thiết kế xấp xỉ liên tục×luận văn thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ×thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh vị trí động cơ dc servo hanrmonic rhs 176006×khâu điều chỉnh tốc độ động cơ dc servo harmonic rfs 326030×thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh tốc độ động cơ dc servo harmmonic rfs 32 3030×
LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần cơng nghệ thơng tin có bước nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển mới, ảnh hưởng đến hầu hết vấn đề xã hội cơng nghiệp Hòa phát triển đó, ngày nhiều nhà sản xuất ứng dụng họ vi sử lý mạnh vào công nghiệp, việc điều khiển sử lý đữ liệu Những hạn chế kỹ thuật tương tự sụ trôi thông số, làm việc cố điịnh dài hạn, khó khăn việc thực chức điều khiển phức tạp thúc đẩy việc chuyển nhanh công nghệ số Ngoài điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa Với vi sử lý, cấu trúc phần cứng dùng cho nhiều ứng dụng khác Tuy nhiên kỹ thuật sơ có nhược điểm sử lý tín hiệu rời rạc…, đồng thời tín hiệu tương tự có ưu điểm mà kỹ thuật số khơng có tác động nhanh liên tục Vì xu hướng điều khiển phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự Để vững kiến thức học việc nghiên cứu cần thiết sinh viên Bài tập lớn Mô “Điều khiển số” giúp em biết thêm nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Dưới hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Tiến em thực xong tập Do kiến thức hạn chế nên tập có nhiều sai xót, nên em mong nhận bổ xung thầy, cô bạn Chương Mô tả đối tượng điều khiển Đối tượng điều khiển động Động RH-14D 3002 hãng Harmonic Động thuộc dòng RH Mini series ldòng động thiếtkế nhỏ gọn ,truyền động xác ,mơ men lớn có gắn sẵn encoder * Các tham số động trình bày bảng 3.1 Kiểu chạy : Liên tục Kích thích : Nam châm vĩnh cửu Cách điện : lớp B Điện trở cách điện : 100M Ω Độ rung : 2.5g(5 … 400HZ) Shock : 30g (11ms) Bôi trơn : Dầu nhờn (SK-2) Nhiệt độ môi trường : ~ 40oC Độ ẩm môi trường : 20 ~ 80 % ( khơng ngưng tụ) Hình 3.1 Động RH-14D 3002 gắn trục vít me * Bảng thơng số động cơ: Thông số Công suất đầu Điện áp định mức Dòng điện định mức Momen định mức Tn Momen hãm liên tục Động RH-14D 3002 18,5 24 1,8 52 5,9 69 Đơn vị W V A In-Ib Nm In-Ib Dòng đỉnh 7,8 4,1 Nm A Tốc độ cực đại 174 20 50 In-Ib Nm rpm Hằng số momen 51 In-Ib/A Momen cực đại đầu 5,76 Hằng số B.E.M.F ( ảnh hưởng tốc độ đến tốc độ phần ứng Kb) Momen quán tính Nm/A 0,6 V/rpm 0,72 In-Ib-sec^2 Hằng số thời gian khí 81,6 7,0 kgm^2.10^3 msec Độ dốc đặc tính 11 In-Ib/rpm 1,2 Nm/rpm Hệ số momen nhớt 1,3 In-Ib/rpm Tỉ số truyền 1,5.5^-1.10 100 Nm/rpm 1:R Chương 2: Khảo sát đối tượng miền thơi gian liên tục 2.1 Xây dựng hệ phương trình tốn học động DC servo RH-14D 3002 Các tham số động : Ra = 2.7 La = 1.1mH Kt = 5.76 Nm/A Kb = 0.6 V/rpm Bf = 0.15 J=81.6e-3 Ta = La = 0.41 (ms) Ra Xuất phát từ phương trình động chiều - = = ( - + Ta có hệ phương trình động sau: Ea = Ke.w M = Kt.Ia w = ( M − Mc) J s + Bf Ra Ia = + Ta.s (U − Ea ) * Cấu trúc động mô tả sau: Từ hệ phương trình ta xây dựng mơ hinh động miền liên tục: * Đáp ứng tốc độ khơng tải sau: * Đáp ứng dòng điện khơng tải sau: * Đáp ứng có tải: Nhận xét: Tốc độ động thay đổi phụ tải thay đổi, khơng có khả tự ổn định tốc độ Dòng điện động khởi động tăng nhiều so với dòng định mức 2.2 Mơ hình động miền số >> G1=tf(1/Ra,[Ta 1]) Transfer function: 0.3704 -0.41 s + >> G2=tf(1,[J Bf]) Transfer function: 4.06 s + 0.15 >> Gopen=G1*Kt*G2 Transfer function: 2.133 -1.665 s^2 + 4.121 s + 0.15 >> Gclose=feedback(Gopen,ke) Transfer function: 2.133 -1.665 s^2 + 4.121 s + 1.43 >> Gz =C2d(Gopen,0.01,'zoh') >> Transfer function: 6.355e-005 z + 6.303e-005 z^2 - 1.976 z + 0.9755 Sampling time: 0.01 * Kết mô miền số Chương 3: Tổng hợp điều khiển số cho động 3.1 Thiết kế PID miền tương tự cho động DC servo Harmonic RH 14D-3002 Để điều khiển tốc độ động DC servo thông thường ta dùng hệ thống hai vòng điều chỉnh Tuy nhiên động DC servo harmonic RH 14D-3002 loại động cỡ nhỏ nên bỏ qua mạch vòng dòng Sử dụng Matlab ta tìm hàm truyền hệ: >>G1=tf(1/Ra,[Ta 1]; >>G2=tf(1,[J Bf]); >>Gopen=G1*Kt*G2; >>Gclose=feedback(Gopen,ke); >>Gk=zpk(Gk); Để thuận lợi cho trình diều khiển ta coi biến đổi khâu quán tính bậc với hăng số thời gian Tf=0.0001s Ta có: Kbd 0.0092 Gbd = Tf s + = 3.17.s + Để tổng hợp điều khiển tốc độ cho động ta bỏ qua sức từ động cảm ứng Khi hàm truyền động là: 0.37 = 0.41.s + = Vậy ta có hàm truyền mạch phần ứng sau: G(s) = Gdc Gbd = 0.0034 0.0092 0.37 = (3.17.s + 1).(0.41.s + 1) 3.17.s + 0.41.s + nên k = 0.0034; T1 =3.17 ;T2= 0.41 Áp dụng phương pháp tối ưu độ lớn ta tìm điều khiển tối ưu độ lớn PI: R(s) = (1+ T1 = 2kT = ) với Ta dùng máy phát tốc để phản hồi tốc độ Với hàm truyền máy phát tốc = Với = 0.004s, = =0.032 => = 3.2 Xấp xỉ điều khiển PI sang miền số R(s) = (1+ ) = 0.015(1+ ) Nên = 0.015, = 0.0001 Chọn T=0.01s Áp dụng xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật thành phần D theo khai triển chuỗi gần bậc ta có khâu điều chỉnh gián đoạn thiết kế xấp xỉ liên tục sau: = với = = 0.015; =- 3.3 Mơ hình mơ hệ liên tục gián đoạn * Mơ hình miền liên tục (1 - ) = 1.485 M_file lưu thông số mô phỏng: Ra=2.7 %Ohm Ta=0.41 %sec ke=0.6 %Nm/A Kt=5.76 %V/rpm Bf=0.15 Nm/rpm J=4.06 %kgm2 Mc=7.8 %momen can dinh muc Ua=24 %dien ap dinh muc Kft=0.032 Tft=0.004 Kbd=7.5 Tbd=0.0001 Kr=0.015 Tr=0.0001 G1=tf([1/Ra],[Ta 1]); G2=tf(1,[J Bf]); G3=G1*Kt*G2; Gdc= feedback(G3,Kb); Gbd=tf(Kbd,[Tbd 1]); Gr1=tf([Tr 1],[Tr 0]); Gr=Kr*Gr1; Gh=Gr*Gbd*Gdc; Gft=tf(Kft,[Tft 1]); Gk=feedback(Gh,Gft); * Kết mô tốc độ: * Nhận xét kết luận Các kết mô cho thấy đáp ứng miền số tương tự đáp ứng miền liên tục Điều khẳng định thuật toán cách thức xây dựng điều khiển số hồn tồn đắn xác Kết cho thấy việc chọn chu kì trích mẫu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng điều khiển hệ thống Chu kì trích mẫu khác cho đáp ứng khác Chu kì trích mẫu nhỏ cho phép ta thiết kế điều khiển có chất lượng cao Tuy nhiên khơng phải lúc ta lựa chọn chu kì trích mẫu nhỏ, điều phụ thuộc vào lực tính tốn thiết bị, tài ngun hỗ trợ thân hệ thống cần điều khiển Tài liệu tham khảo: [1] Hà Nội, Điều khiển số (Digital control) – Nguyễn Phùng Quang, giảng cho sinh viên đại học Bách Khoa 2007 [2] Matlab Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nguyễn Phùng Quang, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2006 ... Momen hãm liên tục Động RH-14D 3002 18,5 24 1,8 52 5,9 69 Đơn vị W V A In-Ib Nm In-Ib Dòng đỉnh 7,8 4,1 Nm A Tốc độ cực đại 174 20 50 In-Ib Nm rpm Hằng số momen 51 In-Ib/A Momen cực đại đầu 5,76... Nm/A 0,6 V/rpm 0,72 In-Ib-sec^2 Hằng số thời gian khí 81,6 7,0 kgm^2.10^3 msec Độ dốc đặc tính 11 In-Ib/rpm 1,2 Nm/rpm Hệ số momen nhớt 1,3 In-Ib/rpm Tỉ số truyền 1,5.5 ^-1 .10 100 Nm/rpm 1:R Chương... DC servo RH-14D 3002 Các tham số động : Ra = 2.7 La = 1.1mH Kt = 5.76 Nm/A Kb = 0.6 V/rpm Bf = 0.15 J=81.6e-3 Ta = La = 0.41 (ms) Ra Xuất phát từ phương trình động chiều - = = ( - + Ta có hệ