Đồ án tốt nghiệp chống rung cho cơ cấu vận chuyển chất lỏng

MỤC LỤC1DANH MỤC HÌNH VẼiDANH MỤC BẢNG SÔ LIỆUiiiDANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTivChương 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI11.1. Mở đầu11.2.Các hiện tượng rung động trong thực tế21.2.1.Rung động dịch chuyển đóng gói bình chất lỏng21.2.2.Rung động trong máy cắt gọt kim loại31.2.3.Rung động trong mô hình cầu trục51.3.Lợi ích của việc chống rung51.4.Tổng hợp6Chương 2 MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG72.1.Mô hình độ rung chất lỏng khi vận chuyển.72.2.Mô hình cơ cấu chấp hành.82.2.1.Động cơ AC servo R88DUA của hãng OMRON Nhật Bản.82.2.2.Cơ cấu chấp hành cơ khí112.2.3.Cơ cấu phản hồi vận tốc.112.2.4.Cài đặt thông số ban đầu cho động cơ servo.122.3.Giới thiệu Rslogix 5000 và Compactlogix 1769L32E152.3.1.Compactlogix 1769L32E162.3.2.Rslogix 5000172.4.Phương pháp mô hình hóa202.4.1.Nguyên lý thực hiện202.4.2.Trình nhận dạng đối tượng212.4.3.Đồ thị đáp ứng đối tượng222.5.Tổng hợp đối tượng26Chương 3 TÍNH CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN27Đặt vấn đề273.1.Bộ điều khiển Hybrid Shape273.1.1.Cơ sở lý thuyết273.1.2.Xác định bộ điều khiển283.1.3.Tính toán bộ điều khiển303.1.4.Mô phỏng mô hình chống rung theo phương pháp Hybrid Shape333.2.Bộ điều khiển tối ưu thời gian373.2.1.Cơ sở lý thuyết.373.3.2 Đáp ứng bộ điều khiển.39Chương 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ KIỂM CHỨNG444.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm444.2. Cơ cấu thật454.2.1. Lưu đồ thuật toán cho phần mềm.454.2.2.Giao diện giám sát474.3. Kết quả chạy thực nghiệm48KẾT LUẬN55TÀI LIỆU THAM KHẢO56PHỤ LỤC57

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CHỐNG RUNG CHO CƠ CẤU VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG Trưởng môn Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp MSSV : TS Trần Trọng Minh : ThS Đào Quý Thịnh : Hồ Huy Hào : ĐK&TĐH3 – K55 : 20102641 HÀ NỘI, 6-2015 Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu điều khiển chống rung cho cấu vận chuyển chất lỏng” em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Đào Quý Thịnh Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 17 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực Hồ Huy Hào Mục lục MỤC LỤC Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SÔ LIỆU Danh mục chữ viết tắt DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DC AC PLC PAC CPU PID FOPDT FBD ST SFC VDC Direct Curent Alternating Current Programmable Logic Controller Progarammable Automation Controler Central Processing Unit Proportional Integral Derivative First-Order Plus Dead-Time Function Block Diagram Statement List Sequential Functiont Chart Voltage Direct Current Động chiều Động xoay chiều Bộ điều khiển logix khả trình Bộ điều khiển tự động hóa khả trình Bộ xử lý trung tâm Bộ tỷ lệ tích phân, đạo hàm Quán tính bậc có trễ Ngôn ngữ khối hàm Ngôn ngữ câu lệnh Ngôn ngữ Điện áp chiều Lời giới thiệu LỜI GIỚI THIỆU Đối với chất lỏng,rung động tượng tránh khỏi di chuyển chúng Bản chất dịch chuyển nhanh chậm cấu vận chuyển gây cân bằng,làm chất lỏng dao động.Trong công nghiệp, điều thường xuyên xảy với chất lỏng hóa chất, kim loại nóng chảy, điều dẫn tới an toàn lao động tính mạng người Những rung động gây hại chuyển động mà người muốn loại bỏ Vì cần kiểm soát rung động dư thừa để tránh gây thiệt hại người kinh tế Chính lí này, em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu điều khiển chống rung cho cấu vận chuyển chất lỏng”, với phương pháp đơn giản để loại bỏ dao động dư chuyển động vật thể Đồ án thực hướng dẫn thầy giáo ThS Đào Quý Thịnh Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương 1: Tổng quan tượng rung động Chương 2: Mô hình hóa đối tượng Chương 3: Tính chọn phương pháp điều khiển Chương 4: Xây dựng kiểm nghiệm mô hình Sau thời gian hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo ThS.Đào Quý Thịnh em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên thời gian lực thân hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Bởi em mong nhận dạy ý kiến đóng góp thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 17 tháng năm 2015 Sinh viên thực Hồ Huy Hào Chương Giới thiệu đề tài Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Mở đầu Rung động hay dao động khái niệm vật lý dùng để mô tả thay đổi vị trí chuyển động so với vị trí cân bằng, chuyển động lặp lặp lại chu kỳ thời gian trở vị trí cân Các rung động có dạng dao động tắt dần tức có biên độ giảm dần theo thời gian, tức dao động tắt dần.Nếu vật dao động điều hoà với tần số w0 mà chịu thêm lực cản nhỏ, dao động vật tắt dần chậm Dao động tắt dần chậm có tần số w0 biên độ giảm dần theo thời gian không Một dao động tắt dần thông thường mà ta biết đến dao động tắt dần lắc đơn.Như hình 1.1, đưa lắc lên vị trí A thả tay, sau vài chu kỳ dao động, ta thấy biên độ dao động bé dần sau khoảng thời gian đủ lớn dao động bị hoàn toàn Hình 1.1 Dao động tắt dần lắc đơn Trong dao động lắc tắt dần dao động lực cản không khí lắc trình dao động, cọ xát sợi dây với lắc chỗ buộc C làm cho lượng trình dao động lắc giảm đi, làm cho dao động tắt dần Dao động tắt dần mô tả dạng công thức toán học sau: x = A0e −ζ t sin(2π ft + ϕ ) Trong đó: ζ hệ số tắt dần dao động f tần số dao động dư (Hz) A0 biên độ dao động tắt dần Dựa vào hệ số tắt dần ζ ta phân chia thành: 10 (1.1) Phụ lục Ph = Pss; P(2*n-1) = Pss(1); P(2*n) = Pss(2); else Ph = Ps; P(2*n-1)= Ps(1); P(2*n) = Ps(2); end else ktra = kiemtra(ys, y1, y2, y3, n); if ktra==1 if (ys>yh); Pss = b*Ph + (1-b)*Pg; % Phep thu hep [yss] = rungerkutta(Pss(1), Pss(2)); else Ph = Ps; P(2*n-1)= Ps(1); P(2*n) = Ps(2); Pss = b*Ph + (1-b)*Pg; % Phep thu hep [yss] = rungerkutta(Pss(1), Pss(2)); end if (yss>yh) for i=1:2:6 P(i) = (P(i) + P(2*k-1))/2; P(i+1) = (P(i+1) + P(2*k))/2; end else Ph = Pss; P(2*n-1)= Pss(1); P(2*n) = Pss(2); end else Ph = Ps; P(2*n-1)= Ps(1); P(2*n) = Ps(2); end end dem = dem + 1; end toiuu = Pl yl 68 Phụ lục dem Chương trình kiểm tra điều kiện loại nghiệm % Kiem tra dieu kien loai nghiem Simplex function [ktr,A,B,C,D] = loainghiem(K, T) Kp = 0.025; % He so khuyech dai dong co Tp = 0.022; % Hang so thoi gian dong co n = 0.013; % He so loc Notch w = 17.55; % Tan so loc Notch %w2 = 9.85; % Tan so loc Notch ktr = 0; % Kiem tra loai nghiem K ktr = ktr + 1; end % Kiem tra bien bo dieu kien tai tan so dao dong tu nhien fn = 12.17[rad/s] [mag pha] = bode(controller,w); if mag > ktr = ktr + 1; end % [mag pha] = bode(controller,9.85); % if mag > % ktr = ktr + 1; % end % Tra ve mo hinh trang thai he kin [A,B,C,D] = tf2ss(closedloop_t,closedloop_m); % Kiem tra bien tin hieu dieu khien u < 10V [a,b,c,d] = tf2ss(controller_t,controller_m); % Kiem tra dieu kien loai ngiem dien ap vao > 10[V] va truong hop qua % dieu chinh lon hon 0.001 [m] 70 Phụ lục [u, Zmax] = max10V(a,b,c,d,A,B,C,D); if u>10 || Zmax>0.001 ktr = ktr + 1; end end Chương trình xây dựng quỹ đạo đặt % Chuong trinh tinh quy dao 2-1-2 function[q] = quidaodat(qo, qc, ddq, t1, t2, tod, tc, t) if tt1)&&(tt2)&&(ttod) && (t1 zzdd(i)=1; end % Khau gioi han %end %plot(zzdd) % Tin hieu dao dong ( Can phai sua tham so ) %num = [0.75*12.17^2 0]; 72 Phụ lục %den = [1 2*0.0001*12.17 12.17^2]; %[a,b,c,d] = tf2ss(num,den); %X1 = [0; 0]; %X2 = [0; 0]; %Z = zeros(fix(tc/h)-2,1); % Dao dong dau %for i=1:1:fix(tc/h)-2 % k1 = a*X1 + b*zz(i); % k2 = a*(X1 + 0.5*h*k1) + b*(zz(i) + 0.5*h); %k3 = a*(X1 + 0.5*h*k2) + b*(zz(i) + 0.5*h); % k4 = a*(X1 + k3*h) + b*(zz(i) + h); % X2 = X1 + h/6*(k1 + 2* k2 + 2* k3 + k4); % Z(i) = c*X2 + d*zz(i); % X1 = X2; % end % plot(Z) %===========================Giu lai================================= % Tinh ham phat y = 0; %y = zeros(fix(tc/h)-fix(tod/h)-1,1); for t = tod:h:tc %for i=1:1:fix(tc/h)-2 y = y+ (quidaodat(qo, qc, ddq, t1, t2, tod, tc, t) - zz(fix(t/h)))^2; end tbp = sqrt(y); %======================================================================= % for ts = tod:h:tc if (abs(zz(fix(ts/h)) - quidaodat(qo, qc, ddq, t1, t2, tod, tc,ts)) t1) and (C_sp.Acc t2) and (C_sp.Acc t3) then accelerate :=0; end_if; if (C_sp.Acc > 0) and (C_sp.Acc tp1) and (C_sp.Acc tp2) and (C_sp.Acc tp3) and (C_sp.Acc tp4) and (C_sp.Acc tp5) and (C_sp.Acc tp6) and (C_sp.Acc tp7) and (C_sp.Acc T) then accelerate :=0; end_if; if (C_sp.Acc > 0) and (C_sp.Acc