XÂY DỰNG mô HÌNH điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ DC SERVO HARMONIC RH 14d 6002

CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 11D-6001 1.1 Giới thiệu động servo Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành (actuator) dùng nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) Điều khiển DC Motor ta tự xây dựng cho nhiều hệ thống tự động DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Động servo có nhiều kiểu dáng kích thước, sử dụng nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển máy tính mô hình máy bay, ô tô Ứng dụng cho động servo dùng Robot, loại với động dùng mô hình máy bay ô tô Cấu tạo động Servo: Hình 1.1: Cấu tạo động servo 1, Động ; 2, Bản mạch 3, dây dương nguồn ; 4, Dây tín hiệu 5, Dây âm nguồn ; 6, Điện kế 7, Đầu (bánh răng) ; 8, Cơ cấu chấp hành 9, Vỏ ; 10, Chíp điều khiển 1.2 Thông số động DC Servo Harmonic RH 14D-6002 Động DC Servo Harmonic loại động bước nhỏ, sử dụng công nghiệp, khả điều khiển chuyển động momen xoắn với độ xác cao Động có hộp số cho momen xoắn cao, độ cứng xoắn cao hiệu suất cao Do mà sử dụng robot công nghiệp tự động hóa Đặc tính tải động Thông số kỹ thuật động cơ: Thông số Đơn vị Động RH 11D-6001 Công suất đầu (sau hộp số) W 13.6 Điện áp định mức V 24 Dòng điện định mức A 1.3 Mômen định mức TN In-lb 19 Nm 2.2 Tốc độ định mức nN rpm 60 Mômen hãm liên tục In-lb 22 Nm 2.5 Dòng đỉnh A 2.4 Mômen cực đại đầu Tm In-lb 43 Nm 4.9 Tốc độ cực đại rpm 100 Hằng số mômen (KT) In-lb/A 22 Nm/A 2.46 v/rpm 0.26 In-bl –sec2 0.095 Kgm2 11 Hằng số thời gian khí ms 8.5 Độ dốc đặc tính In-lb/rpm 1.2 Nm/rpm 1.4*10^-1 In-lb/rpm 0.16 Nm/rpm 1.8*10^-2 Tỷ số truyền 1:R 50 Tải trọng hướng tâm lb 55 N 245 lb 44 Hằng số điện B.E.M.F ( ảnh hưởng tốc độ đến sđđ phần ứng )(Kb) Mô men quán tính (J) Hệ số momen nhớt ( Bf) Tải trọng hướng trục N 196 Công suất động W 20 Tốc độ định mức động rpm 3000 Điện trở phần ứng Ω 4.7 Điện cảm phần ứng mH 1.6 Dòng thời gian liên tục ms 0.34 Dòng khởi động A 0.31 Dòng không tải A 0.61 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 14D-6002 2.1 Cấu trúc điều khiển tốc độ động Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển số tốc độ động phản hồi tốc độ từ Encoder 2.2 Xây dựng hệ phương trình tính toán động học động Servo DC Servo Harmonic RH 14D-6002 có tham số chính: • Ra = 2.7 Ω • La = 1.1 mH • KT = 2.92 Nm/A • KB = 0.3 V/rpm • Bf = 3.5*10^-2 Nm/rpm • J = 21.6 Kgm2 Ta có hệ phương trình động servo: (1) Chuyển sang miền Laplace ta có : U a − e a = i a R a + L a.i a.s  ω = ( − )  J s M dc M c   =  M dc K t.i a e a = K b.n (2) Mà : T = a L R a a => i a = (U a − e a ) *1/ R a + T a.s Thay vào (2) ta hệ phương trình sau :  (U a − e a )*1/ R a i a = + T a.s   ( − ) ω = J s M dc M c   M dc = K t.i a  e a = K b.n Từ hệ phương trình trên,ta có cấu trúc động sau : Hình 2.2 : Cấu trúc động DC servo 2.3.Tổng hợp mô hình toán động servo *Khi momen cản *Khi momen cản 2.4.Tổng hợp điều khiển dòng Ta chọn : Mạch vòng dòng có TI = 0.1ms MẠch vòng tốc độ Tw = 1ms Thời gian Tcl = 0.7ms Tính điều khiển dòng : Dặt thông số matlab G1=tf(1,[Tcl 1]) G2=tf(1,[Lu Ru]) G3=G1*G2 Gõ lệnh >>Rltool Điểm cực Thay đổi tần số Đáp ứng Xuất kết điều khiển >>C Ta 2.3255 (s+6549) s Mô kết điều khiển miềm tương tự Kết Kết luận : Kết đầu bám theo tín hiệu đặt * Mô kết điều khiển miềm số Kết : *Xây dựng điều khiển tốc độ Vì mạch vòng dòng có I SP = so với mạch vòng tốc độ trong chu kỳ I * = Iu Áp dụng phương pháp xấp xỉ liên tục ta tìm (khi bỏ qua mach vòng dòng G8=Kt G9=tf(,[J Bf]) G10=G8*G9 Cấu trúc mô hình xây dựng điều khiển khiển tốc độ Bộ điều khiển 0.027969 (s+10.26) -s Mô hình Két Kết miền số *Khi có điều khiển dòng điều khiển tốc độ Kết Trên miên số Kết Kết luận : Khi có điều khiển kết bám theo kết đăt Khi sử dụng bbooj điều khiển miền tương tự miền thời gian số ta thấy kết sai biệt thời gian trich mẫu nhỏ gần không dáng kể Nên ta nhin miên tương tự [...]... vòng dòng G8=Kt G9=tf(,[J Bf]) G10=G8*G9 Cấu trúc mô hình khi xây dựng bộ điều khiển khiển tốc độ Bộ điều khiển 0.027969 (s+10.26) -s Mô hình Két quả Kết quả trên miền số *Khi có cả bộ điều khiển dòng và điều khiển tốc độ Kết quả Trên miên số Kết quả Kết luận : Khi có bộ điều khiển thì kết quả luôn bám theo kết quả đăt Khi sử dụng bbooj điều khiển ở miền tương tự và miền thời gian số ta thấy...Xuất kết quả của bộ điều khiển >>C Ta được 2.3255 (s+6549) s Mô phỏng kết quả của bộ điều khiển trên miềm tương tự Kết quả Kết luận : Kết quả đầu ra luôn bám theo tín hiệu đặt * Mô phỏng kết quả của bộ điều khiển trên miềm số Kết quả : *Xây dựng bộ điều khiển tốc độ Vì mạch vòng dòng có I SP = so với mạch vòng tốc độ do vậy trong một trong 1 chu kỳ I * = Iu Áp dụng