TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN SỐ Thiết kế hệ DCS để điều khiển động cơ điện một chiều

TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN SỐ Thiết kế hệ DCS để điều khiển động cơ điện một chiều Yêu cầu: Thiết kế bộ điều khiển PID số trong m t nh để điều khiển động c điện một chiều theo phư ng ph p Bilinear. Mô phỏng kết quả bằng MATLAB SIMULINK hoặc lập trình. n n0 380VAC MÁY TÍNH (R) DAC Ch nh lưu P = 10 kW U =220 V n =1500 vph Ecoudor HVTH: Phan Việt Hùng K24 TĐH 3 1.Mô hình ng c iện t chiều ích thích c lập:

HVT  1  TRA   Hoàng Mai   : K24 - HVT  2     = 10kW, U  = 220/380V, f  = 50Hz, cos  = 0.85,   = 0.95, n = 1500 v/p Yêu cầu: -  theo  Bilinear. -  n n 0 380VAC MÁY TÍNH (R) DAC   P = 10 kW U =220 V n =1500 v/ph Ecoudor HVT  3 1.Mô hình : Hình 1:Sơ đồ khối động cơ một chiều kích từ độc lập  . u u u u u u di U E R I L dt    Mu m K I Mc d m M J dt   + Nếu M c = 0 thì : u d K I J dt    2 2 . u u u J d J d U L R K K dt K dt        : 2 ( ) . ( ) . ( ) ( ) u u u JJ U p L p p R p p K p KK         HVT  4 2 ( ) 1 () () . dc u uu p Gp JJ Up L p R p K KK       : K    , , , / u u u T L R  T c = R u  2  : 2 G (p) . . 1 Đ dc u c c K T T p T p   Do T c >> T  nên ta có: G (p) 1 Đ dc c K Tp   + Nếu M c ≠ 0 thì   dt di LIREU u uuuuu  . : ( ) ( ) . ( ) . ( ). u u u u u u U p E p R I p L I p p   U u  E u = (R u + L u .p)I u = R u (T u .p + 1)I u Và m M M c = J.p  -    Hình 2: Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một chiều kích thích độc lập M M m  , , 1 1. u u R pT đmM k  1 .Jp đmM k  T m , u I , u U , u E   HVT  5 S: Hình 3: Mô hình cấu trúc động cơ điện một chiều 2 mạch vòng kín -  -  U  :  U d :    << U d    cl = U d /U    . Tp cl cl G K e   1 2 T pf   f : là  n :   2 ( ) ( ) 1 1! 2! ! k Tp Tp Tp Tp e k      Vì T<<1 nên ta có : 11 1! Tp Tp e Tp     . 1 Tp cl cl cl K G K e Tp    , u U   R đk U *  U  U       I R   , u I * iu U   iu U HVT  6 - :                     () 1 bd bd bd K Gp Tp   -     () 1 ft ft ft K Gp Tp    -  -  c    (T c >> T      T. Ta có  ω R  hình : Hình 4: Cấu trúc thu gọn mạch vòng điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều  R J.p 1    U  *  U )221( 1 22 pTpTK clcldd  đmM k  c M ft K HVT  7 2. Thiết kế bộ điều khiển số điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập Ta 2 kín    Hình 5: Cấu trúc bộ điều khiển số 2 mạch vòng kín điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều   )( * 2 pG C : là  )( * pR    )( * 1 pG C : là   )( * pR I   đmMccu dc cl cl p k pJ pTpTT K pT K pG   . . . 1 . 1 )( 2 1  pJ k pG đmM p . . )( 2    dđ KpM )( 1 :   ft KpM )( 2 :                có hàm  0 ( ) (1 ) / Tp H p e p    HVT  8 Hình 6: Cấu trúc bộ điều khiển số 2 mạch vòng kín điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều sau khi khai triển C :  )()()( *** 2 pYpXpE m  (1)  * * * 1 2 2 ( ) ( ). ( ) c X p E p G p (2)  )()()( * 1 * 1 * 1 pYpXpE m  (3)  * * * 11 ( ) ( ). ( ) c U p E p G p (4)  )().()( * 210 pUpGGHpY pp    ** 210 * )().()( pUpGGHpY pp  )().()( * * 210 * pUpGGHpY pp  (5)  )().()( * 1101 pUpMGHpY pm    ** 110 * 1 )().()( pUpMGHpY pm  )().()( * * 110 * 1 pUpMGHpY pm  (6)  )().()( * 2210 pUpMGGHpY ppm    ** 2210 * )().()( pUpMGGHpY ppm  )().()( * * 2210 * pUpMGGHpY ppm  (7) Thay z T p ln 1    )()()( 2 zYzXzE m  (1)  1 2 2 ( ) ( ). ( ) c X z E z G z (2) HVT  9  )()()( 111 zYzXzE m  (3)  11 ( ) ( ). ( ) c U z E z G z (4)  )().()( 210 zUzGGHzY pp  (5)  )().()( 1101 zUzMGHzY pm  (6)  )().()( 2210 zUzMGGHzY ppm  (7) Do: 11 )( KKpM dđ  22 )( KKpM ft    1 )( 10 2    z AzA zG tdtd c : + 2 . 0 TK KA Itd ptdtd  K I  + 2 . 1 TK KA Itd ptdtd  K P  HVT  10 Ta có:  )(. 1 )().()( 2 10 221 zE z AzA zEzGzX tdtd c     )()()()( 212011 zEAzzEAzXzzX tdtd   )()()()( 2 1 1201 1 1 zEzAzEAzXzzX tdtd   ])1[()(])1[()( 212011 TkeAkTeATkxkTx tdtd  ])1[()(])1[()( 212011 TkeAkTeATkxkTx tdtd  )1()()1()( 212011  keAkeAkxkx tdtd (8)           p pG z z zGH p p )( 1 )( 1 10 .  1 12 () 1 ( 1)( 1) . p cl dc cl M đm Gp KK J p T p T p T p k       cl  1cl T T T     )1)(1( 1 . . )( 2 1    pTpTk JKK p pG đmM cldc p            )1)(1( 1 . . 1 )( 2 10 pTpTk JKK z z zGH đmM cldc p                            11 . 1 . . 1 2 2 2 pT T pT T TTk JKK z z đmM cldc            Cz z Bz z z z K . 1 . :    TTk JKK K đmM cldc 2 1 . . , 2 T T eB   ,    T T eC ))(( )1( )( 1 10 CzBz zK zGH p     ).( 1 CBKK   1 )( 10 1    z AzA zG dddd c  + 2 . 0 TK KA Idd pdddd  [...]... c2u (k  1)  c3u (k  2) d1 HVTH: Phan Việt Hùng K24 TĐH 12 (10)  Ym ( z )  K ft Y ( z )  ym (k )  K ft y (k ) (11)  E2 ( z )  X ( z )  Ym ( z )  e2 (k )  x(k )  ym (k ) (12) 3 Mô phỏng và kết quả: 3.1 Chương trình viết trong m-file: clear all % Tan so dien ap luoi f = 50; % Thong so cua dong co dien mot chieu Pdm = 10000; Uudm = 220; % Cong suat dinh muc % Dien ap phan ung dinh muc Iudm . Kcl = Uudm/10; %He so khuyech dai chinh luu p = 6; % So xung(chinh luu ba pha) Tcl = 1/(2*p*f); % He so tre cua chinh luu % Thong so cua may phat toc Kft = wdm/10; %He so khuech dai cua. %Hang so dong co Fidm = KFidm/kM; % Tu thong dinh muc Kdc = 1/KFidm; %He so khuyech dai cua dong co Tc = Ru*J/(KFidm^2); %Hang so thoi gian co HVT  14 % Thong so. ])2[(])1[()(])2[(])1[()( 321321 TkucTkuckTucTkydTkydkTyd  )2()1()()2()1()( 321321  kuckuckuckydkydkyd    )2()1()()2()1( 1 )( 32132 1  kuckuckuckydkyd d ky (10) HVT