XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG

XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG V- 1 Mục đích và ý nghĩa Trong qúa trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn hoặc do nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống có thể bị mất ổn định. Tính ổn định của hệ thống là tính hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi sau một khoảng thời gian nào đó hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi sai lệch đầu vào thay đổi. Xét ổn định cho hệ thống là xem hệ thống có ổn định hay không dựa vào các tiêu chuẩn ổn định. Từ đó ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt được các yêu cầu mong muốn. Dựa vào đặc tính tĩnh của hệ thống ta thấy rằng các phản hồi âm dòng và âm tốc độ luôn có xu hướng làm ổn ddịnh hệ thống . Chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc tính cơ cứng nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này, trong vùng này chỉ có phản hồi âm tốc độ tác dụng . Sơ đồ khối của hệ thống lúc này được biểu diễn trên hình 5-1 N - W Đ W BĐ K TH K HC K TG - ϒ U CĐ HÌNH 5-1 v-2 xét ổn định của hệ thống Hàm truyền của hệ thống là: W K K K K W K K K K W TH TG HC BD D TH TG HC BD D = + . . .1 γ Trong đó: W BĐ = K BĐ / (1 + T BĐ P ) là hàm truyền của bộ biến đổi. T BĐ = 1 / 2qf là hằng số thời gian của bộ biến đổi. q là tần số xung chỉnh lưu. q = 3 f = 50 Hz là tần số lưới. T BĐ = 1 / (2.3.50) = 3,33 . 10 -3 s + Điện cảm phần ứng động cơ được tính: L ư = ϒU đm / (P.I đm .n đm ) = 5,7.220/ (1,2.9.1600) = 0,0566 H ϒ =5,7 là hệ số cấu tạo của động cơ . L ư ∑ =L CK + L CK1 + L ư = 125 + 200 + 56,6 = 381,6 mH T ∋ = l ∑ / R ∑ = 381,6 / 2,92 = 0,13 s T GD R K s W K T T P T P W K T P T T P T P K P P P M t B D D M E M P BD M E M = = = = + + ⇒ = + + + + = + + + − − − 2 2 2 2 2 7 3 4 2 4 375 9 55 0 75 2 92 7 8 375 9 55 0 0372 1 1 1 621504 159 5810 49 5810 40510 4662 28 . . , . , . , .( , ) . , , ( ) ( )( ) , . , . . , γ Trong đó:W Đ Là hàm truyền của động cơ R t Là điện trở tổng R t = R ∑ K =K TG K TH K HC K BĐ K Đ Là hệ số khuyếch đại của hệ thống . T E = T ∋ Lập bảng Raox: 159,58.10 -7 405.10 -4 49,58.10 -4 4662,28 389,99 4662,28 Ta thấy các số hạng trong cột thứ nhất của bảng Raox đều dương, như vậy hệ thống đã ổn định. VI - 3 hiệu chỉnh hệ thống Ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống theo đặc tính biên độ Lôgarit . Muốn vậy trước hết ta đưa hệ thống về phản hồi âm một đơn vị (Hình 5-2) n W 0 1/ϒ U CĐ - W K T P T T P T P W K T P T P T P BD M E M 0 2 0 2 1 2 2 1 1 1 2 1 = + + + = + + + γ γ ξ . ( )( . ( !)( Với T 2 = T BĐ = 3,33.10 -3 s ω 2 = 1/ T 2 = 300 rad/s ⇒ lgω 2 = 2,4771 dec T T T M E 1 3 69 5510 = = − , . s ω 1 = 1/ T 1 = 14,38 ⇒ lgω 1 = 1,1577 dec 20lgϒK = 73,37 ξ = T T M E 4 0 267 = , HÌNH 5-2 Từ các số liệu trên ta vẽ được đặc tính L 0 là đặc tính biên độ - lôga của hàm W 0 * Tiến hành xây dựng L m là dặc tính biên độ - logarit mong muốn dựa trên các chỉ tiêu chất lượng động: δ max ≤ 30% T max ≤ 0,3 (s) Từ chỉ tiêu δ max ≤ 30% theo giáo trình tự động điều chỉnh, tra đường cong xác định tần số cắt ω c ta có: T C max = 4π ω Với điều kiện T max ≤ 0,3 (s) ⇒ ω c = 13π. Từ ω c = 13π kẻ đường có độ nghiêng - 20db/dec. Vùng trung tần của L m giới hạn bởi ω 2 và ω 3 = ω c 2 / ω 2 = 5,559 rad/s ⇒ lgω 3 = 0,745. Từ điểm ω 3 vừa xác định trên L m kẻ đường nghiêng -20db/dec , đường này cắt L 0 tại ω 4 và vùng hạ tần của L m là ω ÷ ω 4 . Vùng tần số cực thấp của L m trùng với L 0 . Bằng tính toán hình học ta tính được: ω 4 = 0,22 rad ⇒ lgω 4 = - 0,656 Từ ω 2 kẻ đường nghiêng -60 db/dec , vùng tần số lớn hơn ω 2 là vùng cao tần của L m Qua L 0 và L m ta xác định được L hc = L m - L 0 Từ đặc tính ta viết hàm hiệu chỉnh: W T P T P T P T P hc = + + + + 1 1 1 1 1 4 2 3 1 2 ( ) ( )( ) ( ) Từ đây ta đưa ra hai loại khối hiệu chỉnh như sau: + Khối thứ nhất là một khuyếch đại thuật toán kết hợp với tụ điện - điện trở Hàm truyền của khối hiệu chỉnh này là: W u u K T P T P P r v R = = + + 1 1 1 2 Với K R = R 3 / R 5 và T 1 = R 2 C ; T 2 = (R 2 + R 3 )C Loại này hiệu chỉnh cho dạng: T 1 < T 2 LGω 4 0 LGω 3 LGω 1 LGω C LGω 2 LGω 20LGK -40DB/DEC -20 DB/DEC L HC HÌNH 5-3: Đặc tính biên độ - logarit + Khối hiệu chỉnh thứ hai la các điện trở kết hợp với tụ điện: W K T P T P P R = + + 1 1 1 2 Với K R = R 4 / (R 4 + R 5 ) ; T 1 = R 5 C 1 T 2 = R 4 R 5 C 1 / (R 4 +R 5 ) Loại này hiệu chỉnh cho các hàm có: T 1 > T 2 C 1 R 5 R 4 U V U R Hình 5-4: Khối hiệu chỉnh 2 Như vậy để tạo hàm W hc ta dùng ba khâu hiệu chỉnh , hai khâu giống nhau có dạng khối thứ nhất thực hiện hàm truyền W T P T P hc 1 1 2 4 2 1 1 = + + ( ) ( ) Chọn C = 47µF ⇒ R 2 = 1,478 KΩ ; R 3 = 95,2 KΩ W T P T P hc2 3 2 1 1 = + + Chọn C 1 = 1µF ⇒ R 5 = 179,8 KΩ ; R 4 = 1,086 KΩ Trong sơ đồ nguyên lý ta tạo ra khâu hiệu chỉnh thứ nhất và thứ hai nhờ hai IC của khối tổng hợp và khuyếch đại trung gian. Sơ đồ mạch hiệu chỉnh như hình vẽ. 1µ 179,8K 5 1K - + R 25 U R - + 1,49K 47µF 95,2K 1,49K 47µF 95,2K R 29 R 44 U CĐ -ϒN Hình 5-5: Sơ đồ mạch hiệu chỉnh Khi mắc thêm khâu hiệu chỉnh thứ ba hệ số khuyếch đại của hệ thống bị giảm đi là: K R R R R = + = + 4 3 4 1 0186 1 018 179 8 0 00563 , , , , (lần) Do đó khâu tổng hợp và khuyếch đại trung gian phải tính toán sao cho hệ số khuyếch đại của hai khâu này và khâu thứ ba phải đảm bảo: K TG = K TH K KĐ K R = 4000 Từ đây ta chọn được: R 29 = 100 Ω ; R 25 = 63,7 Ω. * Khảo sát đặc tính quá độ bằng máy tính Ứng dụng mô hình matlab khảo sát quá độ cho mô hình cấu trúc sau đây 1199,62 66,4 1+ 0,00033 P 0,342 1+ 0,13 P [...]... 0,1282 0,0075 _ _ n Ud Ucđ V- 4 xét ổn định lại hệ thống Hàm truyền của hệ thống hở mong muốn sau khi hiệu chỉnh là: Whmm = K(T2 P + 1) (T2 P + 1) 2 (T4 2 P 2 + 2.0,26 T4 P + 1) Ta có các đặc tính tần số pha - loga là: ϕ 1 = −actg 2 ωξT4 1 − ω 2 T4 2 ϕ2 = - 2arctgωT2 ϕ3 = arctgωT3 Từ đây ta vẽ được các đường đặc tính ϕω cộng các đặc tính lại ta được đường ϕhω của hệ Qua đặc tính ϕω ta thấy: trong phạm... α thay đổi ⇒ điện áp chỉnh lưu thay đổi ⇒ tốc độ động cơ thay đổi theo Điện áp chủ đạo được điều chỉnh nhờ biến trở R30 là vô cấp do đó tốc độ động cơ cũng được điều chỉnh vô cấp 2, khả năng han chế phụ tải Giả sử trong qúa trình làm việc tải của hệ thống tăng quá mức cho phép khi đó dòng phần ứng động cơ sẽ tăng quá mức cho phép, điều này là không cho phép Trong hệ thống có tính đến khả năng này... Lúc này điện áp chỉnh lưu của hai nhóm van là: Ud1 = Ud0 cosα1 > 0 Ud2 = Ud0cosα2 < 0 Động cơ sẽ quay theo chiều thuận phù hợp với chiều của Ud1 Còn bộ biến đổi hai làm việc ở chế độ nghịch lưu đợi VI - 2 nguyên lý làm việc của mạch điều khiển Mạch điều khiển của hệ thống truyền động ăn dao máy doa 2620B được thiết kế theo các yêu cầu kỹ thuật là: + ổn định và điều chỉnh tốc độ + Tự động han ché phụ... đường (-π) và một lần chuyển từ dưới đường (-π) lên phía trên, tức là số điểm chuyển đổi C+ = C- vì vậy hệ kín ổn định 20LGK -40DB/DEC -20 DB/DEC ω4 0 ω3 ωC ω2 ω -60DB/DEC ϕω ω 0 Hình 5-6 : tính Đặc tính biên độ - logarit (a) ,đặ PHẦN VI THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VI -1 nguyên lý làm việc của mạch động lực * Khi động cơ làm việc thuận: Đóng cầu dao CD cung cấp điện áp ba pha cho máy biến áp động lực... gia tác động làm giảm điện áp điều khiển ⇒ góc mở α có xu hướng tiến tới 900 làm cho điện áp chỉnh lưu giảm và dòng phần ứng sẽ không tăng quá lớn Mặt khác , khi điện áp chỉnh lưu giảm ⇒ tốc độ động cơ sẽ giảm (đủ nhỏ) lúc này khối cải thiện cất lượng động sẽ tác động tiếp tục hạn chế góc mở và dòng điện phần ứng sẽ được hạn chế nhỏ hơn mức cho phép, giá trị này là 18A 3, Quá trình đảo chiều động cơ... xác Xuất phát từ những yêu cầu này ta sẽ phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống theo từng yêu cầu 1,nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ Giả sử động cơ đang làm việc ở tốc độ đặt nào đó ở chiều quay thuận, lúc này tiếp điểm T đóng, Ucđ mang dấu dương khiến điện áp ra của khâu khuyếch đại trung gian IC3 có dấu dương và điện áp điều khiển sẽ có dấu dương Điện áp này sẽ làm cho nhóm van katốt... của tải, giả sử tải tăng khiến tốc độ động cơ giảm ⇒ ( Ucđ - ϒn) sẽ tăng ⇒ điện áp điều khiển sẽ tăng ⇒ góc mở α1 giảm ⇒ Ud1 tăng kéo tốc độ động cơ trở lại điểm làm việc yêu cầu Nếu tải giảm qúa trình diễn ra ngược lai Đó chính là nguyên lý ổn định tốc độ Chất lượng của qúa trình ổn định tốc độ được đánh giá qua chỉ tiêu: S* = 1,8 % Khi muốn thay đổi tốc độ ta điều chỉnh biến trở R 30 khi đó điện áp... chiều quay động cơ ta thay đổi đóng mở tiếp điểm T,N, tức là đảo chiều điện áp chủ đạo Giả sử T đang đóng và động cơ đang quay theo chiều thuận nếu ta đồng thời mở T và đóng N thì điện áp chủ đạo đảo từ dương sang âm ⇒ điện áp đầu ra của khâu khuyếch đại trung gian sẽ đảo dấu từ âm sang dương Tuy nhiên lúc này động cơ vẫn quay thuận nên khối cải thiện chất lượng động sẽ tham gia tác dụng làm cho động cơ... thuận nên khối cải thiện chất lượng động sẽ tham gia tác dụng làm cho động cơ được hãm tái sinh Khi tốc độ động cơ giảm dần thì diốt D 7 khoá lại khiến điện áp điều khiển của nhóm van anốt chung có giá trị dương ⇒ động cơ chuyển từ hãm tái sinh sang hãm ngược Khi n = 0 động cơ sẽ được tự động khởi động theo chiều ngược lại 4, Hãm dừng Muốn hãm dừng ta chỉ việc ngắt U cđ bằng cách mở các tiếp điểm T hoặc . XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG V- 1 Mục đích và ý nghĩa Trong qúa trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, . vậy hệ thống đã ổn định. VI - 3 hiệu chỉnh hệ thống Ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống theo đặc tính biên độ Lôgarit . Muốn vậy trước hết ta đưa hệ thống