Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 18 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Cấu trúc
LỜI NÓI ĐẦU
Phần 1: Sơ đồ khối động cơ 1 chiều và cấu trúc 2 mạch vòng điều chỉnh của động cơ
1.1. Sơ đồ khối động cơ 1 chiều
1.2. Sơ đồ cấu trúc 2 mạch vòng điều chỉnh của động cơ
Phần 2: Thiết kế khâu điều chỉnh dòng điện phần ứng
2.1. Tổng hợp mạch vòng dòng điện theo phương pháp xấp xỉ liên tục với chu kỳ trích mẫu
a. Tìm hàm truyền của đối tượng trên miền gián đoạn
b. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện
Phần 3: Thiết kế khâu điều chỉnh tốc độ quay của động cơ
3.1. Tổng hợp mạch vòng tốc độ theo phương pháp gán điểm cực với chu kỳ trích mẫu Tw = 10.TI = 10.0,0002 = 0,002(s)
a. Tìm hàm truyền của đối tượng trên miền gián đoạn
b. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ theo phương pháp gán điểm cực
Phần 4: Lưu đồ thuật toán của hệ thống
Phần 5: Mô phỏng trên Matlab - Simulink
5.1. Mạch vòng dòng điện
5.2. Mạch vòng tốc độ :
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nội dung
Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần công nghệ thông tin có bước phát triển nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển Nó ảnh hưởng hầu hết đến vấn đề xã hội công nghệ Hòa với phát triển đó, nhiều nhà sản xuất ứng dụng họ vi xử lí có tính mạnh vào công nghiệp việc điềukhiển xử lí liệu Những hạn chế kĩ thuật tương tự trội thông số, làm việc cố định dài hạn, khó khăn việc thực chức điềukhiển phức tạp thúc đẩy chuyển nhanh công nghệ số Ngoài điềukhiển số cho phép tiếc kiệm linh kiện phần cứng , cho phép tiêu chuẩn hóa Với vi xử lý, cấu trúc phần cứng dung cho ứng dụng, cần thay nội dung ô nhớ Tuy nhiên kĩ thuật số có nhược điểm xử lí tín hiệu rời rạc, … Đồng thời kĩ thuật tương tự có ưu điểm mà kĩ thật số tác động nhanh liêntục Vì ngày xu hướng điềukhiển phối hợp điềukhiển số điềukhiển tương tự Để nắm vứng kiến thức học việc nghiên cứu cần thiết sinh viên Bàitậplớnđiềukhiển số giúp em biết them nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Nhân em xin cảm ơn nhiều đến thầy giáo Phạm Tuấn Anh hướng dẫn em tận tình để em hoàn thành tậplớn Sinh viên Nguyễn Ngọc Sơn Đề 22: - Tham số động cơ: R a = 550mΩ, La = 8,4mH, J = 0,0122kgm2, kM = 38, ke = 236, TTB = 1ms - - Phương pháp điều khiển: + Bộ điềukhiểndòngđiện:Xấpxỉliêntục + Bộ điềukhiểntốcđộ:Gánđiểmcực Yêu cầu: Vẽ sơ đồ khối động chiều, sau vẽ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh động Thiết kế khâu điều chỉnh dòng điện phần ứng với chu kỳ trích mẫu chọn TI = TTB/5 chuyển luật điềukhiển sang dạng lập trình Thiết kế khâu điều chỉnh tốc độ quay động chiều với chu kỳ trích mẫu chọn Tw = 10TI chuyển luật điềukhiển sang dạng lập trình Vẽ lưu đồ thuật toán tổng thể hệ thống Mô với Matlab - Simulink – Simpowersystem Phần 1: Sơ đồ khối động chiều cấu trúc mạch vòng điều chỉnh động 1.1 Sơ đồ khối động chiều Hình Sơ đồ động chiều kích từ độc lập 1.2 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh động Hình Sơ đồ cấu trúc điềukhiển hệ TĐĐ động chiều kích từ độc lập Trong đó: - Rω: điềukhiểntốc độ RI: điềukhiểndòng điện BBĐ: biến đổi công suất M: động chiều kích từ độc lập Hình Mô hình động chiều kích từ độc lập Phần 2: Thiết kế khâu điều chỉnh dòng điện phần ứng 2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện theo phương pháp xấpxỉliêntục với TTB 10−3 TI = = = 0,0002(s) 5 a chu kỳ trích mẫu Tìm hàm truyền đối tượng miền gián đoạn Hình Mô hình tính điềukhiểndòng điện Ta đưa dạng hàm chuẩn để tổng hợp điều khiển: Hình Sơ đồ rút gọn Trong đó: GI: hàm truyền đối tượng điềukhiển RI: điềukhiểndòng điện k1 Ra kI GI = k M Ψ .k e Ψ + TTB s + Ta s + TI s Bf + J.s Với Ta = La/Ra = 0,015(s) Bf = [Nm/(rad/s)] Chọn: Ua = 24V => Ia = Ua/Ra = 24/0,55 = 43,63(A) Ua* = 10V => k1 = Ua/Ua* = 24/10 = 2,4 Chọn: Ia* = 5A => kI = Ia/Ia* = 43,63/5 = 8,726 2, 0,55 8,726 => G I = 38.0,04 .236.0,04 + 0,001.s + 0,015.s + 0,0002.s + 0,0122.s Vì TTB, Ta, TI số thời gian nhỏ nên ta gần đúng: TΣ = TTB + Ta + TI = 0,001 + 0,015 + 0,0002 = 0,0162(s) 546,36 546,36 => G I (s) = = + 0,0162.s 1,5 + 0,0122.s (1 + 0,0162s).(1 + 0,0122s) Ta có: 546,36 A B C H I (s) = G I (s) = = + + s s.(1 + 0,0162s).(1 + 0,0122s) s + 0,0162s + 0,0122s A = s.H I (s) s =0 = 546,36 B = (1 + 0,0162s).H I (s) s =−62,11 = −36,31 C = (1 + 0,0122s).H I (s) s =−89,96 = 13,28 => H I (s) = 546,36 36,31 13,28 − + s + 0,0162s + 0,0122s => H(z) = 546,36 z z z − 2241,35 + 1088,52 −61,73.T z −1 z−e z − e −81,96.T => G I (z) = (1 − z −1 ).H(z) => G I (z) = 546,36 − 2241,35.(z − 1) 1088,52.(z − 1) + z − e −61,73.T z − e −81,96.T Với chu kì trích mẫu T = 0,0002, ta có: 0,0001z −1 − 0, 0001z −2 G I (z) = − 1, 9973 z −1 + 0,9973 z −2 b - Thiết kế điềukhiểndòng điện Ta có đối tượng điềukhiển miền gián đoạn : 0,0001z −1 − 0, 0001z −2 G I (z) = − 1, 9973 z −1 + 0,9973 z −2 - Chọn dạng điều khiển: r0 + r1z −1 R I (z) = + p1z −1 - Chọn p1 = -1 ta có : R I (z) = r0 + r1z −1 − z −1 => Đối tượng trễ: r0 = U r1 ≤ − r0 ( − r0b1 ) - Chọn Umax=20 =>r0=Umax=20 =>r119.96 - Ta có phương trình sai phân: - Với: k=0 => e0=w0=1 k=1 => e1=0,998 => = 0,996 k=2 => e2= 0,9645 - 0.0001r1 => = -1,989.r1+0,9893 k=3 => e3=-2.9871-2,9933.r1 => =8,9598.-17,8825.r1 + 8,9227 - Ta có : IQ==9,9598-19,8715r1+11,908 I’Q=19,919.r1-19,8715=0 r1= 9977,9105 (thỏa mãn) 20 − 9977,9105 z −1 => R I (z) = − z −1 Phần 3: Thiết kế khâu điều chỉnh tốc độ quay động 3.1 Tổng hợp mạch vòng tốc độ theo phương pháp gánđiểmcực với chu a kỳ trích mẫu Tw = 10.TI = 10.0,0002 = 0,002(s) Tìm hàm truyền đối tượng miền gián đoạn Hình Mô hình điềukhiểntốc độ động Ta đưa dạng hàm chuẩn để tổng hợp điều khiển: Hình Sơ đồ rút gọn điềukhiểntốc độ Ta có hàm truyền : k 546,36 0,8 G w (s) = G I (s) w = + Tw s (1 + 0,0162s).(1 + 0,0122s) + 0,002s 1 546,36 0,8 H w ( s ) = G w (s) = s s (1 + 0,0162s).(1 + 0,0122s) + 0,002s 10 Hw ( s) = A B C D + + + s + 0,0162s + 0,0122s + 0,002s A = s.H w ( s ) s=0 = 437,088 B = (1 + 0,0162s).H w ( s ) s=−62,73 = −32,72 C = (1 + 0,0122s).H w ( s ) s=−81,96 = 19, 46 D = (1 + 0,002s).H w ( s ) s=−500 = −0,024 Hw ( s) = 437,088 32,72 19,46 0,024 − + − s + 0,0162s + 0,0122s + 0,002s H w (z) = 437,088 z z z z − 2019,75 + 1595,08 − 12 z −1 z − e −61,73.T z − e −81,96.T z − e −500.T G w (z) = (1 − z −1 ).H w (z) = 437,088 − 2019,75 z −1 z −1 z −1 + 1595,08 − 12 z − e −61,73.T z − e −81,96.T z − e −500.T Với chu kỳ trích mẫu T=0,02 ta có: G w (z) = b −0,00005z −1 + 0,00005z −2 − 1,9973z −1 + 0,9973z −2 Thiết kế điềukhiểntốc độ theo phương pháp gánđiểmcực Chọn khâu DC PI : Chọn p1 = -1 ta có : Ta có phương trình : r0 + r1z −1 R w (z) = + p1z −1 r0 + r1z −1 R w (z) = − z −1 N(z) = (z - ) (z - ) (z - ) 11 Chọn = 0,55 + 0,4j = 0,55 – 0,4j =>N(z) = (z – 0,55 – 0,4j) ( z- 0,55 + 0,4j) (z - ) = – ( 1,1 + ) + (0,4625 + 1,1).z – 0,4625) Hệ phương trình : = Thay số ta : = Từ ta tính giá trị : = 1; = 10,696 ; = -17,946 −17,496 + 10,696.z −1 => R w (z ) = − z −1 12 Phần 4: Lưu đồ thuật toán hệ thống Trong đó: + + + Rω: điềukhiểntốc độ RI: điều kiển dòng điện BBĐ: biến đổi công suất 13 + M: động chiều kích từ độc lập 14 Phần 5: Mô Matlab - Simulink Mạch vòng dòng điện 5.1 Sơ đồ khối : Kết mô : Nhận xét: + 5.2 Sau khoảng thời gian t=9s xuất đáp ứng với giá trị đặt Mạch vòng tốc độ : Sơ đồ khối : Kết mô phỏng: Đường nét đứt là: tốc độ Đường nét liền : dòng điện Nhận xét: + Độ điều chỉnh tương đối lớn, ảnh hưởng không tốt đến hệ thống + Tần số dao động trươc hệ đạt trạng thái ổn định nhiều + Sai lệch tĩnh e = => Đây hệ thống tốt KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, với hướng dẫn thầy Phạm Tuấn Anh Em hoàn thành nhiệm vụ giao tậplớn Các nhiệm vụ là: • Vẽ sơ đồ khối động chiều, sau vẽ cấu trúc mạch vòng điều • chỉnh động Thiết kế khâu điều chỉnh dòng điện phần ứng với chu kỳ trích mẫu chọn • TI = TTB/5 chuyển luật điềukhiển sang dạng lập trình Thiết kế khâu điều chỉnh tốc độ quay động chiều với chu kỳ trích • • mẫu chọn Tw = 10TI chuyển luật điềukhiển sang dạng lập trình Vẽ lưu đồ thuật toán tổng thể hệ thống Mô với Matlab - Simulink – Simpowersystem Trong trình thực hiện, làm em có nhiều thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn Một lần em xin trân thành cảm ơn thầy giúp em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Anh, P T (2015) GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀUKHIỂN SỐ HẢI PHÒNG: ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ... pháp điều khiển: + Bộ điều khiển dòng điện: Xấp xỉ liên tục + Bộ điều khiển tốc độ: Gán điểm cực Yêu cầu: Vẽ sơ đồ khối động chiều, sau vẽ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh động Thiết kế khâu điều. .. thuật số có nhược điểm xử lí tín hiệu rời rạc, … Đồng thời kĩ thuật tương tự có ưu điểm mà kĩ thật số tác động nhanh liên tục Vì ngày xu hướng điều khiển phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự... đoạn Hình Mô hình tính điều khiển dòng điện Ta đưa dạng hàm chuẩn để tổng hợp điều khiển: Hình Sơ đồ rút gọn Trong đó: GI: hàm truyền đối tượng điều khiển RI: điều khiển dòng điện k1 Ra kI GI