Nghiên cứu hệ truyền động không tiếp xúc sử dụng các bộ treo từ tính

Header Page of 126 I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP LUN VN THC S K THUT NGNH: T NG HểA NGHIấN C H TRUYN NG KHễNG TIP XC S DNG CC B TREO T TNH TRN TH THANH NGA THI NGUYấN 2009 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP LUN VN THC S K THUT NGNH: T NG HểA NGHIấN C H TRUYN NG KHễNG TIP XC S DNG CC B TREO T TNH Hc viờn : Trn Th Thanh Nga Ngi hng dn khoa hc : PGS.TS Nguyn Nh Hin THI NGUYấN 2009 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá MC LC Li cam oan Mc lc Danh sỏch cỏc kớ hiu, cỏc ch vit tt Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v, th Li núi u Ni dung Trang CHNG I TNG QUAN V T V NH HNG IU KHIN T 1.1 Gii thiu v b treo t tớnh v ng dng ca chỳng 1.1.1 t tớnh v truyn ng ng c 1.1.2 Gii thiu tng quỏt v h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh 1.1.3 Gii thiu cu trỳc c trng ca mt h thng truyn ng ng c c trang b cỏc t tớnh 1.1.4 Gii thiu h truyn ng khụng tip xỳc 1.1.5 Cu trỳc khụng tip xỳc 1.1.6 Cu trỳc ca cun dõy 15 1.1.7 Phõn loi t 16 1.1.8 Mt s ng dng phự hp ca ng c v mỏy phỏt kiu treo t tớnh 17 1.2 Mt s cụng trỡnh nghiờn cu ó cụng b v iu khin cỏc h phi tuyn 18 1.3 Cỏc cụng trỡnh nghiờn cu ó cụng b v iu khin t 19 KT LUN 21 CHNG 22 Mễ T TON HC T 2.1 Mụ hỡnh toỏn hc ca b treo t tớnh 22 2.1.1 Cu trỳc c in v nguyờn lý hot ng ca t 22 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá 2.1.2 Cỏc mi quan h c bn 24 2.1.3 C cu chp hnh vi sai 27 2.1.4 ng c nam chõm vnh cu lp ghộp b mt 28 2.1.5 t chu ti hng tõm ( t) 29 2.1.6 Mụ ta toan hoc ụ t 31 2.2 Cỏc tớnh cht iu khin c ca b treo t tớnh 36 2.2.1 Lc kộo khụng cõn bng 36 2.2.1.1 Cỏc nguyờn tc c bn 36 2.2.1.2 Phộp phõn tớch lừi t hỡnh C v lừi t hỡnh ch I 37 2.2.1.3 Phộp phõn tớch t 38 2.2.2 Cỏc nguyờn tc iờu khiờn ụ t mt kờnh 39 KT LUN 42 CHNG 43 THIT K CC B IU KHIN B TREO T TNH 3.1 Thit k cỏc b iu khin PID 43 3.1.1 Mt vi nột v thut toỏn iu chnh PID 43 3.1.2 Cu trỳc chung ca h iu khin t ng 43 3.1.2.1 Thnh phn t l 45 3.1.2.2 Thnh phn tớch phõn 45 3.1.2.3 Thnh phn vi phõn 46 3.1.3 H gim chn - lng lũ xo tng ng 47 3.1.4 iu chnh ca cỏc h s khuych i PID (t l, tớch phõn, o hm) 50 3.1.4.1 iu chnh h s khuych i t l v vi phõn 54 3.1.4.2 Sai sụ v trớ trng thỏi n nh v iu chnh h s khuych i tớch phõn56 3.2 Thit k b iu khin nõng cao - Thit k b iu khin m lai F-PID 61 3.2.1 Gii thiu v b iu khin m 61 3.2.2 S ca h iu khin m 62 3.2.3 Nguyờn lý iu khin m 65 3.2.4 Cỏc nguyờn tc tng hp b iu khin m 66 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá 3.2.5 Cỏc b iu khin m 70 3.2.5.1 Cỏc b iu khin kinh in 70 3.2.5.2 B iu khin m tnh 71 3.2.5.3 B iu khin m ng 74 3.2.5.4 H iu khin m lai (F - PID) 79 a Gii thiu chung 79 b Cỏc dng h m lai ph bin 81 3.2.5.5 Tng hp h iu khin m lai khụng thớch nghi cú b iu khin kinh in 82 3.3 Mụ phng cỏc b iu khin ó thit k 84 3.3.1 Mụ phng vi b iu khin PID 84 3.3.2 Mụ phng vi b iu khin nõng cao 85 KT LUN 88 KT LUN V KIN NGH 89 TI LIU THAM KHO S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh v Tờn hỡnh v Trang CHNG I TNG QUAN V T V NH HNG IU KHIN T Hỡnh 1.1 S to lc t hng tõm bi mt t thụng khe h khụng cõn bng: a mt t thụng khe h cõn bng b mt t thụng khe h khụng cõn bng Hỡnh 1.2 S tng trng ca mt h truyn ng khụng tip xỳc Hỡnh 1.3 ng c vi cỏc t Hỡnh 1.4 Truyn ng khụng tip xỳc Hỡnh 1.5 Hỡnh dng c bn ca t Hỡnh 1.6 B treo ch ng theo trc: a.im trc ti ỏy Hỡnh 1.7 b khụng cú tip xỳc Nhng bin i h treo tỏc dng theo phng 10 a Rotor bờn b Rotor ngoi c Rotor rng d khụng gian lp t ti nm gia trc Hỡnh 1.8 S kt hp vi t v c khớ thụng thng 11 a vi t thụng thng b vi c khớ thụng thng c vi trc quay di Hỡnh 1.9 Mt s hỡnh nh t truyn thng 12 CHNG 22 Mễ T TON HC T Hỡnh 2.1 H thng t treo S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 23 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Hỡnh 2.2 Lừi t C v lừi t hỡnh ch I vi mt cun cm 24 Hỡnh 2.3 Mch t hoỏ 26 Hỡnh 2.4 C cu iu chnh vi sai 28 Hỡnh 2.5 ng c nam chõm vnh cu lp ghộp b mt 29 Hỡnh 2.6 t chu ti hng tõm 30 Hỡnh 2.7 Mi quan h gia lc hng tõm v dũng in 32 Hỡnh 2.8 Mi quan h tuyn tớnh ca lc hng tõm vi dũng in phõn cc 33 Hỡnh 2.9 S cỏch thc iu khin dũng in 34 Hỡnh 2.10 S cõu truc ca mt h thng t treo 34 s dng nng lng t theo mụt phng Hỡnh 2.11 S ụ cõu truc rut gon 35 Hỡnh 2.12 Lc t kộo (hp dn) v kớch thc khe h: (a) kớch thc khe 37 h rng, (b) kớch thc khe h c gim xung Hỡnh 2.13 H thng treo t ti nh theo phng x 39 CHNG 43 THIT K CC B IU KHIN B TREO T TNH Hỡnh 3.1 S h thng iu khin t ng 44 Hỡnh 3.2 H thng gim chn - lng lũ xo 47 a S cu to b S Hỡnh 3.3 H thng treo t tng ng vi h thng gim chn-khi 49 lng lũ xo Hỡnh 3.4 ỏp ng chuyn v tng ng vi lc nhiu 1N Hỡnh 3.4 a Mi quan h ỏp ng vi chuyn v Kp 52 Mi quan h ỏp ng vi chuyn v Kd 53 Hỡnh 3.4 b S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Hỡnh 3.4 c Mi quan h ỏp ng tn s chuyn v vi Kp 53 Hỡnh 3.4 d Mi quan h ỏp ng tn s chuyn v vi Kd 54 Hỡnh 3.5 Cỏc h s khuych i t l v vi phõn 55 Hỡnh 3.6 ỏp ng chuyn v i vi cỏc h s khuych i PD ti u hoỏ 56 Hỡnh 3.7 B iu khin PID: (a) s khi; (b) cỏc c tớnh tn s 57 Hỡnh 3.8 ỏp ng ca thay i bc tham kho v trớ 58 Hỡnh 3.9 Cỏc c tớnh tn s ca b iu khin PID 59 Hỡnh 3.10 ỏp ng chuyn v i vi Ki 60 Hỡnh 3.11 - S ca b iu khin m 63 Hỡnh 3.12 H thng iu khin m 65 Hỡnh 3.13 Mụ hỡnh chuyn i hiu bit ca ngi v h m 67 Hỡnh 3.14 Quan h truyn t b iu khin m theo lut t l 72 Hỡnh 3.15 ng c tớnh y(x) cho trc 74 Hỡnh 3.16 B iu khin m ng vi u vo v u 74 Hỡnh 3.17 H iu khin m theo lut I 75 Hỡnh 3.18a Mụ hỡnh iu khin m theo lut PI 75 Hỡnh 3.18a Mụ hỡnh iu khin m theo lut PI 76 Hỡnh 3.19 H thng iu khin m theo lut PD 76 Hỡnh 3.20a B iu khin m theo lut PID(dựng thut toỏn chnh nh PID m) 77 Hỡnh 3.20b B iu khin m theo lut PI (dựng thut toỏn PID tc ) 78 Hỡnh 3.21 H iu khin m PID 78 Hỡnh 3.22a B iu khin m lai cú khõu tin x lý m 80 Hỡnh 3.22b H m vi b m cho tớn hiu ch o x 80 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Hỡnh 3.23 Cu trỳc h m lai Cascade 81 Hỡnh 3.24 Chn b iu khin thớch nghi bng khúa m 82 Hỡnh 3.25 S phõn b cỏc giỏ tr m ca bin vo 83 Hỡnh 3.26 S phõn b cỏc giỏ tr m ca bin 83 Hỡnh 3.27 Quan sỏt tớn hiu vo ca b iu khin m lai 83 Hỡnh 3.28 Quan h vo ca b iu khin m 84 Hỡnh 3.29 S mụ phng vi b PID kinh in 85 Hỡnh 3.30 Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x ca t cú s dng 85 b PID kinh in Hỡnh 3.31 S mụ phng h cú s dng h iu khin m lai F-PID 86 Hỡnh 3.32 Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x cú s dng h iu 86 khin m lai F-PID Hỡnh 3.33 S mụ phng h cú s dng b PID kinh in v h iu 87 khin m lai F-PID Hỡnh 3.34 Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x cú s dng b iu khin PID kinh in v h iu khin m lai F-PID S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 Header Page 10 of 126 LI NểI U Cụng ngh truyn ng s dng ng c khụng ng b ó c phỏt trin v cú phm vi ỏp dng rng k t thp niờn 70 bi nhng u th vt tri ca nú so vi truyn ng ng c mt chiu nh: hiu sut cao; gn; nh; cú yờu cu bo trỡ thp v giỏ thnh ng c r S tng lờn v cụng sut v tc quay ca ng c khụng ng b cng lm m rng phm vi ng dng ca loi ng c ny Mt hn ch khụng trỏnh ch bo dng i vi truyn ng ng c khụng ng b l vic bụi trn v thay th Hu ht mt truyn ng cụng nghip u liờn quan n cỏc c khớ Cỏc cú th gõy ln cho cỏc ng dng truyn ng ng c khong khụng gian xung quanh cng nh i vi mụi trng cú cha cỏc cht c hi hoc b nhim x Hn na, du bụi trn khụng th dựng c cỏc iu kin nh chõn khụng v phi c thay th nh k, nhit khớ quyn quỏ cao hoc quỏ thp, hoc cỏc dõy chuyn thc phm v dc phm Vỡ vy, cỏc h truyn ng s dng c khớ khụng phự hp cỏc thit b mỏy quay ũi hi tc cao, yờu cu chớnh xỏc cao, phi dựng c cht bụi trn cú s tip xỳc trc tip gia phn chuyn ng v phn tnh, cn phi c thay th nh kỡ vi yờu cu phi thỏo phn thõn ca ng c Ngy nay, cuục cach mang khoa hoc ky thut trờn th gii ang phỏt trin vi tc v bóo , khụng ngng ti nhng nh cao mi, o co nhng tu vờ ky thuõt t ụng hoa san xuõ Vic t s dng h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh l mt nhng bc tin quan trng ca ngnh c khớ, cho phộp khc phc nhng nhc im ca cỏc h truyn ng s dng ng c khụng ng b vi cỏc c khớ Tuy nhiờn, cỏc li th ny buc chỳng ta phi cú kh nng ỏp dng, ci t v thit k cỏc phng phỏp iu khin phự hp Phn quan trng ca cỏc h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh l b iu khin Hin cỏc b iu khin cho cỏc h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh cú cht lng thp nh khụng thớch nghi, khụng bn vng, tớn hiu iu khin khụng b chn Thc t ny l ng lc hc ca cỏc h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh cú tớnh phi tuyn cao v cỏc phng phỏp thit k cỏc b iu khin cho cỏc h phi tuyn (bao gm cỏc h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh) chu tỏc dng ca nhiu ngoi sinh v cha cỏc tham s thay i theo thi gian cha c nghiờn cu v phỏt S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 10 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 90 of 126 Luận văn Thạc sỹ 79 Chuyên ngành Tự động hoá B iu khin P m cho c tớnh ng hc tng i tt, nhng ch xỏc lp h thng li tn ti sai lch tnh, hay núi mt cỏch khỏc l chớnh xỏc ca h thng kem hn so vi vic s dng b iu khin PI m S ghộp ni gia cỏc khõu tuyn tớnh vi h m (khõu phi tuyn) ó cho i cỏc b iu khin vi nhng tớnh cht rt hon ho v ó to mt kh nng mi k thut iu khin t ng, ú l iu khin cỏc i tng phc tp, cỏc i tng m cho n vic khng ch nú hon ton khú khn v hu nh khụng iu khin c theo phng phỏp kinh in õy cng khng nh c b iu khin m n gin cng cú th iu khin tt mt i tung phi tuyn phc Mt im c bit l cỏc b iu khin m cho phộp lp li cỏc tớnh cht ca cỏc b kinh in k thut m nhiu yu t cng rt c quan tõm Cỏc b iu khin P,PI hoc PID ó iu khin c cỏc i tng k thut rt hon thin v cho c tớnh ng hc ca ton b h thng rt tt Tuy nhiờn, x lý thờm cỏc tớn hiu o v tng thờm kh nng chun oỏn cho h thng, cn thay th bc u tiờn b kinh in bng b iu khin m v phỏt trin thờm h iu khin da trờn c s ca b iu khin m ny cú c cỏc tớnh cht iu khin mong mun Cỏc b iu khin m cho phộp thit k rt a dng, vỡ qua vic t chc cỏc nguyờn tc iu khin v chn m cho cỏc bin ngụn ng chp phộp thit k cỏc b iu khin m khỏc Mt im quan trng na l lng cụng vic cn thc hin thit k mt b iu khin m hon ton khụng ph thuc vo c tớnh ca i tng cú tuyn tớnh hay khụng tuyn tớnh 3.2.5.4 H iu khin m lai (F - PID) a Gii thiu chung B iu khin m quỏ trỡnh lm vic t iu chnh thụng s ca nú cho phự hp vi s thay i ca i tng c gi l b iu khin thớch nghi Mt h thng iu khin thớch nghi, cho dự cú hay khụng s tham gia ca h m, l h thng phỏt trin cao v cú tim nng c bit, song gn lin vi nhng u im ú l lng tớnh toỏn thit k rt ln S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 90 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 91 of 126 Luận văn Thạc sỹ 80 Chuyên ngành Tự động hoá Thc t ng dng k thut iu khin m cho thy: khụng phi l c thay mt b iu khin m vo ch b iu khin kinh in thỡ s cú mt h thng tt hn Trong nhiu trng hp, h thng cú c tớnh ng hc tt v bn vng cn phi thit k thit b iu khin lai gia b iu khin m v b iu khin kinh in H m lai (vit tt l F-PID) l mt h thng iu khin t ng ú thit b iu khin bao gm hai thnh phn: - Thnh phn iu khin kinh in - Thnh phn iu khin m S dng b iu khin m lai s phỏt huy c u im ca c b iu khin m v b iu khin rừ b Cỏc dng h m lai ph bin b1 H lai khụng thớch nghi cú b iu khin kinh in Hóy quan sỏt hỡnh 3.22a ca mt h lai cú b tin x lý m Nhim v iu khin c gii quyt bng b iu khin kinh in v cỏc thụng s ca b iu khin khụng c chnh nh thớch nghi H m c s dng iu ch tớn hiu ch o cho phự hp vi h thng iu khin V nguyờn tc, tớn hiu ch o l mt hm thi gian bt k v ph thuc vo nhng ng dng c th Mt cu trỳc c th ca h m lai cú b tin x lý m nh vy c biu din hỡnh 3.21b Hỡnh 3.22a - B iu khin m lai cú khõu tin x lý m PID Hỡnh 3.22b - H m vi b m cho tớn hiu ch o x S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 91 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 92 of 126 Luận văn Thạc sỹ 81 Chuyên ngành Tự động hoá Tớn hiu ch o x a vo h thng c iu ch qua b m Tớn hiu vo x c so sỏnh vi tớn hiu y ca h thng v sai lch E cựng o hm DE ca nú c a vo u vo b lc m to mt lng hiu chnh x, tớn hiu ch o ó c lc cú giỏ tr x + x Tỏc dng ca b lc m ton b h thng l lm cho h thng cú c tớnh ng tt hn v nõng cao kh nng bn vng ca h cỏc thụng s h bin i b2 H m lai Cascade Mt cu trỳc m lai khỏc c biu din hỡnh 3.23, ú phn bự tớn hiu iu chnh u c ly t b iu khin m Hỡnh 3.23 - Cu trỳc h m lai Cascade Trong trng hp h thng cú cu trỳc nh trờn thỡ vic chn cỏc i lng u vo ca h m ph thuc vo tng ng dng c th Tt nhiờn cỏc i lng thng c s dng lm tớn hiu vo ca h m l tớn hiu ch o x, sai lch E, tớn hiu y cựng vi o hm hoc tớch phõn ca cỏc i lng ny V nguyờn tc cú th s dng cỏc i lng khỏc ca i tng cng nh s dng cỏc nhiu xỏc nh c b3 iu khin cụng tc thớch nghi bng khúa m iu khin theo kiu chuyn i khõu iu khin cú tham s v cu trỳc phự hp vi im lm vic ca i tng ũi hi thit b iu khin phi cha ng tt c cỏc khõu cú cu trỳc v tham s khỏc cho tng trng hp ( Hỡnh 3.24 ) H thng s t chn khõu iu khin cú tham s phự hp vi i tng iu khin cụng tc chuyn i v trớ chn khõu iu khin phự hp c thc hin bng khúa m S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 92 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 93 of 126 Luận văn Thạc sỹ 82 Chuyên ngành Tự động hoá Hỡnh 3.24 - Chn b iu khin thớch nghi bng khúa m Thụng thng thỡ cỏc khõu iu khin c dựng trng hp ny l cỏc khõu cú cu trỳc nh nhng tham s khỏc Khỏc vi vic chnh nh thụng s thớch nghi cỏc h t chnh, cỏc thụng s õy c chnh nh cng qua cụng tc chuyn i u im chớnh ca h thng ny l cỏc b iu khin lm vic c lp vi nhau, vy cú th kim tra tớnh n nh ca h ng vi tng trng hp riờng bit Cỏc i lng vo ca h m c xỏc nh theo tng ng dng c th 3.2.5.5 Tng hp h iu khin m lai khụng thớch nghi cú b iu khin kinh in Nh ó phõn tớch phn 1.1.2 v phn 2.1.6 ta thy hm truyn t l khụng n nh cú tớnh phi tuyn cao, vic xỏc nh trc thụng s ca l rt khú khn, vy, bn lun ny, em xut phng phỏp dựng b iu khin PID kt hp vi b iu khin m Ta thit k b iu khin m bao gm mt bin trng thỏi m u vo v mt bin m u Mi bin ny li c chia thnh nhiu giỏ tr m (Tp m con) S giỏ tr m trờn mi bin c chn ph ht cỏc kh nng cn thit cho kh nng iu khin l ln nht ch cn mt s ti thiu cỏc lut iu khin m S dng cụng c Toolbox Fuzzy Logic v Simulink ca phn mm Matlab xõy dng b iu khin m lai Cụng c ny cho phep ngi s dng thit k iu khin m nhanh chúng, chớnh xỏc v cho phep xut kt qu vựng Workspace tin hnh mụ phng bng cụng c Simulink ca Matlab S phõn b ca cỏc hm liờn thuc ca u vo : S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 93 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 94 of 126 Luận văn Thạc sỹ 83 Chuyên ngành Tự động hoá Hỡnh 3.25 - S phõn b cỏc giỏ tr m ca bin vo Hỡnh 3.26 - S phõn b cỏc giỏ tr m ca bin * Lut iu khin v lut hp thnh Lut hp thnh c xõy dng trờn c s nguyờn lý hp thnh MAX MIN Hỡnh 3.27 Quan sỏt tớn hiu vo ca b iu khin m lai S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 94 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 95 of 126 Luận văn Thạc sỹ 84 Chuyên ngành Tự động hoá * Gii m Gii m cú th c thc hin theo cỏc phng phỏp im trng tõm, phng phỏp trung bỡnh hay phng phỏp cc i Do xỏc nh ca cỏc giỏ tr m u l liờn thụng nờn ta s gii m theo phng phỏp trng tõm Giỏ tr rừ x c xỏc nh theo phng phỏp im trng tõm nh cụng thc: x0 x. B (x)dx S B (x)dx S Trong ú: S l xỏc nh ca m B S dng phn mm Matlab mụ phng h iu khin m, õy ta tin hnh theo hai bc: * Mụ phng b iu khin m: Vic xõy dng b iu khin m da trờn cụng c Fuzzy ca phn mm Matlab Cỏc hm liờn thuc ca cỏc giỏ tr m cỏc bin vo v c chn nh trờn hỡnh: 3-25 v 3-26 Hỡnh 3.28 - Quan h vo ca b iu khin m 3.3 Mụ phng cỏc b iu khin ó thit k 3.3.1 Mụ phng vi b iu khin PID Ta s dng b chnh lu hỡnh cu pha cú kCL=1.57, TCL=0.0017 S mụ phng : S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 95 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 96 of 126 Luận văn Thạc sỹ 85 Chuyên ngành Tự động hoá Hỡnh 3.29 S mụ phng vi b PID kinh in Kt qa mụ phng: Hỡnh 3.30 - Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x ca t cú s dng b PID kinh in Vi b thụng s ca b iu khin PID: Kp = 10, Ki = 100, Kd = 0.5 Ta thy h thng cú ỏp ng khỏ nhanh, thi gian xỏc lp ngn v khụng cú sai lch tnh 3.3.2 Mụ phng vi b iu khin nõng cao S mụ phng: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 96 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 97 of 126 Luận văn Thạc sỹ 86 Chuyên ngành Tự động hoá t Hỡnh 3.31 S mụ phng h cú s dng h iu khin m lai F-PID Hỡnh 3.32 - Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x cú s dng h iu khin m lai F-PID cú th so sỏnh thy c u im ca b iu khin nõng cao ta cú th quan s mụ phng v cỏc kt qu trờn cựng mt th nh sau: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 97 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 98 of 126 Luận văn Thạc sỹ 87 Chuyên ngành Tự động hoá Hỡnh 3.33 - S mụ phng h cú s dng b PID kinh in v h iu khin m lai F-PID Hỡnh 3.34- Kt qu mụ phng chuyn v theo phng x cú s dng b iu khin PID kinh in v h iu khin m lai F-PID S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 98 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 99 of 126 Luận văn Thạc sỹ 88 Chuyên ngành Tự động hoá KT LUN Ni dung chng ny ó hon thnh c mt s nh sau : Hon thnh vic thit k v mụ phng h thng cú s dng b iu khin PID kinh in v b iu khin m lai vi h truyn ng khụng tip xỳc cú s dng b treo t tớnh T kt qu mụ phng trờn phn mm Matlab, ta rỳt c kt lun: Nu dựng b iu khin PID thỡ chớnh xỏc cng nh thi gian quỏ t kt qu khụng cao Nhng s dng b PID kt hp vi b iu khin m thỡ thi gian quỏ m bo yờu cu t ra, cht lng h thng tt hn iu ny c th hin qua cỏc im sau: Thi gian ỏp ng Vi b iu khin PID kinh in 0.07s Vi b iu khin m lai F-PID 0.07s Thi gian quỏ 0.45 s 0.3s quỏ iu chnh 23% 5% Cỏc thụng s c trng iu ny th hin c u im ca b iu khin m lai F-PID so vi b iu khin kinh in PID S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 99 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 100 of 126 Luận văn Thạc sỹ 89 Chuyên ngành Tự động hoá KT LUN V KIN NGH * KT LUN Sau mt thi gian lm lun vn, tỏc gi ó hon thnh lun tt nghip c giao vi ni dung: Nghiờn cu h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh C th lng cụng vic tỏc gi ó thc hin nh sau: Nghiờn cu tng quan v h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh: + Khỏi nim t: Cu to, nguyờn lý lm vic v ng dng ca t + Tng quỏt v h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh + Cu trỳc c trng ca mt h thng truyn ng ng c c trang b cỏc t tớnh Phõn tớch cỏc tớnh cht iu khin ca b treo t tớnh, cỏc nguyờn tc iu khin T ú, a mụ hỡnh tng quỏt ca h truyn ng Mụ phng h truyn ng bng phn mm Matlab- Simulink c trng hp h cú s dng b iu khin PID kinh in v b iu khin m lai FPID - Kim nghim cho thy b iu khin m PID thc thi tt hn b iu khin PID tuyn tớnh truyn thng Cú th thy rng s phỏt trin mnh m ca k thut vi x lý v cụng ngh thụng tin hc nh tc mỏy tớnh rt ln, cu hỡnh cao v c bit l cỏc phn mm ng dng h tr ó m kh nng ng dng cú hiu qu vic iu khin i tng Vic nghiờn cu v phỏt trin ca ti ch dng li vic mụ phng kim tra trờn mỏy tớnh cha kim nghim bng b iu khin thc t õy chớnh l gi ý cho hng i ca ti * KIN NGH S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 100 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 101 of 126 Luận văn Thạc sỹ 90 Chuyên ngành Tự động hoá Sau õy l mt s xut v hng nghiờn cu tip theo trờn c s tha k nhng kt qu nghiờn cu ca lun vn: Trong mt h thng t treo chp hnh cú nhiu nguyờn nhõn dn n tr cú th xy tr cú th nhng nguyờn nhõn sau: + Tụn thõt st lừi st chp hnh + Trờ t thụng theo dũng in , nguyờn nhõn l dũng in xoỏy (dũng in phucụ) + Bóo ho in ỏp b iu khin dũng in + ỏp ng tn s b gii hn ca b iu khin dong iờn + ỏp ng tn s sensor b gii hn + Phn t tr bc nht ca mt in tr v mt t tr ca cun dõy v.v Tu thuc vo ng dng , mt vai s nhng im ny cú th gõy nhng nghiờm trng n h thng nh hng ca tr mt h thng t treo l quan trng, nú cú th lm hng (phỏ hu) tớnh n nh ca mt h thng treo Bi vy, cn nghiờn cu khc phc cho nhng nh hng trờn hng nghiờn cu tip theo Kho sỏt h vi chuyn dch ng thi v y theo c hai phng x v y, s nh hng ca nhiu ph ti v tỏc ng xuyờn cheo hai phng ln Hon thin h thng s dng b iu khin m lai v tin hnh ỏp dng mụ hỡnh thc nghim kim chng lớ thuyt Thit k v ng dng b iu khin m lai chnh nh tham s b iu khin PID cho h thng Tớch hp b iu khin PID, b iu khin m lai, b iu khin m lai chnh nh tham s b iu khin PID vo h thng Tỏc gi hy vng lun ny cú th lm nn tng cho nhng ti tip theo, tng bc khai thỏc v hin thc hoỏ ng dng vic s dng b treo t tớnh iu khin quỏ trỡnh núi riờng v cụng nghip núi chung Mt ln na tỏc gi xin trõn thnh cm n thy giỏo PGS.TS Nguyn Nh Hin mt s bn ng nghip v Khoa o to Sau i hc S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 101 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 102 of 126 Luận văn Thạc sỹ 91 Chuyên ngành Tự động hoá Thỏi Nguyờn, ngy 30 thỏng nm 2009 Tỏc gi Trn Th Thanh Nga S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 102 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 103 of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá TI LIU THAM KHO * Ting Vit [1] Nguyn Nh Hin; Bựi Chớnh Minh (2007); iu khin phi tuyn thớch nghi v bn vng h truyn ng ni khp mm, Tp Khoa hc & Cụng ngh cỏc trng i hc k thut, H Ni [2] Nguyn Nh Hin,Bựi Chớnh Minh, [2007] Thit k b iu khin phi tuyn bn vng cho h truyn ng ni khp mm, Tp Khoa hc & Cụng ngh cỏc trng i hc k thut, H Ni [3] Nguyn Nh Hin, Li Khc Lói(2007), H m v n ron, Nh xut bn khoa hc t nhiờn v cụng ngh, H Ni [4] Phan Xuõn Minh, Nguyn Doón Phc (2006), Lý thuyt iu khin m, Nh xut bn Khoa hc v K thut, H Ni [5] Nguyn Phựng Quang (2006), Matlab Simulink dnh cho k s iu khin t ng, nh xut bn Khoa hc v K thut, H Ni [6] Hong Minh Sn (2006), iu khin quỏ trỡnh, nh xut bn Bỏch khoa- H Ni * Ting Anh [7] Akira Chiba, Tadashi Fukao,Osamu Ichikawa, Masahide Oshima, asatsugu Takemoto and David G Dorrell, Magnetic Bearings and Bearingless Drives [8] A Hamler et al., Passive magnetic bearing, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272276 (2004) 23792380 [9] B Lu et al., Linear parameter-varying techniques for control of a magnetic bearing system, Control Engineering Practice 16 (2008) 11611172 [10] Chen, K.-Y et al., A self-tuning fuzzy PID-type controller design for unbalance compensation in an active magnetic bearing, Expert Systems with Applications (2009), doi:10.1016/j.eswa.2008.10.055 [11] C Colin Roberts, The multiple attractions of magnetic bearings, World pumps December 2006, 0262 1762/06 [12].G-R Duan and D Howe, Robust Magnetic Bearing Control via Eigenstructure Assignment Dynamical Compensation, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol 11, No 2, 2003, pp 204-215 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 103 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 104 of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá [13] H.-Y Kim, C.-W Lee, Design and control of active magnetic bearing system with Lorentz force-type axial actuator, Mechatronics 16 (2006) 1320 [14] I.S Cade et al., Rotor/active magnetic bearing transient control using wavelet predictive moderation, Journal of Sound and Vibration 302 (2007) 88103 [15] J Shi et al., Synchronous disturbance attenuation in magnetic bearing systems using adaptive compensating signals, Control Engineering Practice 12 (2004) 283 290 [16] J.Y Hung et al., Nonlinear control of a magnetic bearing system, Mechatronics 13 (2003) 621637 [17] Marjan Golob, Boris Tovornik, Modeling and control of the magnetic suspension system, ISA Transactions 42 (2003) 89100 [18] M.O.T Cole et al., Towards fault-tolerant active control of rotormagnetic bearing systems, Control Engineering Practice 12 (2004) 491501 [19] T.M Lim, D Zhang, Control of Lorentz force-type self-bearing motors with hybrid PID and robust model reference adaptive control scheme, Mechatronics 18 (2008) 3545 [20] Z Gosiewski, A Mystkowski, Robust control of active magnetic suspension: Analytical and experimental results, Mechanical Systems and Signal Processing 22 (2008) 12971303 ****************************** S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 104 of 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... ngành Tự động hoá t chn t treo t treo t treo Stator t chn Rotor t treo Rotor Stator (a) (b) t treo t treo Stator t treo t treo Rotor Rotor t chn (d) (c) Hỡnh 1.7 - Nhng bin i h treo tỏc... tớnh hp dn ca b treo t tớnh cn phi n gin, trng lng nh, r tin 1.1.2 Gii thiu tng quỏt v h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh Vic s dng h truyn ng khụng tip xỳc s dng b treo t tớnh l mt... http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 19 of 126 Luận văn Thạc sỹ Chuyên ngành Tự động hoá Cm t treo t chn Cm t treo y1 y2 z x2 x1 123 123 1234 Hỡnh 1.4 - Truyn ng khụng tip xỳc 1.1.5 Cu trỳc