điện một chiều

- Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều

- Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim

Bài s ố 2

Cho cấu trúc hệ thống điều khiển hệ thống treo xe bus và mô hình hệ thống treo xe bus như hình 1 và 2 Trong đó: u là tín hiệu điều khiển hệ thống treo Các thông số của động

cơ như sau:

- Khối lượng thân xe: 2500kg

- Khối lượng bánh xe: 320kg

Yêu c ầu:

- Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về hệ thống treo của xe ôtô

- Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả hệ treo

- Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả hệ treo và hệ thống điều khiển hệ treo xe bus

- Mô phỏng và đánh giá các đặc tính giao động của thân xe sử dụng phần mềm 20-sim

Bài s ố 3

Cho cấu trúc hệ thống điều khiển con lắc như hình 1 và con lắc hình 2 Trong đó: Trong đó: R là tín hiệu đặt góc nghiêng con lắc; 𝜃 là góc nghieng côn lắc; u là tín hiệu điều khi ển Các thông số của con lắc như sau:

- Khối lượng thân xe: 0.5kg

- Khối lượng con lắc: 0.2kg

- Chiều dài con lắc : 0.3m

- Moomen quán tính con lắc : 0.006kg*m2

- Hệ số ma sát của xe : 0.1N/m/s

Hình 2

Hình 1

Yêu c ầu:

- Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về con lắc ngược

- Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả hệ con lắc

- Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả con lắc và hệ thống điều khiển hệ con lắc

- Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc nghiêng của con lắc sử dụng phần mềm sim

TS Nguyễn Anh Tú Th.S Lê Ngọc Duy

Hình 2

ẬP 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

I: T ỔNG QUAN VÀ ỨNG DỤNG VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NAM CHÂM VĨNH CỬU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Gi ới thiệu tổng quan

Động cơ nam châm vĩnh cửu là gì? Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của

Direct Current) là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC - điện áp 1 chiều

Động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu là động cơ điện 1 chiều được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.

1.2: Phân loại động cơ nam châm vĩnh cửu

− Trong thực tế, động cơ nam châm vĩnh cửu được chia thành 2 loại chủ yếu dưới đây:

• Động cơ nam châm vĩnh cửu có kích từ bằng điện với dải công suất lớn từ vài trăm tới vài nghìn MW Cuộn kích từ được cuốn theo 1 cực ẩn hoặc cực lồi

• Động cơ nam châm vĩnh cửu với dải công suất nhỏ Hiện nay còn có 1 loại động cơ đặc biệt: động cơ bước, hay còn gọi là step motor

− Theo kết cấu thì có thể chia thành:

• Máy điện đồng bộ cực ẩn: Thích hợp với những chiếc máy điện có tốc độ cao (Thường có số cực là 2p = 2)

• Máy điện đồng bộ có cực lồi: Thích hợp với những máy có tốc độ thấp (Thường

có s ố cực là 2p ≥ 4)

− Theo chức năng, máy điện đồng bộ lại được chia thành:

• Máy phát điện đồng bộ: Sử dụng tua bin nước, tua bin hơi hoặc là động cơ diezen…giúp kéo trục Rotor để phát ra điện

• Động cơ điện đồng bộ: Thường được chế tạo theo kiểu cực lồi và kéo được các tải ít có yêu cầu điều chỉnh lại tốc độ hay khởi động lại

• Máy bù đồng bộ: Được dùng chủ yếu để cải thiện hệ số Cosφ bên trong lưới điện

Ngoài ra, động cơ nam châm vĩnh cửu còn có các máy điện đồng bộ đặc biệt như: máy đồng bộ tần số cao, máy biến đổi 1 phần ứng, các máy đồng bộ công suất nhỏ thường dùng trong các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển, chẳng hạn như: Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ đồng bộ từ trễ, động cơ bước, động cơ đồng bộ phản kháng…

1.3: Cấu tạo và nguyên lý động cơ nam châm vĩnh cửu

1.3.1: Cấu tạo của động cơ nam châm vĩnh cửu

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

• Stator: Là phần đứng yên, được chế tạo sử dụng từ 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, có thể là nam châm điện

• Rotor: Là phần quay được, nó chính là lõi được quấn các cuộn dây nhằm mục đích tạo thành nam châm điện

• Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

• Cổ góp (còn được gọi là commutator): Thực hiện nhiệm vụ tiếp xúc và chia điện đều cho các cuộn dây ở trên phần rotor (phần quay)

Hình 1: Động cơ nam châm vĩnh cửu còn có các máy điện đồng bộ đặc biệt

Căn cứ vào phương pháp kích từ, có thể chia động cơ điện 1 chiều thành những loại chính:

• Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

• Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

• Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp

• Động cơ điện 1 chiều kích từ song song

• Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng

1.3.2: Nguyên lí ho ạt động của động cơ nam châm vĩnh cửu

Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện, rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện một chiều một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều chính là bộ phận chỉnh lưu,

bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor là liên tục thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp

Hình 2:C ấu tạo động cơ điện 1 chiều DC

Hình 3:Nguyên t ắc hoặt động của động cơ điện 1 chiều

Nếu trục của động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài thì động cơ này

s ẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một xuất điện động cảm ứng Electromotive force Khi vận hành ở chế độ bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp được gọi là sức phản điện động counter-EMF hoặc sức điện động đối kháng, vì

nó đối kháng lại với điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động này sẽ tương tự như sức điện động được phát ra khi động cơ sử dụng như một máy phát điện Như vậy điện áp đặt trên động cơ sẽ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động và điện áp giáng

t ạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phản ứng Dòng điện chạy qua động cơ sẽ được tính theo công thức sau:

− Tuổi thọ cao do không có chuyển mạch cơ khí

− Không gây nhiễu khi hoạt động

− Dải tốc độ rộng Những ưu điểm và nhược điểm củ

− Mật độ công suất lớn

− Vận hành nhẹ nhàng (dao động mô men nhỏ) thậm chí ở tốc độ thấp (để đạt được điều khiển vị trí một cách chính xác)

- Cấu tạo đơn giản không cần bộ

điều khiển riêng biệt cho động cơ

như động cơ không chổi than

- Bật tắt đơn giản với một công tắc

- Chi phí ban đầu rẻ

nhẹ nhàng, êm ái dù ở vận tốc thấp hay cao

- Do được kích từ nam châm vĩnh cửu nên giảm tổn hao đồng và sắt, đồng thời giảm hao tốn năng lượng

- Có thể tăng tốc và giảm tốc trong thời gian ngắn

- Tiết kiệm được chi phí bảo trì, thay thế chổi than và vành trượt

- Độ bền cao hơn

Nhược

điểm

- Độ bền động cơ thấp hơn

- Năng lượng thất thoát nhiều do sự

ma sát giữ chổi than và roto khiến

mài mòn cuộn dây

- Phải thay thế bàn chải (chổi than)

đã mòn sau một thời gian sử dụng

- Giá thành cao hơn, khó phổ biến trên nhiều sản phẩm.

1.5 Ứng dụng

− Nhờ những ứng dụng của động cơ điện mà việc lắp đặt, vận hành máy móc,…cũng như các hoạt động liên quan đến các lĩnh vực khác nhau được thực hiện một cách nhanh chóng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn đáng kể.

− Động cơ điện hiện đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi, phổ biến và thay thế dần cho những loại động cơ truyền thống Bởi lẽ, loại động cơ này không chỉ hoạt động bền bỉ, linh hoạt, có thể lắp đặt và vận hành cho nhiều loại máy móc, thiết bị khác nhau, mà còn tiết kiệm năng lượng tiêu thụ đáng kể Chính vì thế, ứng dụng của loại động cơ này cũng trở nên đa dạng và phổ biến hơn cả.

− Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều cũng rất đa dạng trong mọi lĩnh vực của đời sống: trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệt trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn

− Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, loại động cơ này còn xuất hiện trong các máy

vi tính, cụ thể là được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang,

TRÌNH MÔ T Ả ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.1: Phân tích vật lý mô hình hệ thống động cơ điện một chiều

Xây d ựng hàm truyền của hệ thống :

Áp dụng định luật Kirchhoff 1 cho phần điện ta có:

Áp dụng định luật II Niuton cho phần cơ ta có phương trình:

T(t) = 𝑀𝑡(𝑡) + b.𝑑𝜃(𝑡)

𝑑𝑡 + J. 𝑑2𝜃(𝑡)

𝑑𝑡 2 với T(t) = K I(t) (2.4) Nên ta có: K.I = b 𝜃̇ + J.𝜃̈ (theo hàm thời gian) (2.5) Trong đó:

− K = 𝐾 𝑡 : Hệ số momen

− 𝑀 𝑡 = 0 vì hệ thống động cơ quay không tải

− T = momen c ủa động cơ

Bi ến đổi Laplace:

(2.3)  V(s) = R.I(s) + L.s.I(s) + K.s 𝜃(𝑠) (2.6) (2.4)  K.I(s) = b.s 𝜃(𝑠) + J.𝑠 2 𝜃(𝑠)

 𝜃(𝑠) = 𝑠(𝐽.𝑠+𝑏)𝐾.𝐼(𝑠) (2.7)

Từ (2.6) và (2.7) ta có:

𝜃(𝑠) 𝑉(𝑠)=

𝐾

𝐽 𝐿 𝑠 3 + (𝑏 𝐿 + 𝐽 𝑅) 𝑠 2 + (𝑏 𝑅 + 𝐾 2 ) 𝑠 Phương trình hàm truyền của hệ thống: Đầu vào là điện cảm ứng V(s), đầu ra là góc quay 𝜃

G(s) = 𝜃(𝑠)

𝑉(𝑠) = 𝐽.𝐿.𝑠3 + (𝑏.𝐿 + 𝐽.𝑅).𝑠𝐾 2 + (𝑏.𝑅 + 𝐾2)𝑠

2.2: Xây d ựng phương trình không gian trạng thái:

Chọn đặt các biến trạng thái 𝜃 (𝑔ó𝑐 𝑞𝑢𝑎𝑦), 𝜃̇ (𝑣ậ𝑛 𝑡ố𝑐 𝑞𝑢𝑎𝑦), 𝐼 (dòng điện) Với tín hiệu đầu vào của hệ thống là điện áp V và tín hiệu đầu ra của hệ

thống là góc quay (𝜃)

Từ (2.3) và (2.5)

V = L.𝐼̇+ R.I + K.𝜃̇  𝐼 ̇ = 𝑉𝐿 − 𝑅𝐿 𝐼 − 𝐾𝐿 𝜃̇

K.I = J.𝜃̈ + b.𝜃̇  𝜃̈ = 𝐾 𝐼 − 𝑏 𝜃̇

y= [1 0 0] [𝜃𝜃̇

𝐼]

(2.12) Thay giá trị:

𝐼] +[

00

1000 𝑉]

III: XÂY D ỰNG BIỂU ĐỒ BOND GRAPH MÔ TẢ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

CHI ỀU

3.1: Xây dựng biểu đồ Bond Graph:

Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều

Biểu đồ Bond Graph có hai phía Một bên là phần tử điện bao gồm điện áp đặt vào (V), điện trở phần ứng (R) và điện cảm phần ứng (L) Bên còn lại chứa các thành phần quán tính (J) và hệ số cản (b)

Xây dựng biểu đồ Bond Graph của hệ thống bao gồm các bước:

Bước 1: Đặt 0-junctions vào các vị trí có điện áp khác nhau ở hệ thống điện và

đạt 1-junction vào các vị trí có tốc độ trong hệ thống cơ:

Bước 2: Chèn mỗi phần tử mạch “single port” bằng kết nối nó với 1-junctions

bằng đường power bond ở hệ thống điện và 0-junction bằng đường power bond

ở hệ thống cơ:

Hình 8: Sơ đồ Bond Graph ở bước 1

Bước 3: Gán chiều công suất cho toàn bộ hệ thống:

Hình 5: Sơ đồ BondGraph ở bước 2

Hình 6: Sơ đồ BondGraph ở bước 3

Bước 4: Rút gọn các 0-Junction và 1-Junction

Bước 5: Biểu diễn mỗi quan hệ nhân quả

Hình 7:Sơ đồ BondGraph ở bước 4

Hình 8: Sơ đồ BondGraph ở bước 5

Ta có, mạch phần ứng của động cơ điện một chiều được đặt một điện áp V

Vì vậy, ta sẽ có phần tử nguồn e (sourse effort) – Se được kết nối với Bond Graph Sau đó, Se chia sẻ cùng dòng (flow) tới hai thành phần L (Điện cảm phần ứng)

và (Điện trở phần ứng) Do đó, liên kết 1 (Junction 1) được dùng để kết nối hai thành phần trên với nguồn e

Thêm vào đó, phần tử GY (Gyrator Element) được sử dụng như là một liên

kết giữa một bên là phần tử điện và bên còn lại là phần tử cơ khí

Phần tử GY mô tả mối quan hệ giữa góc của động cơ (𝜃𝑀) với suất điện động (VM) (mechanical flow and electrical effort) và dòng điện (IM) với mô men quay (TM) (electrical flow and mechanical effort)

Bên phía cơ khí, do tải bên trong bao gồm quán tính và ma sát quay Do đó, hai thành phần này được liên kết với GY thông qua liên kết 1 (Junction 1)

3.2: Hệ thống điều khiển

Sử dụng bộ điều khiển PID để xử lý tín hiệu hệ thống

Trong các thuật toán điều khiển phản hồi, đầu ra thực tế được đưa trở lại hệ

thống điều khiển là phép đo sai số (sự khác nhau giữa đầu vào thực tế và đầu ra mong muốn) Cấu trúc của hệ thống điều khiển vị trí của động cơ điện nam châm vĩnh cửu được biễu diễn bằng biều đồ Bond Graph như sau:

Hình 9 : Sơ đồ hệ thống và bộ điều khiển

Biểu đồ trên biểu diễn, tín hiệu về vị trí động cơ được tính toán thông qua khâu tích phân từ tín hiệu tốc độ được xuất ra trước đó, Sau đó so sánh với giá trị đặt (Constant) Sự sai lệch khi so sánh 2 giá trị đó dẽ được đưa vào bộ điều khiển PID PID xử lý và gửi lại tín hiệu điều khiển về Mse để điều khiển động cơ

Ưu điểm của bộ điều khiển PID so với các bộ điều khiển tích phân, vi phần,

tỷ lệ… là có thể giảm sai số xác lập đến giá trị tối thiểu nhất, han chế độ giao động, giảm thời gian xác lập và độ vọt lố bởi vì bộ điều khiển có thể thay đổi, lựa

chọn được các thông số Kp, Ki, Kd một cách hợp lý để đảm bảo chất lượng ổn định của hệ thống

Hình 10: Biểu đồ Bond Graph với hệ điều hiển PID

IV: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG

Ở hệ thống hở góc của động cơ tỷ lệ thuận theo thời gian Để điều khiển hệ thống này để tín hiệu đầu ra phù hợp với yêu cầu bài toán thì chúng ta sẽ kết hợp thêm 1 bộ điều khiển phản hồi vào hệ thống

4.2: Thiết kế hệ thống điều khiển:

❖ Bộ điều khiển P:

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 = 𝐾𝑝 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 Biểu đồ hệ thống kín với bộ điều khiển P:

Hình 13: Bi ểu đồ đặc tính vị trí hệ thống

Hình 14: Hệ thống hở sử dụng bộ điều khiển P

Hình 16: Đáp ứng hệ thống vơi Kp=0.8

Nhận xét: Với hệ số Kp = 0.8 thì hệ thống có vọt lố, thời gian đáp ứng

chậm Cần phải thay đổi để khảo sát tìm được thông số hợp lý nhất

Hình 15 : Đặc tính vị trí với Kp = 0.8

Chúng ta thấy khi thay đổi hệ số Kp = 10 thì độ vọt lố tăng, nhưng thời

gian đáp ứng được nhanh hơn

Hình 17: Kh ảo sát đáp ứng hệ thống với hệ số Kp = 10

Hình 18: Kh ảo sát đáp ứng hệ thống với hệ số Kp = 0.1.

Với hệ số Kp = 0.1 thì chúng ta thấy đáp ứng hệ thống ổn định hơn, không còn độ vọt lố, tuy nhiên thời gian ổn định khá lớn

❖ B ộ điều khiển PI:

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 = 𝐾𝑝 (1 +𝑇𝑖 ∫ 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑑𝑡)1Biểu đồ hệ thống kín với bộ điều khiển PI:

Hình 19: H ệ thống kín sử dụng bộ điều khiển PI

Lựa chọn thông số ban đầu:

Hình 20: Bảng thông số hệ thống Kp =0.1 và Ki = 1

Chúng ta thấy rằng khi Ki = 1 thì hệ thống bị mất ổn định vì giá trị Ki quá

lớn Chính vì vậy mà chúng ta nên giảm hệ số Ki xuống để đảm bảo đáp ứng tốt

chất lượng hệ thống

: Đáp ứng hệ thống với hệ số Ki = 0.1

Hình 21 : Đáp ứng hệ thống với Ki = 1

vọt lố, có sự ổn định sau 1 khoảng thời gian dài tuy nhiên thời gian ổn định rất

lớn

Hình 23 : Đáp ứng hệ thống khi hệ só Ki = 10^ (-5)

Chúng ta thấy rằng khi giảm Ki = 10^ (-5) thì hệ thống trở về trạng thái ổn định: Không có độ vọt lố, không có sai số xác lập, hệ thống ổn định khi hoạt động trong thời gian dài Tuy nhiên nhược điểm vẫn là thời gian đáp ứng chậm

❖ Bộ điều khiển PD:

𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑆𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙 = 𝐾𝑝 (1 + 𝑇𝑑.𝑑(𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟)𝑑𝑡 ) Biểu đồ bond graph hệ thống kín sử dụng bộ điều khiển KD:

Các thông số:

Khảo sát lựa chọn các thông số Kd:

Hình 25 : Đặc tính hệ thóng với hệ số Kd = 0.1

Hình 24: B ảng thông số lựa chọn Kp =0.8 và Kd = 0.1

Hình 26 : Đáp ứng hệ thông với hệ số Kd =1

Hình 27 : Đáp ứng hệ thống với hệ số Kd=10

Nhận xét: Khi lựa chọn thông số Kd = 0.1 thì đặc tính vị trí của hệ thống

chưa đáp ứng được Sau khi khảo sát Kd =1 và Kd =10 thì hệ thống đã đáp ứng được nhưng hệ số Kd =1 cho chất lượng điều khiển tốt hơn

❖ Bộ điều khiển PID:

− Ti: Thời gian khâu tích phân

− Td: Thời gian khâu vi phân

Khảo sát hệ thống kín có bộ điều khiển PID:

Do bộ điều khiển PID có tính kế thừa đối với các bộ điều khiển P, PI, PD,

ta sẽ lựa chọn các thông số: Kp =0.8, Ki =10^ (-5), Kd = 1 ta được đáp ứng hệ

thống theo yêu cầu của bài toán Tín hiệu điều khiển tốt: không có độ vọt lố, giá

trị xác lập, thời gian ổn định ngắn

Hình 28: Hệ thống kín dử dụng PID

Hình 29 : Đáp ứng hệ thống với Kp =0.8, Ki =10^ (-5), Kd = 1

4.3: Kết luận chung

Phương pháp điều khiển PID hệ thống đầy đủ Chúng ta có thể đáp ứng được yêu cầu của bài toán bằng cách thay đổi các hệ số Kd, Ki, Kp của bộ điều khiển

Bằng cách khảo sát và lựa chọn lần lượt các hệ số đó và mô phỏng hệ thống trên

phần mềm 20-sim để đánh giá chất lượng của hệ thống: độ vọt lố, thời gian xác lập, tính ổn định của hệ thống…

Kinh nghiệm và bài học thu được: Củng cố lại các kiến thức bộ môn Mô

thiết kế được bộ điều kiển PID Biết cách sử dụng phần mền 20 - SIM trong việc

vẽ biểu đồ Bond, khảo sát, mô phỏng và thiết kế hệ thống và khai thác đồ thị trên

20 - SIM

BÀI T ẬP 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO XE BUS

I GI ỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ CÁC ỨNG DỤNG VỀ HỆ THỐNG TREO

C ỦA XE ÔTÔ

Hệ thống treo trên ô tô là bộ phận quan trọng giúp mang lại sự êm ái và tạo cảm giác an toàn cho người dùng trên xe Bộ phận quan trọng này ngày nay cũng được các nhà sản xuất ô tô chú trọng và tạo ra những công nghệ mới phục vụ tốt nhất cho khách hàng có thể kể đến như hệ thống treo khí nén điện tử, hệ thống treo độc lập đa liên kết, Tuy nhiên, không phải ai cũng biết được hoạt động của nó như thế nào? Và bài viết dưới đây

sẽ giúp bạn hiểu thêm về công dụng cũng như các bộ phận cấu thành hệ thống treo

1.1 Hệ thống treo trên ô tô thực chất là gì?

Có thể nói hệ thống treo ô tô là một trong những nhân tố làm giảm chấn chỉnh trên ô

tô, giúp chiếc xe di chuyển êm ái và ít bị xóc nảy hơn Nếu như chiếc xe đi trên những đoạn đường có nhiều ổ gà, gồ ghề thì hệ thống này sẽ loại bỏ đi những dao động thẳng đứng và hạn chế các ảnh hưởng cơ học đến phần khung, các chi tiết kim loại tránh cho việc chiếc xe bị nảy lên quá nhiều từ đó mang lại sự thoải mái cho người ngồi trong

- B ộ phận đàn hồi: Dùng đề tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm

va đập và tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ

êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động

- B ộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lẻn khung các lực dọc, ngang

cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ

- B ộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản,

dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

Ngoài ba bộ phận chính trên, trong hệ thống treo của các ô tô du lịch, ô tô khách và một

số ô tô vận tải, còn có thêm một bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang Bộ phận này có nhi ệm vụ giảm độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe

b, Yêu cầu

Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau đây:

- Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh f t và hành trình động f đ ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không

bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc

độ cho phép Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu

- Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dần hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là:

+ Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể;