Nghiên cứu chế tạo mô hình bàn máy CNC điều khiển vị trí bằng động cơ thủy lực

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TỔNG KẾT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ DO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUẢN LÝ DO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUẢN LÝ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÀN MÁY CNC ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC Mã số: Đ2013-02-55 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH BÀN MÁY CNC ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC Mã số: Đ2013-02-55 Xác nhận Cơ quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Ngọc Hải Đà Nẵng, 12/ 2013 Đà Nẵng, 12/ 2013 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Máy CNC sử dụng rộng rãi công nghiệp trường đại học, cao đẳng kỹ thuật Hiện nay, máy chủ yếu nhập ngoại Trong năm gần có nhiều đề tài nghiên cứu dự án sản xuất máy CNC Tuy nhiên, nghiên cứu thiên nghiên cứu ứng dụng, sở tích hợp phần tử mua từ nước Mặt khác, số máy chế tạo chủ yếu bàn máy truyền động điều khiển động điện chiều, động điện AC servo, loại truyền động phù hợp với máy có công suất nhỏ trung bình Còn với máy có công suất lớn cần kết cấu gọn nhiều hãng nước ứng dụng hệ truyền động điều khiển thủy lực Ở Việt Nam lĩnh vực mẻ nên việc nghiên cứu cần thiết MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài nghiên cứu lý thuyết, khảo sát đáp ứng vị trí bàn máy CNC truyền động động thủy lực, chế tạo mô hình bàn máy CNC truyền động điều khiển thủy lực, khảo sát đáp ứng vị trí bàn máy mô hình thực nghiệm nhằm nâng cao khả nghiên cứu chuyên sâu góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nghiên cứu khoa học cho sinh viên, học viên cao học thuộc chuyên ngành Chế tạo máy Cơ điện tử TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Ngoài nước Các công ty sản xuất máy CNC giới Tuy nhiên, tài liệu công bố nghiên cứu động lực học bàn máy CNC truyền động điều khiển hệ thủy lực 3.2 Trong nước Hiện nay, nhiều đề tài nghiên cứu dự án sản xuất máy CNC trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường Đại học Bách khoa Tp HCM, viện máy công cụ (IM), bàn máy truyền động điều khiển động điện chiều, động điện AC servo mà chưa ứng dụng động thủy lực Các đề tài liên quan công bố: - Đề tài: “Nghiên cứu điều khiển trình động lực học cụm truyền động môtơ thủy lực - vít me bi tạo chuyển động tịnh tiến”, đề tài cấp Bộ chủ nhiệm PGS.TS Trần Xuân Tùy, năm 2001; - Bài báo: “Mô hình toán hệ điều khiển tự động môtơ thủy lực sử dụng Proprotional - valve”, tác giả PGS.TS Trần Xuân Tùy Tập san Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, năm 1998; - Bài báo: “Mô hình điều khiển tốc độ môtơ thủy lực sử dụng van Servo”, tác giả PGS.TS Trần Xuân Tùy Tuyển tập công trình khoa hoc, Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ kỹ thuật, năm 2001; - Bài báo: “Nghiên cứu động lực học cụm bàn dao máy CNC truyền động thủy lực, tính đến khối lượng dầu rôto môtơ thủy lực”, nhóm tác giả Trần Xuân Tùy, Trần Ngọc Hải Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị toàn quốc lần thứ Cơ điện tử, 2008 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Đối tượng nghiên cứu Cụm bàn máy CNC điều khiển động thủy lực 4.2 Phạm vi nghiên cứu Xây dựng mô hình nghiên cứu; Thiết lập mô hình tính toán mô tả hệ; Lập chương trình tính toán kết chương trình mô phỏng; nghiên cứu mô hình thực nghiệm CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Cách tiếp cận Lý thuyết thực nghiệm 5.2 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp mô hình hoá, sử dụng lý thuyết điều khiển tự động phương pháp số để giải toán động lực học Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1.1 Khả ứng dụng hệ điều khiển tự động thủy lực Tự động hóa trình sản xuất tự động hóa trình công nghệ yêu cầu thiết trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa hoc - kỹ thuật sang cách mạng khoa học - công nghệ từ nửa cuối kỷ 20 tự động hóa công nghệ cao kỷ 21 Để công nghiệp hóa đại hóa kinh tế Việt Nam tương lai tới trình độ công nghệ sản xuất phải đánh giá tiêu công nghệ tiên tiến tự động hóa Chỉ tiêu công nghệ tiên tiến tự động hóa thể qua dây chuyền sản xuất tự máy vi tính; khảo sát mô hình thực nghiệm so sánh động dây chuyền chế biến thực phẩm, máy tự động gia công NỘI DUNG NGHIÊN CỨU sản phẩm nhựa, máy công cụ điều khiển theo chương trình số, - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển tự động thủy lực; - Xây dựng mô hình bàn máy CNC truyền động động thủy lực; Góp phần vào trình đó, kỹ thuật truyền động điều khiển hệ thủy lực phát triển mạnh nước công nghiệp Kỹ thuật ứng dụng để truyền động cho cấu có công suất lớn, - Khảo sát đáp ứng vị trí bàn máy máy vi tính; thực điều khiển logic cho thiết bị dây chuyền thiết bị tự - Lắp ráp mô hình thực nghiệm bàn máy CNC truyền động điều động, đặc biệt nhờ khả truyền động vô cấp mà khiển thủy lực; ứng dụng để điều khiển vô cấp tốc độ, tải trọng vị trí cấu - Sử dụng ngôn ngữ C phần mềm Visual Basic để thiết kế giao chấp hành Hiện nay, hệ thủy lực sử dụng để điều khiển diện, kết nối mô hình thực nghiêm với máy vi tính khảo sát thiết bị máy ép điều khiển số, rôbot công nghiệp, máy CNC đáp ứng vị trí bàn máy CNC mô hình thực nghiệm dây chuyền sản xuất tự động Ở Việt Nam, kỹ thuật điều khiển tự động thủy lực bước đầu áp dụng dây chuyền tự động, máy điều khiển theo chương trình số (CNC) Tuy nhiên, lĩnh vực mẻ, cần nghiên cứu phát triển áp dụng cách có hiệu quả, thiết thực 6 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1.2.1 Khái niệm hệ thống điều khiển tự động Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU CỤM BÀN MÁY CNC ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BẰNG ĐỘNG CƠ 1.2.1.1 Khái niệm chung; 1.2.1.2 Đáp ứng độ 1.2.1.3 Tín hiệu tác động phản ứng hệ THỦY LỰC 2.1 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.2 Chất lượng hệ thống điều khiển tự động 1.2.2.1 Ổn định hệ thống điều khiển tự động 1.2.2.2 Tiêu chuẩn ổn định Y 1.2.2.3 Sai số điều khiển Sóng trượt 1.2.2.4 Các tiêu chất lượng đáp ứng độ nt Cảm biến đo góc Bộ truyền đai 1.2.2.5 Các phương pháp số thông dụng Bàn máy 1.2.3 Chức hàm truyền điều khiển PID 1.2.4 Bộ điều khiển mờ (Fuzzy) 1.3 NHẬN XÉT Giới thiệu tổng quan khả ứng dụng hệ điều khiển tự Vít me bi X động thủy lực vào máy CNC số cấu dùng bàn máy CNC Tổng hợp sở lý thuyết điều khiển tự động: hàm truyền, lý Động thủy lực thuyết Laplace, đại số sơ đồ khối, đáp ứng độ, tín hiệu tác động, phản ứng hệ chất lượng hệ thống điều khiển tự động…Lý thuyết nhằm phục vụ nghiên cứu lý thuyết động lực học máy phương pháp số để lập chương trình tính toán Máy vi tính Bộ điều khiển D/ A A/ D Van tỷ lệ Hình 2.1 Mô hình bàn máy CNC Mô hình bàn máy CNC thể hình 2.1 có trục dịch chuyển X Y Tuy nhiên, giới hạn đề tài nghiên cứu điều khiển vị trí trục X cụm bàn máy CNC, truyền động động thủy lực thể hình 2.2 Để điều khiển động thủy lực ta sử dụng van tỷ lệ Thiết bị đo vị trí dịch chuyển bàn máy X sử dụng thông qua cảm biến đo góc quay cảm biến nhận tín hiệu vị trí trục vít me bi thông qua truyền đai (phương pháp đo dùng nhiều máy CNC) λ C Ω D 0m Q θ Q x Cảm biến đo góc quay Vít me-đai ốc bi (bước tx) Bộ điều khiển E Bộ điều khiển I Cụm van + động thủy lực F E Ω F + U X Vít me bi + bàn máy Cảm biến đo góc quay Hình 2.2 Sơ đồ mạch điều khiển 2.2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 2.2.1 Mô hình tính toán: Mô hình tính toán thiết lập sở hệ tuyến tính, có tính đến biến dạng đàn hồi dầu, tổn thất lưu lượng hệ truyền động thủy lực Ma sát giá trị mômen quán tính khối lượng trục động thủy lực giá trị thu gọn từ bàn máy giá trị rôto động thủy lực Trục vít me bi coi cứng vững tuyệt đối, truyền đai coi khâu khuếch đại (do tải nhỏ nên gần đàn hồi) Mô hình phân tích thể hình 2.3 b J θ Động thủy lực I I tx Van tỷ lệ Hình 2.3 Mô hình phân tích động lực học x Van tỷ lệ Ω Dm Q m KC U λ X Ω θ fm V 2B Q tx J2 I I θ b2 X Động thủy lực p fm Ω p m t  t b = f m  x  ; J = m. x  ; b = b1 + b2; J = J1 + J2  2π   2π  (2.1) Các ký hiệu sử dụng mô hình: b1 - Hệ số ma sát nhớt trục động cơ; b2 Hệ số ma sát nhớt quy đổi từ bàn máy trục vít me bi; fm - Hệ số ma sát nhớt bàn máy ; U - Tín hiệu điều khiển; E - Tín hiệu so sánh; F - Tín hiệu phản hồi; tx - Bước vít me bi; I - Dòng điện điều khiển van; KV Hệ số khuếch đại van tỷ lệ; Q - Lưu lượng cung cấp van tỷ lệ; X Vị trí bàn máy; B - Mô đun đàn hồi dầu; J1 - Giá trị mômen quán tính khối lượng dầu rôto động thủy lực; J2 - Giá trị mômen quán tính khối lượng quy đổi từ khối lượng bàn máy trục vít me; λ - Hệ số tổn thất lưu lượng; p - Áp suất làm việc động thuỷ lực; Dm - Thể tích động thủy lực/rad; D 0m - Thể tích riêng động thuỷ lực; V Thể tích chứa dầu buồng công tác; Ω - Vận tốc góc trục động thuỷ lực; θ - Góc quay trục động thuỷ lực 2.2.2 Các phương trình mô tả toán học hệ Mối quan hệ chuyển động thẳng chuyển động quay qua truyền vít me bi xác định theo công thức sau: θ = 2π X (2.2) tx Trên môtơ thủy lực van tỷ lệ, ta có: Phương trình cân lưu lượng động thủy lực van tỷ 10 lệ là: Q = Dm V ); Q = K I dθ dp V + C + λ.p (với C = 2B dt dt Phương trình cân mômen môtơ thủy lực là: d 2θ dθ D0m p = J + b dt dt (2.3) I(s) U(s) (2.7) X(s) KS h1.s + h s + h s X(s) KM Hình 2.5 Sơ đồ khối sau biến đổi (2.8) Thay (2.8) vào (2.6), ta có: b  V  J Q(s ) = D m s.θ(s ) +  s + λ . s + s .θ(s ) Dm   2B   Dm  b  V  J ⇔ Q(s ) = D m s +  s + λ . s + s .θ(s ) B D D   m m    V J ; h = 2B D 0m  Với h1, h2, h3 tham số hệ, đó:  V b λJ  + ; h = 2B D m D m   λb h = D m + ; Dm  Đặt: KS = (2.9) 2πK C tx ; KM = 2π tx 2.3 NHẬN XÉT Từ (2.9), ta có: (2.10) Mối quan hệ tín hiệu phương trình (2.5), (2.6), (2.10) thể sơ đồ khối sau hình 2.4: tx 2π F(s) Phương trình (2.7), ta có: θ(s ) = Q(s )  V J  V b λJ   λb    s +  + .s +  D m + .s Dm    2B D m D m    2B D m Q(s) KV Biến đổi phương trình : V J V b  λJ  λb   ⇔ Q(s ) =  s3 +  + .s +  D m + .s .θ(s ) Dm    2B D m D m    2B D m θ(s) Biến đổi sơ đồ khối hình 2.4: (2.6)  J b  J b p(s ) = s θ(s ) + s.θ(s ) ⇔ p(s ) =  s + s.θ(s ) Dm  Dm Dm  Dm V J  V b  λJ  λb   + .s +  D m + .s   s +  D m    2B D m  2B D m D m   Hình 2.4 Sơ đồ khối mô tả mối quan hệ tín hiệu hệ thống Q(s ) = K V I(s ) = D m s.θ(s ) + D p(s ) = J.s θ(s ) + b.s.θ(s ) Q(s ) KC (2.5) K (2.4) 2π b = b1 + b2; J = J1 + J2; θ(s ) = X(s ) tx m I(s) F(s) Phương trình Laplace hệ là: V s.p(s ) + λ.p(s ) 2B U(s ) Xây dựng mô hình nghiên cứu điều khiển vị trí trục X cụm bàn máy CNC, truyền động động thủy lực, điều khiển động thủy lực ta sử dụng van tỷ lệ Mô hình tính toán thiết lập sở hệ tuyến tính, với giả thiết có tính đến biến dạng đàn hồi dầu, tổn thất lưu lượng hệ truyền động thủy lực Ma sát giá trị mômen quán tính 11 12 khối lượng trục động thủy lực giá trị thu gọn từ bàn Chương 3: ỨNG DỤNG MATLAB/SIMULINK KHẢO SÁT máy giá trị rôto động thủy lực Trục vít me bi coi ĐÁP ỨNG VỊ TRÍ CỦA BÀN MÁY cứng vững tuyệt đối Từ giả thiết thiết lập mô Ứng dụng phần mềm Matlab/Simulink khảo sát đánh giá đáp hình tính toán, viết phương trình toán học sơ đồ khối (hình ứng vị trí hệ với trường hợp sau: hệ điều khiển theo P, điều 2.5) mô tả hệ thống khiển theo PID điều khiển theo PID mờ Từ sơ đồ khối hình 2.5, Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để nghiên cứu mô đáp ứng vị trí bàn máy Ta có sơ đồ khối mô Matlab/Simulink thể hình 3.1 KS h1.s + h s + h s KV HS khuech dai Ham truyen he thong KM HS Phan hoi HS khuech dai PID Tin hieu vao [U(V)] KV PID Controller KM KS h1.s + h s + h s Ham truyen he thong HS Phan hoi HS khuech dai KV du/dt Derivative Fuzzy Logic Controller Tin hieu [X(mm)] KS h1.s + h s + h s Ham truyen he thong KM HS Phan hoi Hình 3.1 Mô Matlab Các thông số khảo sát: U = 25(V); KV = 5.103[(mm3/s)/mA]; KC = 1(V/rad); λ = 4.105(mm5/Kg.s); Dm = 3.104(mm3/rad); tx = 4(mm); b1 = 0.5(Nmm.s/rad); fm = 0.3(N.s.rad/mm); J1 = 100(Nmm.s2); m = 100(Kg); B = 1400000(kg/mm.s2); T = 30(s) 3.1 TÌM CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ ĐIỀU 13 14 KHIỂN PID nên ta áp dụng với phương pháp Ziegler - Nichols Từ đó, chuyển hệ từ miền Laplace sang miền z theo zero order Ta có, phương trình toán học điều khiển PID: t u ( t ) = K P e( t ) + K I ∫ e( t )dt + K D hold Và tận dụng thuật toán tự điều chỉnh thông số sau lần lấy de dt mẫu để xác định thông số ban đầu cho KP, KI, KD Trong đó: KP, KI, KD > 140 Nichols, phương pháp điều chỉnh hệ số KP->KI->KD Ở 120 ta xét với trường hợp hệ số khuếch đại van tỷ lệ KV = 5.103(mm3/s)/mA Phương pháp Ziegler - Nichols: Vi tri X(mm) Để hệ số KP, KI, KD chọn theo phương pháp Ziegler - 100 80 60 40 • Cho KP= 0.1 điều chỉnh thông số KI = KD = • Cho tăng dần KP hệ hồi tiếp đến hệ dao động điều hòa 20 0 10 12 14 16 18 Hình 3.3 Điều chỉnh thông số ban đầu dùng z-transform Step response with PID at Kcr 350 Sau chạy chương trình ta tìm thông số ban đầu KP, 300 KI, KD KP = 90.6316, KI = 1.5062 KD = 26.2628 250 3.2 CHỌN LUẬT ĐIỀU KHIỂN PID MỜ 200 Bộ FUZZY 150 100 de(t)/dt KP KI KD 50 00 20 Thoi gian (s) KP lúc Kcr bước sóng dao động Pcr Hành trình X(mm) z-transform to turn PID parameters 160 Bộ PID + 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Thời gian (s) 0.7 0.8 0.9 Hình 3.2 Đáp ứng Kcr va Pcr Hệ số tìm mô matlab Kcr =12800 Pcr 2K P K P =0.04; K P = 0,6K cr = 7680 K I = = 384000 K D = P cr = 64 ; Pcr Trên thực tế hệ số KP, KI, KD không lớn mô HÀM TRUYỀN HỆ THỐNG Hệ số phản hồi Hình 3.4 Sơ đồ điều khiển sử dụng PID mờ điều khiển hệ thống 3.3 CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 15 16 1) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 100mm 4) Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy điểm cài đặt Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 100mm 100-200-300mm 120 Dap ung vi tri cua ban may theo buoc nhay tai cac diem cai dat 100-200-300mm 350 300 80 Dap ung dieu khien theo P (X=99.987mm, thoi gian 36.8s) Dap ung dieu khien PID (X=100.022mm, thoi gian 8.2s) Dap ung dieu khien PIDmo (X=100.012mm, thoi gian 4.5s) Dap ung mong muon (X=100mm) 60 Hanh trinh ban may(mm) Hanhtrinhbanmay(mm) 100 40 20 250 200 150 Dap ung dieu khien theo P Dap ung dieu khien theo PID Dap ung dieu khien theo PIDmo Dap ung mong muon 100 0 10 15 20 Thoi gian (s) 25 30 35 50 40 0 Hình 3.11 Đáp ứng vị trí bàn máy 100mm 2) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 200mm 20 30 40 50 Thoi gian (s) 60 70 80 90 Hình 3.14 Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy 5) Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy điểm cài đặt Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 200mm 250 300-200-100-0mm 200 Dap ung vi tri cua ban may theo buoc nhay tai cac diem cai dat 300-200-100-0mm 35 150 30 Dap ung dieu khien theo P (X=199.974mm, thoi gian 37.5s) Dap ung dieu khien theo PID(X=200.044mm, thoi gian 10.45s) Dap ung dieu khien theo PIDmo (X=200.025mm, thoi gian 5.9s) Dap ung mong muon (X=200mm) 100 Hanh trinh ban may (mm) Hanh trinh ban may (mm) 10 50 0 10 15 20 Thoi gian (s) 25 30 35 40 20 15 10 Hình 3.12 Đáp ứng vị trí bàn máy 200mm -5 3) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 300mm 40 60 Thoi gian (s) 80 100 120 3.4 NHẬN XÉT 300 Hanh trinh ban may (mm) 20 Hình 3.15 Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 300mm 350 250 Dap ung dieu khien theo P (X=299.961mm, thoi gian 38.4s) Dap ung dieu khien theo PID(X=300.067mm, thoi gian 14.4s) Dap ung dieu khien theo PIDmo (X=300.038mm, thoi gian 10s) Dap ung mong muon (X=300mm) 200 150 Kết mô trên, ta thấy rằng: - Khi điều khiển P: Đáp ứng vị trí bàn máy độ vượt quá, sai số khoảng 0.013÷0.039mm Tuy nhiên, thời gian đáp 100 ứng chậm 50 0 Dap ung dieu khien theo P Dap ung dieu khien theo PID Dap ung dieu khien theo PIDmo Dap ung mong muon 25 10 15 20 Thoi gian (s) 25 30 Hình 3.13 Đáp ứng vị trí bàn máy 300mm 35 40 - Khi điều khiển PID: Đáp ứng vị trí bàn máy có độ vượt quá, sai số khoảng 0.022÷0.067mm, thời gian đáp ứng nhanh 17 - Khi điều khiển PID mờ: Đáp ứng vị trí bàn máy có độ vượt quá, sai số khoảng 0.012÷0.038mm, thời gian đáp ứng nhanh So sánh với ba phương pháp điều khiển đáp ứng vị trí bàn máy nằm khoảng sai số nhỏ Tuy nhiên, với hai phương 18 Chương 4: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 4.1 CÁC PHẦN TỬ THIẾT BỊ TRÊN MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM pháp điều khiển theo PID PID mờ cho thời gian đáp nhanh 4.1.1 Bàn máy nhiều so với điều khiển theo P Do đó, ứng dụng hai phương 1) Vít me - đai ốc bi: Trục vít pháp điều khiển theo PID PID mờ để khảo sát mô hình thực Đai ốc bi nghiệm Ống hồi bi Đai ốc trục vít Hình 4.1 Vít me - đai ốc bi 2) Sơ đồ lắp bàn máy Bàn máy Khớp nối Động thủy lực Đế bàn máy 560 Hình 4.2 Bàn máy 20 4.1.2 Ảnh chụp mô hình thực nghiệm Hanh trinh ban may (mm) 19 Dap ung vi tri cua ban may 300 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 250 200 150 100 50 0 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 20 Hình 4.11 Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 100mm Hanh trinh ban may (mm) 2) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 150mm Dap ung vi tri cua ban may 300 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 250 200 150 100 50 0 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 Hinh 4.10 Ảnh chụp mô hình thực nghiệm 4.2 KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TRÊN MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 1) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 100mm Hình 4.12 Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 150mm 20 21 22 5) Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy điểm cài đặt Dap ung vi tri cua ban may 300 100-170-250mm 250 200 150 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 100 50 0 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 20 Hanh trinh ban may (mm) Hanh trinh ban may (mm) 3) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 200mm Dap ung vi tri cua ban may 300 250 200 150 100 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 50 0 10 Thoi gian (s) 12 14 16 18 20 Hình 4.13 Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 200mm Hanh trinh ban may (mm) 4) Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 250mm Dap ung vi tri cua ban may 300 250 200 150 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 100 50 0 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 20 Hình 4.15 Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy điểm cài đặt Hình 4.14 Đáp ứng vị trí bàn máy điểm cài đặt 250mm 23 24 4.2 NHẬN XÉT Kết khảo sát mô hình thực nghiệm ta thấy rằng: Đáp ứng vị trí hình 4.11 với giá trị cài đặt 100mm thời gian đáp ứng khoảng 1.9s, độ vượt 0.01mm Đáp ứng vị trí hình 4.12 với giá trị cài đặt 150mm thời gian đáp ứng khoảng 2.3s, độ vượt 0.03mm Đáp ứng vị trí hình 4.13 với giá trị cài đặt 200mm thời gian đáp ứng khoảng 2.7s, độ vượt 0.03mm Đáp ứng vị trí hình 4.14 với giá trị cài đặt 250mm thời gian đáp ứng khoảng 4.1s, độ vượt 0.03mm Đáp ứng vị trí hình 4.15 với giá trị cài đặt theo bước nhảy 100-170-250mm thời gian đáp ứng 1.9-1.3-1.4s, độ vượt 0.050.04-0.04mm Với kết ta thấy thời gian đáp ứng nhanh, sai số nhỏ phù hợp với kết nghiên cứu mô phần mềm Matlab KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Xây dựng mô hình tính toán động lực học cụm bàn máy CNC truyền động động thủy lực, điều khiển van tỷ lệ Thiết lập sơ đồ khối hệ ứng dụng điều khiển hệ thống Từ sử dụng công cụ Matlab/Simulink để lập chương trình tính toán động lực học, khảo sát đáp ứng vị trí bàn máy Phần nghiên cứu lý thuyết ứng dụng ba điều khiển để so sánh, điều khiển theo P, PID PID Ta thấy sử dụng hai điều khiển PID PID mờ cho kết điều khiển tốt hơn, thời gian đáp ứng nhanh, sai số vị trí nằm giới hạn cho phép Từ sở nghiên cứu lý thuyết đề tài, tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm, ứng dụng ngôn ngữ lập trình C phần mềm Visual Basic (V6.0) để viết giao diện với máy vi tính, khảo sát đáp ứng vị trí mô hình thực nghiệm ứng dụng điều khiển PID đáp ứng vị trí bàn máy vẽ Matlab Các kết khảo sát mô hình thực nghiệm phù hợp với toán nghiên cứu lý thuyết đặt Với kết trên, cho ta triển vọng ứng dụng hệ thống điều khiển tự động thủy lực thay cho số hệ thống truyền động khí truyền động điện với công suất lớn sử dụng [...]... kết quả nghiên cứu mô phỏng trên phần mềm Matlab KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Xây dựng được mô hình tính toán động lực học của cụm bàn máy CNC truyền động bằng động cơ thủy lực, điều khiển bằng van tỷ lệ Thiết lập sơ đồ khối của hệ cũng như ứng dụng bộ điều khiển hệ thống Từ đó sử dụng công cụ Matlab/Simulink để lập chương trình tính toán động lực học, khảo sát đáp ứng vị trí của bàn máy Phần nghiên cứu lý... vi tính, khảo sát đáp ứng vị trí trên mô hình thực nghiệm khi ứng dụng bộ điều khiển PID và đáp ứng vị trí của bàn máy được vẽ trên Matlab Các kết quả khảo sát trên mô hình thực nghiệm phù hợp với bài toán nghiên cứu lý thuyết đặt ra Với kết quả trên, cho ta triển vọng về ứng dụng hệ thống điều khiển tự động thủy lực thay thế cho một số hệ thống truyền động cơ khí và truyền động điện với công suất lớn... 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 20 Hình 4.15 Đáp ứng vị trí của bàn máy theo bước nhảy tại các điểm cài đặt Hình 4.14 Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 250mm 23 24 4.2 NHẬN XÉT Kết quả khảo sát trên mô hình thực nghiệm ta thấy rằng: Đáp ứng vị trí trên hình 4.11 với giá trị cài đặt 100mm thì thời gian đáp ứng khoảng 1.9s, độ vượt quá là 0.01mm Đáp ứng vị trí trên hình 4.12 với giá trị cài đặt... ung mong muon 250 200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 Hinh 4.10 Ảnh chụp mô hình thực nghiệm 4.2 KHẢO SÁT ĐÁP ỨNG TRÊN MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 1) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 100mm Hình 4.12 Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 150mm 20 21 22 5) Đáp ứng vị trí của bàn máy theo bước nhảy tại các điểm cài đặt Dap ung vi tri cua ban may 300 100-170-250mm 250 200 150... dụng ba bộ điều khiển để so sánh, đó là điều khiển theo P, PID và PID Ta thấy rằng khi sử dụng hai bộ điều khiển PID và PID mờ cho kết quả điều khiển tốt hơn, đó là thời gian đáp ứng nhanh, sai số vị trí nằm trong giới hạn cho phép Từ cơ sở nghiên cứu lý thuyết của đề tài, tiến hành xây dựng mô hình thực nghiệm, ứng dụng ngôn ngữ lập trình C và phần mềm Visual Basic (V6.0) để viết giao diện với máy vi... 20 Hanh trinh ban may (mm) Hanh trinh ban may (mm) 3) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 200mm Dap ung vi tri cua ban may 300 250 200 150 100 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 50 0 0 2 4 6 8 10 Thoi gian (s) 12 14 16 18 20 Hình 4.13 Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 200mm Hanh trinh ban may (mm) 4) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 250mm Dap ung vi tri cua ban may 300 250...20 4.1.2 Ảnh chụp mô hình thực nghiệm Hanh trinh ban may (mm) 19 Dap ung vi tri cua ban may 300 Dap ung thuc te Dap ung mong muon 250 200 150 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 Thoi gian (s) 14 16 18 20 Hình 4.11 Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 100mm Hanh trinh ban may (mm) 2) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 150mm Dap ung vi tri cua ban may 300... trị cài đặt 150mm thì thời gian đáp ứng khoảng 2.3s, độ vượt quá là 0.03mm Đáp ứng vị trí trên hình 4.13 với giá trị cài đặt 200mm thì thời gian đáp ứng khoảng 2.7s, độ vượt quá là 0.03mm Đáp ứng vị trí trên hình 4.14 với giá trị cài đặt 250mm thì thời gian đáp ứng khoảng 4.1s, độ vượt quá là 0.03mm Đáp ứng vị trí trên hình 4.15 với giá trị cài đặt theo bước nhảy 100-170-250mm thời gian đáp ứng 1.9-1.3-1.4s,