Đề tài tốt nghiệp Xây dựng hệ truyền động điện động cơ một chiều sử dụng bộ điều khiển PID - Lưu Đức Trưởng

Header Page of 113 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật tạo thành tựu to lớn, ngành tự động hóa góp phần không nhỏ vào thành công Một vấn đề quan trọng dây truyền tự động hoá sản xuất đại việc điều chỉnh tốc độ động Từ trước đến nay, động chiều loại động sử dụng rộng rãi kể hệ thống yêu cầu cao Vì em giao đề tài tốt nghiệp là: “Xây dựng hệ truyền động điện động chiều sử dụng điều khiển PID” Nội dung đề tài chia làm chương: Chương Tổng quan hệ truyền động điện chiều Chương Xây dựng mô hình hệ truyền động điện chiều Matlab Simulink Chương Xây dựng mô hình vật lý điều khiển PID điều khiển động điện chiều Trong trình làm đề tài tốt nghiệp, em nhận hướng dẫn, bảo tận tình cung cấp tài liệu cần thiết thầy giáo GS TSKH Thân Ngọc Hoàn Em xin gửi tới hai thầy lời cảm ơn chân thành Tuy nhiên, thời gian giới hạn đồ án với phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp ý kiến thầy cô để đồ án em hoàn thiện Sinh viên thực Lưu Đức Trưởng Footer Page of 113 Header Page of 113 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Cấu tạo, phân loại động điện chiều a Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh phần động - Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: +) Mạch từ dây kích từ lồng mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với +) Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với +) Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông +) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy +) Các phận khác: Footer Page of 113 Header Page of 113 Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại - Phần quay hay rôto: Bao gồm phận sau +) Phần sinh sức điện động gồm có: Mạch từ làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh để lồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với theo qui luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp trổi than làm than graphit ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo +) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta dập lỗ thông gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thông gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto Footer Page of 113 Header Page of 113 +) Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất vài Kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakelit +) Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đuôi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng b Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều - Phân loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ta có loại động điện chiều thường sử dụng: +) Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ +) Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng +) Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng +) Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng - Ưu nhược điểm động điện chiều Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí Footer Page of 113 Header Page of 113 định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Nhưng ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại +) Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao +) Nhược điểm chủ yếu động điện chiều có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành tin cậy không an toàn môi trường rung chấn, dễ cháy nổ 1.1.2 Đặc tính động điện chiều a Nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều vào, dây quấn phần ứng có điện Các dẫn có dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp chiều dòng điện nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng với suất điện động Eư chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải, động chiều sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động Khi ta có phương trình: U = Eư + Rư.Iư Footer Page of 113 Header Page of 113 b Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn chiều có công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động gọi động điện chiều kích từ độc lập[2] Hình 1.1: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Ta có phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: Uư = Eư + (Rư + Rf)Iư (1.1) Trong đó: Uư: Điện áp phần ứng, V Eư: Sức điện động phần ứng, V Rư: Điện trở mạch phần ứng, Iư: Dòng điện mạch phần ứng, A Với: Rư = rư + rcf + rb + rct rư: Điện trở cuộn dây phần ứng rcf: Điện trở cuộn dây cực từ phụ rct: Điện trở tiếp xúc cuộn bù Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thức: E P.N Ф лa K Ф (1.2) Trong đó: P: Số đôi cực từ N: Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng Footer Page of 113 Header Page of 113 a: Số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng : Từ thông kích từ cực từ : Tốc độ góc (rad/s) K= P.N : Hệ số cấu tạo động лa Từ (1.1) (1.2) ta có: U K Ф Ru Rf I K Ф (1.3) Biểu thức phương trình đặc tính điện động Mặt khác, mô men điện từ Mđt động xác định Mđt = K .Iư Với I (1.4) Mđt : thay giá trị I vào (1.3) ta có K Ф U K Ф Ru Rf Mđt ( K Ф)2 (1.5) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép mômen trục động mô men điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M Uu K.Ф Ru Rf M (K.Ф)2 (1.6) Đây phương tình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phần ứng bù đủ, từ thông = const, phương trình đặc tính điện (1.3) phương trình đặc tính (1.6) tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn hình 1.2 đường thẳng Theo đồ thị, Iư = M = ta có: U K Ф gọi tốc độ không tải lý tưởng động điện chiều kích từ độc lập Footer Page of 113 Header Page of 113 Hình 1.2: Đặc tính điện đặc tính động điện chiều Khi = ta có: I U Ru Rf Inm (1.7) M = K .Inm = Mnm (1.8) Inm Mnm gọi dòng điện ngắn mạch mô men ngắn mạch Ngoài phương trình đặc tính (1.3) (1.6) viết dạng: U K Ф R I K Ф U K Ф R M ( K Ф)2 (1.9) (1.10) Trong đó: R = Rư + Rf, U K Ф R I K Ф R M ( K Ф)2 gọi độ sút tốc độ ứng với giá trị M Từ phương trình đặc tính ta thấy có tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động , điện áp phần ứng Uư, điện trở phần ứng động 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU - Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng Footer Page of 113 Header Page of 113 - Phương pháp thay đổi từ thông Ф - Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 1.2.1 Phƣơng pháp thay đổi điện trở phần ứng - Đây phương pháp thường dùng để điều khiển tốc độ động điện chiều +) Nguyên lý điều khiển: Trong phương pháp người ta giữ U = Uđm, đm = nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng[3] Độ cứng đường đặc tính cơ: M (kФ) Ru Rf +) Ta thấy điện trở lớn (1.11) nhỏ nghĩa đặc tính dốc mềm Hình 1.3: Đặc tính động thay đổi điện trở phụ Ứng với Rf = ta có độ cứng tự nhiên TN có giá trị lớn nên đặc tính tự nhiên có độ cứng lớn tất đường đặc tính có điện trở phụ Như vậy, ta thay đổi Rf ta họ đặc tính thấp đặc tính tự nhiên - Đặc điểm phương pháp: +) Điện trở mạch phần ứng tăng độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm, độ ổn định tốc độ sai số tốc độ lớn +) Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ vùng tốc độ định mức ( cho phép thay đổi tốc độ phía giảm) +) Chỉ áp dụng cho động điện có công suất nhỏ, tổn hao lượng điện trở phụ làm giảm hiệu suất động thực tế thường dùng động điện cần trục Footer Page of 113 Header Page 10 of 113 +) Đánh giá tiêu: Phương pháp điều khiển liên tục mà phải điều khiển nhảy cấp Dải điều chỉnh phụ thuộc vào số mômen tải, tải nhỏ dải điều chỉnh D = max / nhỏ Phương pháp điều chỉnh dải D = : +) Giá thành đầu tư ban đầu rẻ không kinh tế tổn hao điện trở phụ lớn, chất lượng không cao dù điều khiển đơn giản 1.2.2 Phƣơng pháp thay đổi từ thông Ф - Nguyên lý điều khiển: Giả thiết U= Uđm, Rư = const Muốn thay đổi từ thông động ta thay đổi dòng điện kích từ, thay đổi dòng điện mạch kích từ cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ Bình thường động làm việc chế độ định mức với kích thích tối đa ( = max) mà phương pháp cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên điều chỉnh theo hướng giảm từ thông vùng tốc độ định mức Nên giảm o tốc độ không tải lý tưởng k Ru U dm tăng, độ cứng đặc tính k tức điều chỉnh tốc độ giảm, ta thu họ đặc tính nằm đặc tính tự nhiên[3] o o đ o m Mc1 Mc2 M Hình 1.4: Đặc tính động giảm từ thông - Khi tăng tốc độ động cách giảm từ thông dòng điện tăng tăng vượt mức giá trị cho phép mômen không đổi Vì muốn giữ cho dòng điện không vượt giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thông ta phải giảm Mt theo tỉ lệ - Đặc điểm phương pháp: Footer Page 10 of 113 10 Header Page 49 of 113 Vậy Up = - ΔU R3 R8 (3.14) Ta chọn R3 = 100 (KΩ) R8 = 10 (KΩ) +) Khâu tích phân: Ta sử dụng biến trở R5 để thay đổi hệ số I điều khiển, sử dụng khóa sw2 ta ngắt khỏi mạch điều khiển Theo tính chất khuếch đại thuật toán ta có: UI = R5.C7 ΔU.dt (3.15) Điện áp tỷ lệ với tích phân điện áp vào R5.C7 gọi số tích phân Ta chọn R5 = 100 (KΩ) C7 = 10 (µF) +) Khâu vi phân: Ta sử dụng biến trở R6 để thay đổi hệ số D điều khiển, sử dụng khóa sw3 ta ngắt khỏi mạch điều khiển Theo tính chất khuếch đại thuật toán ta có: dΔU UD = C8.R6 dt (3.16) Điện áp tỷ lệ với tích phân điện áp vào C8.R6 gọi số vi phân Ta chọn R6 = 50 (KΩ) C8 = 100 (nF) - Mạch cộng điện áp Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý mạch cộng điện áp Footer Page 49 of 113 49 Header Page 50 of 113 Mạch cộng điện áp thực nhiệm vụ cộng giá trị điện áp Up, UI, UD lại Nếu R15 = R16 = R17 = R18, theo tính chất khuếch đại thuật toán ta có: Uđk = - (UP + UI + UD) (3.17) Ta chọn: R15 = R16 = R17 = R18 = 10 (KΩ) - Khâu nhận biết chiều tín hiệu điều khiển Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý khâu nhận biết chiều tín hiệu điều khiển Ta chọn R23 = 4,7 (KΩ) D1 diode zener loại DZ5V1 - Mạch tách tín hiệu chiều độ lớn tín hiệu điều khiển sử dụng IC CD4052 CD4052B dồn kênh - phân kênh kênh tương tự Có hai ngõ chọn đầu vào nhị phân A B, hạn chế đầu vào Hai tín hiệu đầu vào lựa chọn cặp kênh phải bật kết nối yếu tố đầu vào tương tự đầu +) Sơ đồ chân CD4052 Hình 3.18: Sơ đồ chân CD4052 Footer Page 50 of 113 50 Header Page 51 of 113 +) Khi tách kênh liệu vào chân COM OUT/IN, kênh CHANNEL I/O Ngược lại, dồn kênh liệu song song vào chân CHANNEL OUT/IN chân COM OUT/IN +) ngõ chọn A, B +) Chân INH (inhibit) cho phép liệu phép truyền Hình 3.19 Cấu trúc mạch CD4052 Bảng 3.2 Hoạt động CD4052 Footer Page 51 of 113 51 Header Page 52 of 113 Hình 3.20: Sơ đồ nguyên lý mạch tách tín hiệu điều khiển dùng CD4052 Điện áp điều khiển đưa vào chân 13 CD4052, thực tách kênh liệu Điện áp điều khiển tách xang kênh X0 X1 Nếu tín hiệu bít điều khiển, chân X0 nối với Y0 ta có đầu Y Nếu có tín hiệu bit điều khiển chân X1 nối với Y1, điện áp điều khiển âm lên từ chân X1 điện áp điều khiển qua mạch khuếch đại thuật toán đảo, ta có đầu Y Chọn R21 = R22 = 10 (K ) - Mạch tạo xung dao động dùng IC NE555 +) 555 loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo xung vuông thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất[1] Điện áp đầu vào: - 18V (Tùy loại LM555, NE555, NE7555) Footer Page 52 of 113 52 Header Page 53 of 113 Dòng điện cung cấp: 6mA - 15mA Điện áp logic mức cao: 0,5 - 15V Điện áp logic mức thấp: 0,03 - 0,06V Công suất lớn là: 600mW +) Sơ đồ chân NE555 Hình 3.21: Sơ đồ chân NE555 IC NE 555 gồm có chân +) Chấn số (GND): Cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay gọi chân chung +) Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào tần so áp Mạch so áp dùng transistor PNP, mức áp chuẩn 2.Vcc/3 +) Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1, mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) +) Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC +) Chân số (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC555 theo mức điện áp hay dùng điện trở cho nối GND Chân không nối mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định Footer Page 53 of 113 53 Header Page 54 of 113 +) Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt +) Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch RC lúc IC555 dùng mạch dao động +) Chân số (Vcc): Đó chân cung cấp áp dòng cho IC hoạt động Không có chân coi IC chết Nó cấp điện áp từ 2V ->18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) Hình 3.22: Mạch tạo dao động dùng NE555 Khi tụ C4 nạp điện ta có: T1 = 0,693.C4.(R7 + R27) Khi tụ C4 phóng điện ta có: T2 = 0,693.C4.R27 Vậy chu lỳ xung là: T = T1 + T2 = 0,693.C4.(R7 + 2.R27) Để tạo dao động có tần số 10Khz, tức chu kỳ dao động T = Ta chọn: R7 = 50 (K ), R27 = 100 (K ), C4 = (nF) Footer Page 54 of 113 54 1 = = 10-4 s f 10 Header Page 55 of 113 Vậy: T1 = 0,639.10-9.(50000 + 100000) = 1,04.10-4 (s) T2 = 6,93.10-9.100000 = 6,93.10-5 (s) - Mạch tạo xung cưa dùng khóa Transistor Hình 3.23: Mạch tạo xung cưa dùng Transistor Khi transistor mở, tụ C3 phóng điện qua transistor, Uc = Khi transistor khóa tụ C3 nạp điện từ +12V qua R29, điện áp tụ thay đổi theo quy luật hàm mũ với số thời gian ι = R29.C3 [1] t Uc = 12.(1 - e ι ) (3.18) để lấy đoạn tuyến tính điện áp tụ chọn T = ι +) Chọn transistor loại A1015 có thông số sau: Ic = 150 mA = 0,15 (A) VCB0 = -50 (V) VCE0 = -50 (V) Pcmax = 400 (mW) Tần số hoạt động kHz 0,15 +) Dòng điện cực đại qua Bazơ IB = IC = 1,2 = (mA) 90 HFE Footer Page 55 of 113 55 Header Page 56 of 113 Mà IB = 12-0,7 R28+R29 Vậy R28 + R29 = 5650 ( ) Ta có Un = 12V, T = 10-4 s, R29.C3 = 3.10-4 Chọn R 28 = (K ), R29 = (K ), tụ C3 = 0,1 (µF) - Mạch so sánh Hình 3.24: Mạch so sánh điện áp Đây mạch so sánh hai điện áp vào là: Điện áp cưa điện áp điều khiển Uđk (lấy từ bên vào)[1] Tại thời điểm giá trị tuyệt đối điện áp này, phần sườn sử dụng điện cưa mạch phát xung điện áp, xung đưa qua khối tạo xung thay đổi độ dài công suất, độ dốc sườn trước Có nghĩa khối so sánh nơi định giá trị góc điều khiển Đồ thị so sánh điện áp: Footer Page 56 of 113 56 Header Page 57 of 113 Hình 3.25: Đồ thị so sánh điện áp Muốn xác định thời điểm mở van công suất ( góc mở ) ta tiến hành so sánh hai tín hiệu Uđk Urc Điện áp cưa đưa vào cửa đảo khâu khuếch đại thuật toán qua R25 để so sánh với điện áp điều khiển đưa vào cửa không đảo, điện áp điều khiển đưa vào cửa không đảo khuếch đại thuật toán qua R24 +) Nếu Uc < Uđk tín hiệu dương +) Nếu Uc > Uđk tín hiệu âm Ur > Ur < +) Nếu Uc = Uđk thời điểm phát xung để mở van công suất Vậy đầu khuếch đại thuật toán chuỗi xung âm dương liên tiếp Muốn thay đổi góc mở van công suất ta thay đổi giá trị độ lớn điện áp điều khiển Uđk +) Điốt D2 dùng để loại bỏ phần xung âm Vì điện áp phần xung dương +) Tính toán khâu so sánh Chọn điện trở R24 = R25 = R26 = 4,7 (k ) Điốt D2 dùng để giới hạn điện áp đầu chọn loại DZ5V1 Footer Page 57 of 113 57 Header Page 58 of 113 - Xây dựng mạch điều khiển Hình 3.26: Sơ đồ nguyên lý khâu điện áp đặt mạch trừ Footer Page 58 of 113 58 Header Page 59 of 113 Hình 3.27: Sơ đồ nguyên lý điều khiển PID Footer Page 59 of 113 59 Header Page 60 of 113 Hình 3.28: Sơ đồ nguyên lý khâu nhận biết chiều tách điện áp điều khiển Hình 3.29: Sơ đồ mạch tạo xung cưa khâu so sánh điện áp Footer Page 60 of 113 60 Header Page 61 of 113 3.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Sau ba tháng nghiên cứu em hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu tổng quan hệ truyền động điện chiều, sâu xây dựng điều khiển PID cho động điện chiều” với kết đạt sau: - Tìm hiểu tổng quan động chiều - Các phương pháp điều khiển tốc độ động chiều - Xây dựng mô hình hệ truyền động điện chiều Matlab & Simulink - Xây dựng điều khiển PID ứng dụng cho động chiều Hình 3.31: Mô vật lý điều khiển tốc độ động điện chiều Footer Page 61 of 113 61 Header Page 62 of 113 KẾT LUẬN Đề tài điều khiển động chiều sử dụng điều khiển PID đề tài mới, qua phản ánh tính nghiêm túc việc học hỏi vận dụng kiến thức vào việc thực đề tài Sau thời gian ba tháng nghiên cứu em hoàn thành đề tài với kết đạt sau: Tìm hiểu tổng quan động chiều, phương pháp điều khiển tốc độ động chiều, xây dựng mô hình hệ truyền động điện chiều Matlab & Simulink lý thuyết điều khiển tự động từ làm sở cho việc xây dựng điều khiển PID ứng dụng cho động chiều Tuy nhiên đồ án số vấn đề tồn tại, hạn chế cần giải quyết: +) Việc kiểm soát tham số điều khiển PID khó khăn +) Chưa quan sát cách trực quan tốc độ động máy tính Do vậy, hướng phát triển đề tài là: +) Ứng dụng cảm biến đo dòng điện ACS712 xây dựng hệ thông điều khiển gồm mạch vòng tốc độ dòng điện cho động điện chiều +) Thiết kế giao diện máy tính cho phép quan sát đáp ứng tốc độ +) Xây dựng điều khiển PID cho hệ thống điều khiển vị trí Footer Page 62 of 113 62 Header Page 63 of 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính (1996), Điện tử công suất NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2.Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (2008), Điều chỉnh tự động truyền động điện NXB Khoa học kỹ thuật Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn (2005), Cơ Sở Truyền Động Điện NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động NXB Khoa học kỹ thuật Design PID circuit - http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/op_pid.htm Footer Page 63 of 113 63 ... chiều (F - Đ) - Hệ truyền động xung áp - động (XA - ĐC - Hệ truyền động chỉnh lưu - động (CL - ĐC) 1.3.1 Hệ truyền động máy phát - động điện chiều (F - Đ) - Cấu trúc hệ F - Đ đặc tính bản: Hệ thống... 113 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Cấu tạo, phân loại động điện chiều a Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần... ứng động tốt hay sử dụng thu đặc tính có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ phẳng không bị tổn hao 1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU - Hệ truyền động máy phát - động chiều