BÀI tập dài, điều KHIỂN số,xây DỰNG mô HÌNH, ĐỘNG cơ điện một CHIỀU, KÍCH từ độc lập
Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 BàI tập dàI điều khiển số Chýừng I.Xây dựng mô hình động điện chiều kích từ độc lập Đây ch-a phải làm hoàn chỉnh 1.1.Xây dựng sơ đồ cấu trúc động chiều kích thích độc lập Ta có hệ ph-ơng trình cân sau: di A u e i R L A A A A A dt d M M m T dt J M m K m m i A e K n e m A di A u A e A i A R A L A dt d M M m T J dt M m K m m i A e K n e m A Chuyển sang miền ảnh laplace : u A e A i A R A L A i A s s M m M T J M m K m m i A K e m e A i A R L s u A e A A A M m M T Js M K i m m A m e A K e m L Thay TA A Ta có hệ ph-ơng trình sau: RA Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 1/ RA i A sT u A e A A M m M T Js M m K m m i A e A K m m Từ hệ ph-ơng trình ta xây dựng đ-ợc sơ đồ cấu trúc động chiều nh- sau: 1.2.Khảo sát đặc tính độ động chiều Mô hình sinulink: Cho mô men tải MT = 0,điện áp vào b-ớc nhảy UA = 50V ta có đ-ờng đặc tính độ tốc độ dòng phần ứng nh- sau: Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 Ch-ơng II : Thiết kế điều khiển để điều khiển động chiều Để điều khiển động chiều thông th-ờng ta dùng hệ thống hai vòng điều khiển: 2.1.Xây dựng vòng điều khiển dòng phần ứng *)Xây dựng mô hình toán học đối t-ợng vòng điều khiển dòng Coi gần thiết bị chỉnh l-u có điều khiển khâu tỉ lệ có quán tính bậc với số thời gian T1 Bài Tập Dài Điều Khiển Số GCL Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 1 ST1 Cấu trúc vòng điều chỉnh dòng nh- sau: eA tỉ lệ với tốc độ mà đại l-ợng học biến thiên chậm nhiều so với so với đại l-ợng điện nh- iA,UA, eA e A Do ta coi số chu kì trích mẫu bỏ qua thiết kế điều khiển dòng điện Khi vòng điều chỉnh dòng đơn giản nh- sau: Khi hàm truyền đạt mạch phần ứng là: G1 ( s ) R A sT1 sT A Chuyển sang miền ảnh z với chu kì trích mẫu T : +Đáp ứng độ (1) H ( s) R A S ST1 STA +Phân thành đa thức tối giản ta có: H (s) RA T12 TA2 S T1 TA ST1 T1 TA STA Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 T1 TA 1 1 H (s) R A S T1 TA s T1 TA s T1 TA T1 TA z z z H ( z ) Z H ( s ) T T T1 TA R A z T1 TA T1 ze z e TA Hàm truyền đạt đối t-ợng miền ảnh z : G1 z z H z Với thông số : T1=0,1ms; TA=0,016; RA=0,25 ; Vòng điều chỉnh dòng biến thiên nhanh nên ta chọn chu kì trích mẫu T=0,2ms Ta có : G1 z 0,02825z 0,01472 z 1,12291z 0,13365z *)Xây dựng điều khiển dòng phần ứng Ta xây dựng vòng điều khiển dòng phần ứng ph-ơng pháp deabeat để đạt đ-ợc đặc tính động học nhanh Theo tài liệu giáo trình Điều Khiển Số-TS.Nguyễn Phùng Quang ta chọn Lz đa thức bậc một: Lz l0 l1 z Với tham số l0 l1 xác định điều kiện sau: l0 l1 b0 b1 b2 Và điều kiện để san giá trị điện áp đặt đầu vào thiết bị chỉnh l-u chu kì trích mẫu : U *A (0) U A* (1) Từ ta có hệ ph-ơng trình sau: * a0 l a0 a1 b0 b1 b2 a1 l a0 a1 b0 b1 b2 Trong : a0 , a1 , a2 hệ số đa thức mẫu số đối t-ợng G1(z) Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 a 1; a1 1,12291; a 0,13365; b0 , b1 , b2 hệ số đa thức tử số đối t-ợng G1(z) b0 0; b1 0,02825; b2 0,01472; Thay số vào * l 10,96233 l1 12,30972 ta tìm đ-ợc l0 l1 : Bộ điều khiển cần tìm có dạng: G R z Lz Az Lz B z GR z 10,96 12,36 z 1,645 z 0,3097 z 0,5091z 0,1812 z Hàm truyền đạt vòng điều chỉnh dòng là: G w1 z L z B z G w1 z 0,3097 z 0,5091z 0,1812 z3 Nh- toàn ba điểm cực hệ thống nằm gốc tọa độ độ hệ thống nhanh Khảo sát đặc tính độ vòng điều chỉnh: Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 Nh- sau ba chu kì trích mẫu(0,6ms) dòng điện phần ứng đuổi kịp với thay đổi nhiễu tải giá trị đặt 2.2.Xây dựng vòng điều chỉnh tốc độ cho động 2.2.1.Xây dựng mô hình toán học đối t-ợng vòng điều khiển tốc độ Khi thiết kế vòng điều khiển bên để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt ta chon chu kì trích mẫu gấp 10 lần chu kì vòng điều khiển dòng Với điều khiển dòng ta coi i *A i A nối thẳng qua vòng điều chỉnh dòng thiết kế điều khiển cho vòng điều chỉnh tốc độ bên Đồng thời m đại l-ợng điện từ nên biến thiên chậm nhiều so với đại l-ợng điện nh- điện áp UA,dòng điện iA.Do chu kì trích mẫu ta coi số Khi cấu trúc vòng điều chỉnh tốc độ ta đơn giản hóa lại nhsau: Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 Hàm truyền đạt đối t-ợng là: G2 (s) K m m Js Chuyển sang miền ảnh z với chu kì trích mẫu T=2ms: +Đáp ứng độ: H (s) G ( s ) K m m s Js +Chuyển H(s) sang miền ảnh z: z K TK m m H ( z ) Z H ( s ) Z m m J z z Js +Hàm truyền đối t-ợng miền ảnh Z là: G2 ( z ) z H z TK m m z J z Để đơn giản đảm bảo chất l-ợng ta chọn tiêu chuẩn tối -u modul Vì thân đối t-ợng có thành phần tích phân,tự triệt tiêu sai lệch tĩnh nên điều khiển cần thành phần tỉ lệ để đảm bảo hệ thống tác động nhanh có -u điểm tiêu chuẩn tối -u modul Vì đối t-ợng có dạng: G2 ( z ) TK m m z J z Nên theo tài liệu Điều Khiển Số-TS.Nguyễn Phùng Quang ta chọn hệ số khuếch đại có giá trị: Vr J Vs TK m m Nh- điều khiển cho vòng điều khiển tốc độ là: G r ( z ) V r J TK m m Hàm truyền đạt vòng điều chỉnh tốc độ là: G w2 ( z ) G G r G2 G r G w ( z ) z Khảo sát đặc tính độ vòng điều chỉnh tốc độ: Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 *)Nhận xét:Đáp ứng độ độ điều chỉnh sau chu kì trích mẫu(2ms) giá trị thực đuổi kịp giá trị đặt 2.3.Tổng hợp hệ thống Chúng ta sử dụng hệ lai nên sơ đồ simulink hệ thống nh- sau: Giả sử tốc độ yêu cầu động 500 vòng/phút đáp ứng độ động nh- sau: Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 *)Nhận xét:chỉ sau 60ms động đạt đến giá trị xác lập điều chỉnh.Nh- điều khiển thiết kế đảm bảo yêu cầu đạt với tín hiệu chủ đạo 10 ... : Thiết kế điều khiển để điều khiển động chiều Để điều khiển động chiều thông th-ờng ta dùng hệ thống hai vòng điều khiển: 2 .1. Xây dựng vòng điều khiển dòng phần ứng * )Xây dựng mô hình toán học... l a0 a1 b0 b1 b2 a1 l a0 a1 b0 b1 b2 Trong : a0 , a1 , a2 hệ số đa thức mẫu số đối t-ợng G1(z) Bài Tập Dài Điều Khiển Số Phạm Minh Tân Lớp ĐKTĐ_K46 a 1; a1 1, 122 91; a 0 ,13 365;... số : T1=0,1ms; TA=0, 016 ; RA=0,25 ; Vòng điều chỉnh dòng biến thiên nhanh nên ta chọn chu kì trích mẫu T=0,2ms Ta có : G1 z 0,02825z 0, 014 72 z 1, 12291z 0 ,13 365z * )Xây dựng điều khiển