Các thông Trang 3 - Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu và hệthống điều khiển động cơ điện một chiều.- Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để vi
lOMoARcPSD|39474592 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơ khí - - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: ThS Lê Ngọc Duy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Huy Lớp: Nguyễn Đức Khải Hà Nội – 2023 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM (BM01) I Thông tin chung 1 Tên lớp: 20231ME6057003 Khóa: K16 2 Tên nhóm: Nhóm 14 3.Họ và tên thành viên: Nguyễn Văn Huy Nguyễn Đức Khải NỘI DUNG HỌC TẬP Bài số 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 hiệu 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: - Điện cảm phần ứng L: 2.10−3 H - Điện trở phần ứng R: 0.8 Ω - Hệ số cản b = 7.610−3Nms/rad - Momen quán tính J= 0.1Nms2/rad - Hệ số momen K= 0.3 Hình 1 Hình 2 Yêu cầu: Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - 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 số 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 - Độ cứng hệ treo K1 : 60000N/m - Độ cứng lốp xe K2 : 400000N/m - Hệ số cản hệ treo b1 : 350Ns/m - Hệ số cản hệ treo b2 : 15020Ns/m Hình 1 Hình 2 Yêu cầu: - Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về hệ thống treo của xe ôtô Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - 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 số 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 khiển Các thông số của con lắc như sau: - Khối lượng thân xe: 0.6kg - Khối lượng con lắc: 0.1kg - 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 1 Hình 2 Yêu cầu: - 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 20-sim Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Phan Đình Hiếu ThS Lê Ngọc Duy Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 MỤC LỤC Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Bài số 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 hiệu 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: - Điện cảm phần ứng L: 2.10−3 H - Điện trở phần ứng R: 0.8 Ω - Hệ số cản b = 7.610−3Nms/rad - Momen quán tính J= 0.1Nms2/rad - Hệ số momen K= 0.3 Hình 1 Hình 2 Yêu cầu: - 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 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học k礃̀ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống và xản xuất Việc ứng dụng khoa học k礃̀ thuật vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật những tiến bộ mới nhất của thế giới Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, k礃̀ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảm ứng, … Trong đề tài đồ án môn “ Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống Cơ điện tử ” này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và tính toán, thiết kế mô hình Thông qua đó có thể áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra trường Để bài báo cáo được hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Cơ khí nói chung và thầy cô trong bộ môn Cơ điện tử nói riêng đã nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu a, Giới 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 b, 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 số 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 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com)