CHƯƠNG 4: CHUỖI HÀM PHỨC
- 1 - Chơng 3: Tổng hợp mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ I. Yêu cầu cụ thể của đề bài: Tổng hợp mạch vòng dòng điện và tốc độ thoả mãn yêu cầu sau: + Tín hiệu dòng: h%30% max + Tín hiệu tốc độ: t qđ < 2s; s t % 2% theo x(t) = 1(t). 1.1. Kiểm tra chất lợng động của hệ thống: *) Xét lợng quá điều chỉnh max : Ta có đặc tính quá độ của dòng điện nh sau: Trong đó, lợng qua điều chỉnh max đợc tính nh sau: = hh maxmax Hay: %100.% max max = h hh Mà theo yêu cầu của đề bài: h%30 max Do đó ta có: hhh 3,0 max hh 3,1 max Mặt khác, với đặc tính dòng điện thì, h = I đm = 8,8 A h max = I ng = 1,3. I đm = 1,3. 8,8 = 11,44 A. Giá trị dòng điện mà tại đó khâu ngắt tác động là: I ng = 11,44 (A) max h h max t trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Chọn giá trị U ng = 1 (V). Tại thời điểm I= I ng thì tín hiệu điện áp lấy trên điện trở cũng có giá trị = 1 V). Khi đó U I = I. Trong đó là hệ số phụ thuộc vào biến dòng. Ta có = U ing / I ng = 1/ 11,44 = 0,0874. Nh vậy hệ số phản hồi âm dòng có ngắt thay đổi so với trờng hợp trớc. *) Xét lợng thời gian quá độ t qđ và sai lệch tĩnh s t %: Ta có đặc tính quá độ của tốc độ nh sau: Để thời gian quá độ t qđ < 2s và sai lệch tĩnh s t % 2% theo x(t) = 1(t) thì ta phải tìm hệ số khuếch đại của bộ điều chỉnh tốc độ phù hợp. ( ) = 1 1 1 dmt xDuu nS DSKRI K K = 71,2418)1 1300.02,0 30).02,01(37,6.2.8,8 ( 052,0 1 = 39,6 37,6.4,59 71,2418 . ==== D ITG KK K KKK Mặt khác, thay giá trị I ng vào phơng trình đặc tính cơ điện khi chỉ có khâu âm dòng có ngắt tác động: n ng = )/(6,1299 48,1589.052,01 37,6.44,11.248,1589.488,68 1 . max phvg K KIRKU Dngucd = + = + t t qđ = 2 s S t = 2% n n đm trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Với hệ thống này ta chọn tốc độ tại thời điểm khâu ngắt bắt đầu tác động cũng là tốc độ mà tại đó khâu phản hồi âm tốc độ đạt giá trị bão hoà: n bhmax = n ng = 1299,6(vg/ph). Và: U đkbh = U cđmax - n bhmax = 68,488 0,052.1299,6 = 0,9088 (V). Chọn U bh = 10V ta có: K = 11 9088,0 10 == dkbh bh U U II. Tổng hợp mạch vòng dòng điện và tốc độ: 2.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống: Khi xét hàm truyền của hệ thống theo tín hiệu U thì ta bỏ qua khâu nhiễu loạn phụ tải. Từ sơ đồ nguyên lý của hệ thống ta thành lập đợc sơ đồ cấu trúc : Trong đó : - W : Bộ điều chỉnh tốc độ - W I : Bộ điều chỉnh dòng điện - W : Bộ biến đổi - : hệ số phản hồi âm dòng có ngắt - : hệ số phản hồi âm tốc độ 2.2. Xác định hàm truyền từng phần tử của hệ thống : Hệ số khuếch đại của động cơ : W W I W pT KR M Du . . 1. /1 +pT R e u 1/K D U - - - trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn K Đ 37,655,9. 5,1 11 === e K Hằng số thời gian điện từ của động cơ : T E = L /R = 20 ms = 0,02 s. Hằng số thời gian điện cơ: T M = j / f = 30 s. Hệ số khuếch đại của bộ biến đổi : 4,59 48 )8,118(8,118 = = = dk d U U K Hằng số thời gian của bộ biến đổi : T = 50.3 1 . 1 = fm = 0,0067 Hệ số phản hồi âm dòng có ngắt : Ta có = U ing / I ng = 1/ 11,44 = 0,0874. Xác định hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện Bỏ qua sức điện động của động cơ ta có sơ đồ mạch vòng dòng điện: W I W II pT KR r Du . . 1 1. /1 + pT R e u I U iđ - W I W 1 1/ I U iđ W I W 2 1/ I U iđ - - trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Ta có : 1.02,0 2/1 1. /1 + = + ppT R E u 1.02,0 2/1 . 1.1. /1 . 1 ++ = + = ppT K pT R WW E u )102,0)(10067,0( 7,29 1.02,0 2/1 . 1.0067,0 4,59 1 ++ = ++ = pppp W W 2 = W 1 . = )102,0)(10067,0( 7,29 ++ pp .0,0874 = )102,0)(10067,0( 5958,2 ++ pp Xác định W I theo phơng pháp môdul tối u : Đối tợng điều chỉnh là W 2 = )102,0)(10067,0( 5958,2 ++ pp Đây là khâu quán tính bậc 2 có dạng: W 2 = )1)(1( 21 ++ sTsT k Nên: k = 2,5958; T 1 = 0,0067 ; T 2 = 0,02. Ta chọn thiết bị điều chỉnh là khâu PI có dạng: W I = k p .(1 + pT 1 1 ) Với k p = 0645,0 02,0.5958,2.2 0067,0 .2 2 1 == Tk T Nh vậy: W I = 0,0645.(1 + p0067,0 1 ) = p p 0067,0 )10067,0.(0645,0 + Xác định W theo phơng pháp môdul tối u: tr−êng ®hspkt h−ng yªn khoa:§iÖn -§iÖn Tö §iÒu chØnh tù ®éng Lê thành sơn W ω W 4 γ I U W ω W I W II β γ pT KR M Du . . 1. /1 +pT R e u 1/K D U - - - ω du M KR pT . . π 30 n W ω W I W II β γ pT KR r Du . . 1 1. /1 +pT R e u 1/K D U π 30 n ω W ω W I Π β W γ W § U ω - - π 30 n trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Hàm truyền động cơ: W Đ = 1 1 . . . 1 /1 1 . . . 1 /1 2 ++ = + + + pTpTT k kpT kR pT R pT kR pT R MME D DM Du E u M Du E u W Đ = 13030.02,0 37,6 2 ++ pp = 1306,0 37,6 2 ++ pp W I = W I .W = p p 0067,0 )10067,0.(0645,0 + . 1.0067,0 4,59 +p = p 078,572 37,6.2 .30.0874,0 . . . p kR pT W Du M == = 0,2058.p W 3 = W I .W Đ = p 078,572 . 1306,0 37,6 2 ++ pp W 3 = )1306,0( 1369,3644 2 ++ ppp W 4 = ppp WW W 9634,749306,0 1369,3644 1 23 3 3 ++ = + W 5 = W 4 . = ppp 9634,749306,0 1369,3644 23 ++ .0,052 Vậy: W 5 = ppp 9634,749306,0 495,189 23 ++ Dùng phơng pháp môdul tối u và phơng pháp tổng các hằng số thời gian nhỏ: W W 5 1/ I U iđ trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Ta có: W 5 = ppp 9634,749306,0 495,189 23 ++ Mà W 5 = )1)(1( 21 pTpT k ++ = )6,301)(9634,7491( 495,189 pp ++ Nên k = 189,495; T 1 = 749,9634; T 2 = 30,6. Chọn bộ chỉnh lu là bộ PI: W = k p .(1 + pT 1 1 ); k p = 6,30.495,189.2 9634,749 .2 2 1 = Tk T = 0,0647. W = 0,0647 .(1 + p9634,749 1 ); III. Biểu diễn matlab & simulink. Sau khi khảo sát ta thấy dạng sóng của đáp ứng phù hợp với yêu cầu của đề tài trờng đhspkt hng yên khoa:Điện -Điện Tử Điều chỉnh tự động Lờ thnh sn Dạng đáp ứng tốc độ Dạng đáp ứng dòng điện . 0,2058.p W 3 = W I .W Đ = p 078,572 . 130 6,0 37 ,6 2 ++ pp W 3 = ) 130 6,0( 136 9 ,36 44 2 ++ ppp W 4 = ppp WW W 9 634 ,74 930 6,0 136 9 ,36 44 1 23 3 3 ++. ++ = + W 5 = W 4 . = ppp 9 634 ,74 930 6,0 136 9 ,36 44 23 ++ .0,052 Vậy: W 5 = ppp 9 634 ,74 930 6,0 495,189 23 ++ Dùng phơng pháp môdul tối u và