Báo cáo hệ thống truyền động servo chủ đề mô phỏng dc servo motor

3 Question 1: Each group has to choose the load parameters including soft-coupling stiffness K , inertia moment J , and viscous damping D to satisfy the condition: LLL3 ≤

B GIÁO DỘỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU T TP H CHÍ MINH ẬỒKHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO

MÔN H C: H ỌỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO

2

NỘI DUNG

*B ng thông s cảố ủa động cơ MT-2240- A:

3

Question 1: Each group has to choose the load parameters including soft-coupling stiffness (K ), inertia moment (J ), and viscous damping (D ) to satisfy the condition: LLL

3 ≤ 𝑁𝑁𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿≤ 10 and 0 ≤ ≤ 0.02 (at least 2 different loads in this range)𝜉𝜉𝜉𝜉𝜉

*Để thể hiện rõ ràng các cấp vận tốc, chúng em chọn position là 400 rad để đồ thị thể hiện rõ các đáp ứng với từng cấp vận tốc và thời gian mô phỏng là 20 giây

- Theo datasheet của động cơ MT-2240-A, ta có thể tóm tắt các thông số chính sau: - Vậy chọn độ cứng của khớp nối mềm KL = 58 N.m

- Để hệ servo đáp ứng nhanh và không b ị dao động, ta c n ch n các thông s N và theo ầ ọ ố L 𝜉 điều kiện sau:

7

*Đáp ứng ngõ ra của vị trí:

*Đáp ứng ngõ ra của vận tốc:

9

*Sơ đồ khối mô phỏng trong matlab simulink:

*Đáp ứng ngõ ra của vị trí:

12

*Đáp ứng ngõ ra của vị trí:

*Đáp ứng ngõ ra của vận tốc:

14

*Sơ đồ khối mô phỏng trong matlab simulink:

*Đáp ứng ngõ ra của vị trí:

17

*Đáp ứng ngõ ra của vị trí:

*Đáp ứng ngõ ra của vận tốc:

- Tốc độ trong 3 trường hợp ứng với từng cấp độ: “Thấp, trung bình, cao” là 25, 70, 105 rad/s Tốc độ càng cao thì vị trí mong muốn là 400 rad càng nhanh đạt được rong cả 3 cấp tốc độ T chúng ta có thể thấy rằng hệ bậc 2 và bậc 4 ổn định, xác lập nhanh chóng, dao động bé, hệ bậc 1 do không có vòng điều khiển vận tốc nên khiến cho tốc độ dao động rất nhiều và đáp ứng chậm hơn so với hệ bậc 2 và bậc 4 Nhưng chung quy lại đáp ứng về vị trí và vận tốc của cả 3 hệ đều bám sát được tín hiệu cài đặt đầu vào và vẫn đảm bảo được chạy đúng

- Đối với tải N = 4 và N = L L 7 chúng ta có thể thấy được không có sự khác biệt đối với 3 cấp tốc độ: “Thấp, trung bình, cao” Rõ ràng thông số của động cơ có thể đáp ứng được trong trường hợp 3 ≤ NL≤ 10 Thỏa mãn cơ sở lý thuyết mà chúng ta đã được học.

19

Question 2: Write the PID algorithm using m-file of Matlab to simulate to velocity and position control of the motor The algorithm has to include the derivative filter for D-term and anti-windup for I-term Illustrate the effect of anti-windup in your results ?

Bảng thông số cần thiết cho câu 2

- Chọn input speed mô phỏng trong simulink là 200 rad/s và input position là 400 rad

*Tính toán các thông số cần thiết:

- Hệ số K của hàm truyền động cơ DC servo:

20

1 Điều khiển vận tốc:

*Sơ đồ khối mô phỏng trong matlab simulink:

*Khối DC servo motor:

*Khối Desired Speed:

*Khối Disturbance:

21

*Kết quả mô phỏng:

*Chương trình điều khiển:

yd_f = (1 - alpha)*yd_fp + alpha*yd; ek_reset = Ki*ek + Kb*e_sat;

23

2 Điều khiển vị trí:

*Chọn thông s b ố ộ điều khi n PID cho viểệc điều khiển v í: ị tr

- Ở đây nhóm em ã th nhiđ ử ều tr ng h p vườ ợ à đã ch n rọ a được nh ng thông s phù h p cho viữ ố ợ ệc điều khi n vị í ể tr áp ứng nhanh, không v t l : đ ọ ố

+ K = 2 p

+ K 10 i = + K = 0 d

*Sơ đồ khối mô phỏng trong matlab simulink:

*Khối DC servo motor:

*Khối Desired Position:

24

*Khối Disturbance:

*Kết quả mô phỏng:

*Chương trình điều khiển:

yd_f = (1 - alpha)*yd_fp + alpha*yd; ek_reset = Ki*ek + Kb*e_sat;

26 3 Nh n xét: ậ

- Từ đồ thị đáp ứng ngõ ra của điều khiển vận tốc chúng ta có thể dễ dàng thấy được việc sử dụng bộ điều khiển PID và Anti windup đã giúp cho hệ thống đáp ứng tốt vận tốc đã định trước -là 200 rad/s Đồ thị bám sát theo tín hiệu ngõ vào, không vọt lố, thời gian xác lập nhỏ, khi có nhiễu tác động, động cơ có thể nhanh chóng ổn định lại vận tốc đã đặt ra

- Từ đồ thị đáp ứng ngõ ra của điều khiển vị trí chúng ta có thể dễ dàng thấy được ệc sử dụng vi bộ điều khiển PID và Anti-windup ã giúp cho hđ ệ thống đáp ứng tốt v rị t í đã định trước là 400 rad Đồ thị bám sát theo tín hiệu ngõ vào, không vọt lố, thời gian xác lập không áng k đ ể