MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu lý thuyết, khảo sát đáp ứng vị trí của bàn máy CNC truyền động bằng động cơ thủy lực, chế tạo mô hình bàn máy CNC truyền động và đi
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ
DO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUẢN LÝ
N GH IÊ N C ỨU C HẾ TẠ O MÔ H ÌN H BÀN MÁ Y C N C ĐI ỀU
KH IỂN V Ị TR Í BẰ NG ĐỘ NG CƠ THỦ Y L ỰC
Mã số: Đ2013-02-55
Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Ngọc Hải
Đà Nẵng, 12/ 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ
DO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUẢN LÝ
NG HI ÊN C ỨU C HẾ TẠ O M Ô H ÌN H B ÀN M ÁY C NC ĐI ỀU
K HI ỂN VỊ TR Í B ẰN G Đ ỘN G C Ơ T HỦ Y L ỰC
Mã số: Đ2013-02-55
Xác nhận của Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên)
Đà Nẵng, 12/ 2013
Trang 2MỞ ĐẦU
1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Máy CNC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các
trường đại học, cao đẳng kỹ thuật Hiện nay, các máy trên chủ yếu là
nhập ngoại Trong những năm gần đây có nhiều đề tài nghiên cứu và
dự án sản xuất máy CNC Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ thiên về
nghiên cứu ứng dụng, trên cơ sở tích hợp các phần tử mua từ nước
ngoài Mặt khác, một số máy được chế tạo hiện nay chủ yếu bàn máy
truyền động và điều khiển bằng động cơ điện một chiều, động cơ
điện AC servo, loại truyền động này phù hợp với những máy có công
suất nhỏ và trung bình Còn với những máy có công suất lớn và cần
kết cấu gọn thì nhiều hãng nước ngoài đã ứng dụng hệ truyền động
và điều khiển thủy lực Ở Việt Nam lĩnh vực này còn mới mẻ nên
việc nghiên cứu này là hết sức cần thiết
2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu lý thuyết, khảo sát đáp ứng
vị trí của bàn máy CNC truyền động bằng động cơ thủy lực, chế tạo
mô hình bàn máy CNC truyền động và điều khiển bằng thủy lực,
khảo sát đáp ứng vị trí của bàn máy trên mô hình thực nghiệm nhằm
nâng cao khả năng nghiên cứu chuyên sâu cũng như góp phần nâng
cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu khoa học cho sinh viên, học
viên cao học thuộc các chuyên ngành Chế tạo máy và Cơ điện tử
3 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC
LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI
3.1 Ngoài nước
Các công ty sản xuất máy CNC trên thế giới Tuy nhiên, không có tài liệu nào được công bố về nghiên cứu động lực học của bàn máy CNC truyền động và điều khiển hệ thủy lực
3.2 Trong nước
Hiện nay, nhiều đề tài nghiên cứu và dự án sản xuất máy CNC như
ở trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường Đại học Bách khoa Tp HCM, viện máy công cụ (IM), nhưng bàn máy truyền động và điều khiển bằng động cơ điện một chiều, động cơ điện AC servo mà chưa ứng dụng động cơ thủy lực
Các đề tài liên quan được công bố:
- Đề tài: “Nghiên cứu điều khiển quá trình động lực học cụm
truyền động môtơ thủy lực - vít me bi tạo chuyển động tịnh tiến”, đề
tài cấp Bộ của chủ nhiệm PGS.TS Trần Xuân Tùy, năm 2001;
- Bài báo: “Mô hình toán của hệ điều khiển tự động của môtơ thủy
lực khi sử dụng Proprotional - valve”, của tác giả PGS.TS Trần
Xuân Tùy Tập san Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, năm 1998;
- Bài báo: “Mô hình điều khiển tốc độ môtơ thủy lực khi sử dụng
van Servo”, của tác giả PGS.TS Trần Xuân Tùy Tuyển tập các công
trình khoa hoc, Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ kỹ thuật, năm 2001;
- Bài báo: “Nghiên cứu động lực học của cụm bàn dao máy CNC
truyền động bằng thủy lực, khi tính đến khối lượng của dầu và rôto của môtơ thủy lực”, của nhóm tác giả Trần Xuân Tùy, Trần Ngọc
Hải Tuyển tập báo cáo khoa học tại hội nghị toàn quốc lần thứ 4 về Cơ
điện tử, 2008
4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Đối tượng nghiên cứu
Trang 3Cụm bàn máy CNC điều khiển bằng động cơ 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 và các kết quả của chương trình mô
phỏng; nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm
5 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5.1 Cách tiếp cận
Lý thuyết và thực nghiệm
5.2 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp mô hình hoá, sử dụng lý thuyết
điều khiển tự động và phương pháp số để giải bài toán động lực học
trên máy vi tính; khảo sát trên mô hình thực nghiệm và so sánh
6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết về điều khiển tự động thủy lực;
- Xây dựng mô hình bàn máy CNC truyền động bằng động cơ thủy
lực;
- Khảo sát đáp ứng vị trí của bàn máy trên máy vi tính;
- Lắp ráp mô hình thực nghiệm bàn máy CNC truyền động và điều
khiển bằng thủy lực;
- Sử dụng ngôn ngữ C và phần mềm Visual Basic để thiết kế giao
diện, kết nối mô hình thực nghiêm với máy vi tính và khảo sát các
đáp ứng vị trí của bàn máy CNC trên mô hình thực nghiệm
Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
1.1.1 Khả năng ứng dụng của hệ điều khiển tự động thủy lực
Tự động hóa quá trình sản xuất và tự động hóa quá trình công nghệ là yêu cầu bức thiết của quá trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa hoc - kỹ thuật sang cách mạng khoa học - công nghệ từ nửa cuối thế kỷ 20 và tự động hóa công nghệ cao của thế kỷ 21
Để công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế Việt Nam trong tương lai tới thì trình độ công nghệ của sản xuất phải được đánh giá bằng chỉ tiêu công nghệ tiên tiến và tự động hóa Chỉ tiêu công nghệ tiên tiến và tự động hóa được thể hiện qua các dây chuyền sản xuất tự động như dây chuyền chế biến thực phẩm, các máy tự động gia công sản phẩm nhựa, máy công cụ điều khiển theo chương trình số, Góp phần vào quá trình đó, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ thủy lực đã phát triển mạnh ở các nước công nghiệp Kỹ thuật này được ứng dụng để truyền động cho những cơ cấu có công suất lớn, thực hiện điều khiển logic cho các thiết bị hoặc dây chuyền thiết bị tự động, đặc biệt nhờ khả năng truyền động được vô cấp mà nó được ứng dụng để điều khiển vô cấp tốc độ, tải trọng và vị trí của cơ cấu chấp hành Hiện nay, hệ thủy lực được sử dụng để điều khiển các thiết bị như máy ép điều khiển số, rôbot công nghiệp, máy CNC hoặc trong các dây chuyền sản xuất tự động
Ở Việt Nam, kỹ thuật điều khiển tự động thủy lực đã bước đầu được áp dụng trong những dây chuyền tự động, trong các máy điều khiển theo chương trình số (CNC) Tuy nhiên, đây là một lĩnh vực còn rất mới mẻ, cần nghiên cứu phát triển và áp dụng một cách có hiệu quả, thiết thực hơn
Trang 41.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
1.2.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển tự động
1.2.1.1 Khái niệm chung;
1.2.1.2 Đáp ứng quá độ
1.2.1.3 Tín hiệu tác động và phản ứng của hệ
1.2.2 Chất lượng của hệ thống điều khiển tự động
1.2.2.1 Ổn định của hệ thống điều khiển tự động
1.2.2.2 Tiêu chuẩn ổn định
1.2.2.3 Sai số điều khiển
1.2.2.4 Các chỉ tiêu chất lượng của đáp ứng quá độ
1.2.2.5 Các phương pháp số thông dụng
1.2.3 Chức năng và hàm truyền của bộ điều khiển PID
1.2.4 Bộ điều khiển mờ (Fuzzy)
1.3 NHẬN XÉT
Giới thiệu tổng quan khả năng ứng dụng của hệ điều khiển tự
động thủy lực vào các máy CNC và một số cơ cấu đã được dùng
trong bàn máy CNC
Tổng hợp cơ sở lý thuyết điều khiển tự động: hàm truyền, lý
thuyết Laplace, đại số sơ đồ khối, đáp ứng quá độ, tín hiệu tác động,
phản ứng của hệ và chất lượng của hệ thống điều khiển tự động…Lý
thuyết này nhằm phục vụ nghiên cứu lý thuyết động lực học máy và
phương pháp số để lập chương trình tính toán
Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU CỤM BÀN MÁY CNC ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BẰNG ĐỘNG CƠ
THỦY LỰC 2.1 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU
Hình 2.1 Mô hình bàn máy CNC
Mô hình bàn máy CNC được thể hiện trên hình 2.1 có 2 trục dịch chuyển X và Y Tuy nhiên, trong giới hạn của đề tài chỉ nghiên cứu điều khiển vị trí trục X của cụm bàn máy CNC, truyền động bằng động cơ thủy lực thể hiện ở hình 2.2 Để điều khiển động cơ thủy lực
Bàn máy
Động cơ thủy lực Vít me bi Sóng trượt
Bộ điều khiển Máy vi tính
D/
A
D Van tỷ lệ
Cảm biến đo góc
Y
X
Bộ truyền đai răng
n t
Trang 5ta sử dụng van tỷ lệ Thiết bị đo vị trí dịch chuyển của bàn máy được
sử dụng thông qua cảm biến đo góc quay và cảm biến này nhận tín
hiệu vị trí của trục vít me bi thông qua bộ truyền đai răng (phương
pháp đo này hiện cũng được dùng nhiều trong các máy CNC)
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 được thiết lập trên cơ
sở là hệ tuyến tính, trong đó có tính đến biến dạng đàn hồi của dầu,
tổn thất lưu lượng trong hệ truyền động thủy lực Ma sát và giá trị
mômen quán tính khối lượng trên trục động cơ thủy lực là các giá trị
thu gọn từ bàn máy và giá trị trên rôto của động cơ thủy lực Trục vít
me bi được coi là cứng vững tuyệt đối, bộ truyền đai răng coi như
một khâu khuếch đại (do tải rất nhỏ nên gần như không có đàn hồi)
Mô hình phân tích được thể hiện trên hình 2.3
Vít me bi + bàn máy
Cảm biến đo góc quay
F
Bộ điều khiển
I Cụm van + động cơ thủy lực
Ω
Vít me-đai ốc bi (bước t x ) θ
Ω
X
+
m
Q
λ
Q
p
0 m
D
Bộ điều khiển
Động cơ thủy lực
-
F
Cảm biến đo góc quay
f m
K C
C
x
I
x
Hình 2.3 Mô hình phân tích động lực học
2 x m 2
2
t f
π
2
2
t m
π
= ; b = b1 + b2; J = J1 + J2 (2.1)
Các ký hiệu sử dụng trong mô hình: b1 - Hệ số ma sát nhớt trên trục động cơ; b2 Hệ số ma sát nhớt quy đổi từ bàn máy về trục vít me bi; fm - Hệ số ma sát nhớt của bàn máy ; U - Tín hiệu điều khiển; E - Tín hiệu so sánh; F - Tín hiệu phản hồi; tx - Bước của vít me bi; I - Dòng điện điều khiển van; KV -
Hệ số khuếch đại của van tỷ lệ; Q - Lưu lượng cung cấp của van tỷ lệ; X -
Vị trí của bàn máy; B - Mô đun đàn hồi của dầu; J1 - Giá trị mômen quán tính khối lượng của dầu và rôto của động cơ thủy lực; J2 - Giá trị mômen quán tính khối lượng quy đổi từ khối lượng bàn máy về trục vít me; λ - Hệ
số tổn thất lưu lượng; p - Áp suất làm việc của động cơ thuỷ lực; Dm - Thể tích của động cơ thủy lực/rad; 0
m
D - Thể tích riêng của động cơ thuỷ lực; V - Thể tích chứa dầu trong buồng công tác; Ω - Vận tốc góc của trục động cơ thuỷ lực; θ - Góc quay của trục động cơ thuỷ lực
2.2.2 Các phương trình mô tả toán học của hệ
Mối quan hệ giữa chuyển động thẳng và chuyển động quay qua bộ truyền vít me bi được xác định theo công thức sau: .X
t 2
x
π
=
θ (2.2)
Trên môtơ thủy lực và van tỷ lệ, ta có:
Phương trình cân bằng lưu lượng trên động cơ thủy lực và van tỷ
t x
θ Ω
X
m
f m
t x
θ
J 2
B 2 V
Q λ
Q
p
D m
θ
Ω b J
Van tỷ lệ
Trang 6lệ là:
p dt
dp C dt
d D
Q= m θ+ +λ (với
B 2
V
C= ); Q = KV.I (2.3) Phương trình cân bằng mômen trên môtơ thủy lực là:
dt
d b dt
d J p
2 0
m
θ + θ
Phương trình Laplace của hệ sẽ là:
b = b1 + b2; J = J1 + J2; ( ) X( )s
t
2 s
x
π
=
( ) ( ) ( ) s.p( )s p( )s
B 2
V s s D s I K s
( )s J.s ( )s b.s ( )s p
Biến đổi các phương trình :
Phương trình (2.7), ta có:
( ) ( ) s ( )s
D
b s s D
J s
m
2 0 m
θ + θ
D
b s D
J s
m
2 0 m
θ
+
=
Thay (2.8) vào (2.6), ta có:
D
b s D
J s B 2
V s s D s
m
2 0 m
m θ + +λ + θ
=
D
b s D
J s B 2
V s D s
m
2 0 m
+
+
=
⇔
D
b D s D
J D
b B 2
V s D
J B 2
V s
m m 2 0 m 0 m
3 0 m
θ
+ λ +
+ λ +
=
Từ (2.9), ta có:
( ) ( )
+
+
= θ
s D
b D s D
J D
b B 2
V s D
J B 2 V
1 s
Q
s
0 m m 2 0 m 0 m
3 0 m
(2.10)
Mối quan hệ giữa các tín hiệu của phương trình (2.5), (2.6), và
(2.10) được thể hiện như ở sơ đồ khối sau hình 2.4:
Hình 2.4 Sơ đồ khối mô tả mối quan hệ giữa các tín hiệu trong hệ thống
Biến đổi sơ đồ khối hình 2.4:
Hình 2.5 Sơ đồ khối sau khi biến đổi
Với h1, h2, h3 là các tham số của hệ, trong đó:
λ +
=
λ +
=
=
; D
b D h
; D
J D
b B 2
V h
; D
J B 2
V h
0 m m 3
0 m 0 m 2
0 m 1
Đặt:
x
C M
x S
t
K 2 K
; 2
t
π
=
2.3 NHẬN XÉT
Xây dựng mô hình nghiên cứu điều khiển vị trí trục X của cụm bàn máy CNC, truyền động bằng động cơ thủy lực, điều khiển động
cơ thủy lực ta sử dụng van tỷ lệ
Mô hình tính toán được thiết lập trên cơ sở là hệ tuyến tính, với giả thiết có tính đến biến dạng đàn hồi của dầu, tổn thất lưu lượng trong hệ truyền động thủy lực Ma sát và giá trị mômen quán tính
X(s) Q(s
) K
+
D b D s D J D b B 2 V s D J B 2 V
1
0 m m 2 0 m 0 m 3 0 m
K C
U(s )
I(s)
π
2
tx
F(s)
I(s)
s h s h s h
K
3
2 2
3 1
S
+ +
M
K
F(s)
V
K
Q(s)
Trang 7khối lượng trên trục động cơ thủy lực là các giá trị thu gọn từ bàn
máy và giá trị trên rôto của động cơ thủy lực Trục vít me bi được coi
là cứng vững tuyệt đối Từ các giả thiết trên đã thiết lập được mô
hình tính toán, viết các phương trình toán học và sơ đồ khối (hình
2.5) mô tả hệ thống
Từ sơ đồ khối hình 2.5, Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để
nghiên cứu mô phỏng đáp ứng vị trí của bàn máy
Chương 3: ỨNG DỤNG MATLAB/SIMULINK KHẢO SÁT
ĐÁP ỨNG VỊ TRÍ CỦA BÀN MÁY
Ứng dụng phần mềm Matlab/Simulink khảo sát và đánh giá đáp ứng vị trí của hệ với 3 trường hợp sau: khi hệ điều khiển theo P, điều khiển theo PID và điều khiển theo PID mờ
Ta có sơ đồ khối mô phỏng trên Matlab/Simulink được thể hiện trên hình 3.1
Hình 3.1 Mô phỏng trên 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
s h s h s h
K
3 2 2 3 1
S
+ +
Tin hieu vao [U(V)]
du/dt Fuzzy Logic
Controller Derivative
Tin hieu ra [X(mm)]
s h s h s h
K
3
2 2
3 1
S
+ +
K M
HS Phan hoi
K V
PID Controller
s h s h s h
K
3
2 2
3 1
S
+ +
K M
K V
HS Phan hoi PID
K M
K V
HS Phan hoi Ham truyen he thong
Ham truyen he thong
Ham truyen he thong
HS khuech dai
HS khuech dai
HS khuech dai
Trang 8KHIỂN PID
Ta có, phương trình toán học của bộ điều khiển PID:
dt
de K dt ) t ( e K ) t ( e K ) t ( u
t
I
= Trong đó: KP, KI, KD > 0
Để các hệ số KP, KI, KD có thể chọn theo phương pháp Ziegler -
Nichols, phương pháp điều chỉnh hệ số lần lượt là KP->KI->KD Ở
đây ta chỉ xét với trường hợp hệ số khuếch đại của van tỷ lệ KV =
5.103(mm3/s)/mA
Phương pháp Ziegler - Nichols:
• Cho KP= 0.1 và điều chỉnh thông số KI = KD = 0
• Cho tăng dần KP hệ hồi tiếp đến khi hệ dao động điều hòa
KP lúc này chính là Kcr và bước sóng dao động chính là Pcr
Hình 3.2 Đáp ứng tại Kcr va Pcr
Hệ số tìm được khi mô phỏng trong matlab là Kcr =12800 và Pcr
=0.04; KP =0,6Kcr =7680; 384000
P
K 2 K
cr
P
8
P K
KD = P cr =
Trên thực tế các hệ số KP, KI, KD không lớn như trong mô phỏng
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
50
100
150
200
250
300
350
Thời gian (s)
Step response with PID at Kcr
trên nên ta không thể áp dụng với phương pháp Ziegler - Nichols
Từ đó, chuyển hệ từ miền Laplace sang miền z theo zero order hold Và tận dụng thuật toán tự điều chỉnh thông số sau mỗi lần lấy mẫu để xác định các thông số ban đầu cho KP, KI, KD
Hình 3.3 Điều chỉnh thông số ban đầu dùng z-transform
Sau khi chạy chương trình ta tìm được các thông số ban đầu KP,
KI, KD lần lượt là KP = 90.6316, KI = 1.5062 và KD = 26.2628
3.2 CHỌN LUẬT ĐIỀU KHIỂN PID MỜ
3.3 CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
z-transform to turn PID parameters
Thoi gian (s)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0
20 40 60 80 100 120 140 160
Hình 3.4 Sơ đồ điều khiển sử dụng PID mờ điều khiển hệ thống
K P
+
-
Bộ FUZZY
Bộ PID HÀM TRUYỀN HỆ THỐNG
K I K D
de(t)/dt
Hệ số phản hồi
Trang 90 5 10 15 20 25 30 35 40
0
20
40
60
80
100
120
Thoi gian (s)
Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 100mm
Dap ung khi dieu khien theo P (X=99.987mm, thoi gian 36.8s) Dap ung khi dieu khien PID (X=100.022mm, thoi gian 8.2s) Dap ung khi dieu khien PID mo (X=100.012mm, thoi gian 4.5s) Dap ung mong muon (X=100mm)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0
50 100
150
200
250
Thoi gian (s)
Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 200mm
Dap ung khi dieu khien theo P (X=199.974mm, thoi gian 37.5s) Dap ung khi dieu khien theo PID (X=200.044mm, thoi gian 10.45s) Dap ung khi dieu khien theo PID mo (X=200.025mm, thoi gian 5.9s) Dap ung mong muon (X=200mm)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0
50 100 150 200 250 300 350
Thoi gian (s)
Dap ung vi tri cua ban may tai diem cai dat 300mm
Dap ung khi dieu khien theo P (X=299.961mm, thoi gian 38.4s) Dap ung khi dieu khien theo PID (X=300.067mm, thoi gian 14.4s) Dap ung khi dieu khien theo PID mo (X=300.038mm, thoi gian 10s) Dap ung mong muon (X=300mm)
1) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 100mm
Hình 3.11 Đáp ứng vị trí bàn máy 100mm
2) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 200mm
Hình 3.12 Đáp ứng vị trí bàn máy 200mm
3) Đáp ứng vị trí của bàn máy tại điểm cài đặt 300mm
Hình 3.13 Đáp ứng vị trí bàn máy 300mm
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0
50 100 150 200 250 300 350
Thoi gian (s)
Dap ung vi tri cua ban may theo buoc nhay tai cac diem cai dat 100-200-300mm
Dap ung khi dieu khien theo P Dap ung khi dieu khien theo PID Dap ung khi dieu khien theo PID mo Dap ung mong muon
-5 0 5 10 15 20 25 30 35
Thoi gian (s)
Dap ung vi tri cua ban may theo buoc nhay tai cac diem cai dat 300-200-100-0mm
Dap ung khi dieu khien theo P Dap ung khi dieu khien theo PID Dap ung khi dieu khien theo PID mo Dap ung mong muon
4) Đáp ứng vị trí của bàn máy theo bước nhảy tại các điểm cài đặt 100-200-300mm
Hình 3.14 Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy
5) Đáp ứng vị trí của bàn máy theo bước nhảy tại các điểm cài đặt 300-200-100-0mm
Hình 3.15 Đáp ứng vị trí bàn máy theo bước nhảy
3.4 NHẬN XÉT
Kết quả mô phỏng trên, ta thấy rằng:
- Khi điều khiển P: Đáp ứng vị trí của bàn máy không có độ vượt quá, sai số trong khoảng 0.013÷0.039mm Tuy nhiên, thời gian đáp ứng chậm
- Khi điều khiển PID: Đáp ứng vị trí của bàn máy có độ vượt quá, sai số trong khoảng 0.022÷0.067mm, thời gian đáp ứng nhanh
Trang 10- Khi điều khiển PID mờ: Đáp ứng vị trí của bàn máy có độ vượt
quá, sai số trong khoảng 0.012÷0.038mm, thời gian đáp ứng nhanh
So sánh với ba phương pháp điều khiển trên thì đáp ứng vị trí của
bàn máy nằm trong khoảng sai số nhỏ Tuy nhiên, với hai phương
pháp điều khiển theo PID và PID mờ cho thời gian đáp nhanh hơn
nhiều so với điều khiển theo P Do đó, có thể ứng dụng hai phương
pháp điều khiển theo PID hoặc PID mờ để khảo sát trên mô hình thực
nghiệm
Chương 4: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 4.1 CÁC PHẦN TỬ THIẾT BỊ TRÊN MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
4.1.1 Bàn máy
1) Vít me - đai ốc bi:
Hình 4.1 Vít me - đai ốc bi
2) Sơ đồ lắp bàn máy
Hình 4.2 Bàn máy
Bàn máy
Khớp nối
Động cơ
thủy lực
Đế bàn máy
560
Ống hồi bi Đai ốc trục vít
Đai ốc
bi Trục vít