Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CễNG NGHIP đại học LUN VN THC S K THUT THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHẢN HỒI TRẠNG THÁI DÙNG BỘ LỌC KALMAN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG KHỚP NỐI MỀM Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Mã số : 605260 Ngƣời thực : NGÔ VIẾT SONG Cán HD khoa học : TS BÙI CHÍNH MINH THÁI NGUYÊN-NĂM 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự – Hạnh phúc ***** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PHẢN HỒI TRẠNG THÁI DÙNG BỘ LỌC KALMAN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG KHỚP NỐI MỀM Học viên : Ngô Viết Song Lớp : Cao học K11-TĐH Cán HDKH : TS Bùi Chính Minh CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Bùi Chính Minh BAN GIÁM HIỆU Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HỌC VIÊN Ngô Viết Song KHOA SAU ĐẠI HỌC http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tổng hợp cá nhân hướng dẫn TS Bùi Chính Minh tham khảo tài liệu liệt kê Tôi không chép cơng trình cá nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Người cam đoan Ngơ Viết Song Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan Danh mục đồ thị, hình vẽ Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan hệ truyền động khớp nối mềm 1.1 Giới thiệu 12 1.2 Khớp nối khớp nối mềm truyền động 13 1.2.1 Khớp nối 13 1.2.2 Khớp nối mềm 14 1.2.3 Phân loại khớp nối 16 1.2.4 Độ cứng chi tiết trục 17 1.2.5 Độ cứng khớp truyền động bánh 17 1.2.6 Độ cứng truyền động đai da bánh xích 18 1.2.7 Độ cứng thu gọn cấu truyền nhiều khớp nối 19 1.3 Hiện tượng cộng hưởng học truyền động có khớp nối mềm 20 1.4 Các giải pháp khắc phục tượng cộng hưởng học 24 1.4.1 Các giải pháp học 24 1.4.2 Các giải pháp điều khiển 26 1.5 Kết luận chương 26 Chƣơng 2: Các giải pháp điều khiển khắc phục tƣợng cộng hƣởng hệ truyền động khớp nối mềm 2.1 Mơ tả tốn học hệ truyền động nối khớp mềm 27 2.1.1 Mơ tả tốn học hệ truyền động nối khớp mềm 27 2.1.2 Xây dựng phương trình trạng thái hệ điều khiển khớp nối mềm 29 2.1.3 Ảnh hưởng Ks đến cộng hưởng học 31 2.1.4 Ảnh hưởng bs đến cộng hưởng học 33 2.1.5 Ảnh hưởng tỷ số mơ men qn tính tải qn tính động cơ: JL/JM 34 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động nối khớp mềm 35 2.3 Các giải pháp mặt điều khiển khắc phục tượng cộng hưởng 36 2.3.1 Bộ điều khiển PI 36 2.3.2 Lọc thông thấp 37 2.3.3 Lọc dải hẹp (notch) 38 2.3.4 Lọc trùng phương (bi-quad) 40 2.3.5 Hệ phản hồi mô men xoắn 41 2.3.6 Phương pháp dùng điều khiển biến thể PID 45 2.3.7 Phương pháp điều khiển phản hồi trạng thái dùng quan sát trạng thái 49 2.4 Kết luận chương 54 Chƣơng 3: Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman cho hệ truyền động khớp nối mềm 3.1 Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái LQR (Linear Quadratic Regulator - Bộ điều khiển bình phương tuyến tính) 55 3.1.1 Hệ thống điều khiển tối ưu 56 3.1.2 Xây dựng phương trình Riccati 57 3.2 Thiết kế quan sát trạng thái Kalman 60 3.2.1 Bộ quan sát trạng thái 60 3.2.2 Bộ lọc kalman 62 3.2.3 Thiết kế quan sát trạng thái Kalman cho hệ truyền động khớp nối mềm 66 3.3 Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái phương pháp tối ưu hàm mục tiêu dùng lọc Kalman (LQG- Linear Quadratic Gaussian) điều khiển khớp mềm 3.3.1 Giải thuật thiết kế LQG 69 3.3.2 Thiết kế điều chỉnh phản hồi trạng thái LQR sử dụng ước lượng trạng thái Kalman điều khiển khớp mềm 70 3.3.3Thực mô điều khiển thiết kế 75 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4 Kết luận chương 86 Chƣơng 4: Thiết kế hệ thí nghiệm thực mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 4.1 Thiết bị thí nghiệm PP400 88 4.2 Card NI6014 91 4.3 Thiết kế mạch lực mạch điều khiển 95 4.3.1 Thiết kế mạch lực 95 4.3.2 Thiết kế mạch điều khiển 98 4.4 Sơ đồ tổng thể thiết bị thí nghiệm 100 4.5 Các sơ đồ Simulink hệ thí nghiệm thực mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 101 4.5.1 Dùng PI để điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm 101 4.5.2 Bộ điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm 102 4.6 Kết luận chương 102 Kết luận kiến nghị 105 Phụ lục Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Nội dung Trang Chƣơng Hình 1.1 Khớp nối 13 Hình 1.2 Mơ tả khớp mềm 14 Hình 1.3 Các sai lệch khớp nối 14 Hình 1.4 Chi tiết trục 17 Hình 1.5 Truyền động bánh 17 Hình1.6 Truyền động đai, xích 18 Hình 1.7 Cơ cấu truyền động thu trục động 19 Hình 1.7a Sơ đồ thay khớp nối mềm 21 Hình1.7b Mơ hình thay hệ khớp nối mềm 21 Hình 1.8 Mơ hình tốn học khớp mềm 22 Hình 1.9 Đặc tính biên-pha hệ đối tượng khớp mềm 23 Chƣơng Hình 2.1 Mơ hình khớp mềm hệ thống khối 27 Hình 2.2 Mơ hình tốn học khớp mềm 28 Hình 2.3 Mơ tả tốn học đối tượng khớp mềm 30 Hình 2.4 Đặc tính biên- pha Ks thay đổi 32 Hình 2.5 Đáp ứng tốc độ động tải thay đổi Ks 32 Hình 2.6 Ảnh hưởng bs đến tượng cộng hưởng học 33 Hình 2.7 Đáp ứng tốc độ động tải thay đổi hệ số cản bs 34 Hình 2.8 Đáp ứng tốc độ động tải thay đổi tỷ lệ k=JL/JM 34 Hình 2.9 Cấu trúc điều khiển thơng thường cho khớp mềm 35 Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển khớp mềm dùng điều khiển PI thơng thường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nội dung Trang Hình 2.11 Đáp ứng độ tốc độ động tải dùng PI thông 37 thường Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc điều khiển khớp mềm dùng lọc 38 Hình 2.13 Đáp ứng tốc độ động tải dùng lọc thông 38 thấp(g=1000, Kp=0,0786; KI=0,6) Hình 2.14 Đáp ứng độ dùng lọc dải hẹp 39 (notch)( N R 83rad / s , 0,3 ) Hình 2.15 Đáp ứng tốc độ động tải dùng lọc bi-quard 40 (Kp=0,0393, i=0,6) Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý quan sát mô men xoắn 41 Hình 2.17 Sơ đồ hệ điều khiển phản hồi mơ men xoắn ước lượng 42 Hình 2.18 Điều khiển tốc độ khớp mềm sử dụng quan sát mômen 43 xoắn Ts kết hợp với lọc thông cao Hình 2.19 Đáp ứng độ tốc độ tải động sử dụng điều 43 khiển P kết hợp với phản hồi mơ men xoắn Hình 2.20 Hệ điều khiển phản hồi vi phân mô men xoắn 44 Hình 2.21 Đáp ứng tốc độ động dùng điều khiển phản hồi 45 đạo hàm mô men xoắn Hình 2.22 Bộ điều khiển I_P 45 Hình 2.23 Sơ đồ điều khiển khớp mềm điều khiển I_P 46 Hình 2.24 Đáp ứng tốc độ động tải sử dụng điều khiển I_P 47 Hình 1.25 Bộ điều khiển I_PD 47 Hình 2.26 Sơ đồ điều khiển khớp mềm điều khiển I_PD 48 Hình 2.27 Đáp ứng độ tốc độ động tải dùng điều khiển 49 I_PD Hình 2.28 Nguyên lý lọc Lueberger ước lượng trạng thái 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nội dung Trang Hình 2.29 Hệ thống điều khiển khớp mềm dùng quan sát trạng thái Luenberger 51 Hình 2.30 Sơ đồ quan sát Luenberger cho hệ thống khớp mềm 51 Hình 2.31 Đặc tính tốc độ động tải hệ thống khớp mềm dùng điều chỉnh phản hồi trạng thái dùng quan sát Luengberger 52 Hình 2.32 Sơ đồ hệ hệ truyền động khớp nối mềm dùng quan sát 53 Kalman Chƣơng Hình 3.1 Nguyên lý thiết kế điều khiển phản hồi âm trạng thái 57 Hình 3.2 Kết thiết kế điều khiển phản hồi âm trạng thái theo tiêu 59 chuẩn tối ưu hàm mục tiêu tuyến tính bình phương(LQ) Hình 3.3 Bộ quan sát hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái 61 Hình 3.4 Bộ quan sát trạng thái 61 Hình 3.5 Mơ hình quan sát Kalman 63 Hình 3.6 Mơ tả tốn học đối tượng khớp mềm 66 Hình 3.7 Sơ đồ quan sát trạng thái Kalman 67 Hình 3.8 Sơ đồ mơ lọc Kalman 68 Hình 3.9 Thiết kế điều khiển LQG 69 Hình 3.10 Bộ điều khiển LQG 71 Hình 3.11 Hệ điều khiển LQG để điều khiển hệ truyền động khớp nối 72 mềm Hình 3.12 Sơ đồ Simulink mô hệ thống điều khiển LQG cho hệ 76 truyền động khớp nối mềm Hình 3.13 Sơ đồ Simulink hệ truyền động khớp nối mềm 76 Hình 3.14 Sơ đồ Simulink mô lọc Kalman ước lượng trạng thái 77 Hình 3.15 Đặc tính tốc độ động thực tốc độ động quan sát 78 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nội dung Trang Hình 3.16 Đặc tính tốc độ tải thực tốc độ tải quan sát 78 Hình 3.17 Đặc tính mơ men xoắn thực mơ men xoắn quan sát 79 Hình 3.18 Đặc tính mơ men tải thực mơ men tải quan sát 80 Hình 3.19 Đáp ứng tốc độ tải tốc độ động hệ điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman theo tiêu chuẩn tối ưu hàm mục tiêu Hình 3.20 Sơ đồ hệ thống mơ khớp mềm dùng điều khiển PI 80 81 Hình 3.21 Đáp ứng tốc độ tải tốc độ động hệ điều chỉnh PI thông 82 thường Kp=0.0786; Ki=0.6; Hình 3.22a Bộ điều khiển PI thường 83 Hình 3.22b Bộ điều khiển phản hồi trạng thái LQG 83 Hình 3.23a Bộ điều khiển PI thường 83 Hình 3.23b Bộ điều khiển phản hồi trạng thái LQG 83 Hình 3.24a (=0,1; =1.35; =750; =1) 84 Hình 3.24b (=0,55; =1.35; =750 ; =1) 84 Hình 3.25a với (=0,55; =0.65; =750 ; =1) 85 Hình 3.25b với (=0,55; =1.35; =750 ; =1) 85 Hình 3.26a với (=0,55; =1.35; =300 ; =1) 86 Hình 3.26b với =0,55; =1.35; =750 ; =1) 86 Chƣơng Hình 4.1 Hệ truyền động PP400 89 Hình 4.2 Sơ đồ khối phần tử Card NI6014 92 Hình 4.3 Dạng counter 94 Hình 4.4 Sơ đồ mạch cầu băm xung áp chiều 95 Hình 4.5 Đồ thị điện áp động phương pháp băm xung đối xứng 96 Hình 4.6 Đồ thị điện áp động phương pháp băm xung không đối xứng (T4 ln mở T3 ln khố) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 http://www.lrc-tnu.edu.vn < 94 > - Không đệm: Dữ liệu truyền thẳng từ đệm máy tính xuống DAC, thời điểm truyền số Phương pháp chậm hơn, nhiên sử dụng tín hiệu cần truyền dạng trích mẫu theo thời gian, thời gian thực Cổng vào số (DIO) Card có kênh vào số: P0.(0,1 7) chuẩn TTL, điện áp vào bảo vệ Trong card có 10 đầu PFI (0 9) Tuỳ vào ứng dụng khác mà sử dụng đầu thành đầu chức cụ thể Điều tiết kiệm đầu vào cho ứng dụng khác Ví dụ đầu PFI3 chân vào đếm 1, PFI8 chân vào đếm 0, PFI1 chân đưa tín hiệu điện áp mẫu bên ngồi cho AI, PFI2 chân đưa tín hiệu Clock cho tần số chuyển đổi AI 4.3 Thiết kế mạch lực mạch điều khiển 4.3.1 Thiết kế mạch lực Card NI 6014 ghép nối với cổng PCI máy tính đưa tín hiệu điều khiển điện áp điều khiển, để điều khiển tốc độ động chiều phải thiết kế mạch lực mạch điều khiển bên + T3 T1 D1 E D3 M T2 D2 T4 D4 Hình 4.4 Sơ đồ mạch cầu băm xung áp chiều Điều khiển động chiều mạch băm xung áp chiều, sơ đồ cầu Mạch đảo chiều tốc độ động (hình 4.4) Đây sơ đồ mạch băm xung đảo chiều tốc độ động Để điều khiển mạch băm xung có hai phương pháp điều khiển: Đó phương pháp điều khiển đối xứng điều khiển không đối xứng Phương pháp điều khiển đối xứng: Trong phương pháp điều khiển cặp van (T1-T4) cặp van (T2-T3) thay đóng ngắt (hình 4.4) Điện áp tải có dấu +E –E, giá trị trung bình là: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 96 > t T T t 1 Ud= u ( t )dt = Edt Edt E(2 1) E(2 1) T0 T t0 T T0 Như vậy: Khi > 0,5 Ud>0 ; < 0,5 Ud Điện áp trung bình Ud= E Phương pháp cho phép giảm độ đập mạch dòng điện lần so với điều khiển đối xứng, dạng điện áp tốt Trong sơ đồ mạch lực thiết kế dùng vi mạch L298 tích hợp sẵn mạch cầu tranzito lưỡng cực Sơ đồ cầu van vi mạch L298 hình 4.7 RSh Hình 4.7 Sơ đồ cầu van vi mạch L298 Vi mạch L298 có sơ đồ cầu tranzito, cầu có chân chân điều khiển Trong vi mạch tích hợp sẵn mạch logic để đảm bảo không van nhánh cầu thông, điều để bảo vệ không bị ngắn mạch làm hỏng van Trong chân điều khiển có chân cho phép(enable), chân có logic "1" van điều khiển đóng mở chân điều khiển Điều khiển đối xứng: chu kỳ băm xung chân In1 In2 cầu van A (hoặc In3 In4 cầu van B) có xung ngược pha Điều khiển không đối xứng: Nếu chu kỳ băm xung có chân có xung, chân lại đặt mức logic( "0", "1") Thông số kỹ thuật vi mạch L298: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 98 > - Điện áp nguồn định mức cấp cho chân VS 46 V( tối đa 50V) - Dòng định mức qua van:2A;nếu nối song song cầu dịng định mức cho phép 4A - Điện áp nguồn nuôi mạch logic (VSS) : 4,5 7V - Mức logic điều khiển: "0": -0,3V 1,5V Mức "1": 2,3V VSS 4.3.2 Thiết kế mạch điều khiển Mạch tạo xung điều khiển Hình 4.8 Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển đóng mở van bán dẫn Trên mạch điều khiển hình 4.8 có thành phần: - Vi mạch LM3524D: Có nhiệm vụ tạo xung cưa với tần số xác định công thức: frc= 1,18 , với động servo chiều tần số băm xung yêu (VR R )C cầu lớn Tần số băm lớn tốc độ động êm, giảm rung đập mạch dòng điện Chọn C6 =10nF, với tần số băm xung frc =40kHz thì: VR2+R3=29,5k ; chọn R3=1k VR2 loại 100k chỉnh tinh - Điện áp cưa ra: chân số vi mạch LM3524D, tăng từ 0,8 đến 3,6V, C5 tụ 1nF bù điện áp, làm cho cưa tuyến tính - Khuếch đại thuật tốn LF351 làm nhiệm vụ so sánh tín hiệu điều khiển với tín hiệu cưa phát xung điều khiển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 99 > - Cách li quang 4N35 làm nhiệm vụ khuếch đại xung có tác dụng khâu đảo xung Chọn R4 = 470 R5 = 10 k - Điện áp điều khiển lấy từ máy tính đưa xuống qua đầu analog card NI6014 - Xung điều khiển sau khỏi chân cách li quang với đầu điều khiển chạy thuận nghịch(TN) từ máy tính xuống đến mạch logic tổ hợp để tạo xung đóng mở van Mạch logic tạo xung đóng mở van Hình 4.9 Mạch logic tạo xung đóng mở van Nếu muốn chạy thuận TN= '1' Chân In3 có xung chân In4 mức logic '1' Nếu muốn chạy ngược TN='0' Chân In3 có mức logic '1' chân In4 có xung Mạch thực tạo xung băm theo ngun tắc băm xung khơng đối xứng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 100 > 4.4 Sơ đồ tổng thể thiết bị thí nghiệm Máy Tính (Simulink) PCI bus Tốc độ phản hồi, dòng điện phản hồi Card NI6014 udk Mạch lực mạch điều khiển Điện áp đặt lên động Động cơ, khớp nối tải(PP400) encoder, Shun Hình 4.10 Sơ đồ khối hệ thí nghiệm thực mơ hình truyền động truyền động khớp nối mềm PP400 Máy tính giao tiếp với Card NI 6014 qua bus PCI, phần mềm SimulinkMatlab Tín hiệu đặt tốc độ đặt máy tính Tín hiệu đo tốc độ động cơ, tốc độ tải, dòng điện động Tốc độ động tải mã hoá encoder Tần số xung encoder tỷ lệ với tốc độ động Việc đo tần số xung thực đếm xung tích hợp Card NI6014 Dòng điện đo cách đo điện áp phản hồi điện trở Shun sau qua khâu khuếch đại Tín hiệu vào đầu AI Card NI614 chuyển thành tín hiệu số, đưa lên máy tính, làm tín hiệu vào cho lọc ước lượng trạng thái Vòng điều chỉnh tốc độ tính tốn máy tính thơng qua chương trình realtime workshop Simulink Đẩy tín hiệu điều khiển xuống Card, nhờ biến đổi DAC Card tín hiệu điều khiển đưa xuống dạng tương tự Tín hiệu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 101 > so sánh với tín hiệu xung cưa mạch điều khiển Qua khâu so sánh tín hiệu có dạng xung đóng mở van bán dẫn thực băm xung điện áp 4.5 Các sơ đồ Simulink hệ thí nghiệm thực mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 4.5.1 Dùng PI để điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm Hình 4.11 Sơ đồ Simulink điều chỉnh PI điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 102 > 4.5.2 Bộ điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm Sơ đồ Simulink điều khiển thực nghiệm 80 s Ki Constant Ki Analog Output Integrator2 Saturation Analog Output National Instruments PCI-6014 [auto] Constant1 Udk -K- To Workspace1 k1_q -K- wl_e wm k2_q -K- Kt Ts_e Analog Input k3_q To Workspace6 Analog Input Tm wm_e wm_e 0.01s+1 wl Transfer Fcn Out2 Counter Input1 To Workspace8 Subsystem1 National Instruments PCI-6014 [auto] Counter Input Scope2 0.01s+1 Transfer Fcn1 Out1 In1 wtb Clock t To Workspace Out2 Counter Input2 National Instruments PCI-6014 [auto] To Workspace2 Out1 In1 Tm National Instruments PCI-6014 [auto] Kalman_filter Counter Input -K- To Workspace3 Subsystem2 Hình 4.12 Sơ đồ Simulink hệ thí nghiệm thực điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman cho hệ truyền động khớp nối mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 103 > 4.6 Kết luận chƣơng Như chương trình bày cách biến thí nghiêm PP400 cho hệ truyền động khớp nối mềm thành thí nghiệm thực đa mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 Với thí nghiệm cho phép thí nghiệm giải thuật điều khiển khác nhau, phương pháp điều khiển khác sử dụng điều khiển PI, PID, hay quan sát Luenberger, lọc Kalman tiện lợi Tuy nhiên điều kiện, thiết bị, thời gian hạn chế nên chưa tiến hành thiết kế thực nghiệm để lấy kết so sánh đối chiếu phần mơ chương Vì điều kiện để thúc tác giả nghiên cứu sâu hơn, xây dựng hệ hoàn chỉnh để lấy kết thực Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 104 > KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Theo yêu cầu của đề tài , sau thời gian nghiên cứu tài liệu tổng hợp tài liệu tác giả hồn thành nội dung cơng việc cụ thể sau : Giới thiệu tổng quan hệ truyền động khớp nối mềm, trình bày thơng số hệ truyền động khớp mềm ảnh hưởng đến chất lượng Từ đưa giải pháp học để khắc phục giải pháp điều khiển để nâng cao chất lượng Tuy nhiên giải pháp chưa giải triệt để yêu cầu chất lượng đặt Vì chương hồn thiện việc thiết kế mơ điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman cho hệ truyền động khớp nối mềm với tiêu chuẩn tối ưu hàm mục tiêu Với ưu điểm phương pháp phản hồi trạng thái kết hợp với quan sát Kalman giúp quan sát hết tất đối tượng, ước lượng trạng thái tốc độ động cơ, tốc độ tải, mô men xoắn, ước lượng phản hồi mơmen tải Qua hạn chế số lượng sensor khắc phục tín hiệu mà sensor khơng đo Ngồi lọc Kalman xây dựng có tính đến tham dự nhiễu trình, nhiễu đo lường nên bền vững với nhiễu tốt quan sát khác Điều thể qua tiêu thời gian đáp ứng, thời gian độ, độ điều chỉnh, đặt biệt bám sát nhanh đối tượng thực đối tượng ước lượng hệ thống Đồng thời qua so sánh chất lượng điều khiển thiết kế với điều khiển PI thông thường cho hệ truyền động khớp nối mềm Và cách thay đổi thông số nhằm nâng cao chất lượng hệ thống nhằm tối ưu hàm mục tiêu Trên sở phần mô kết thu được, tác giả thiết kế hệ thống thí nghiệm thực mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 Để thực nghiệm so sánh với kết mô Tuy nhiên điều kiện thời gian, thiết bị hạn chế nên tác giả chưa hồn thành thí nghiệm thực, chưa tiến hành thí nghiệm thực để có kết so sánh với kết mơ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 105 > KIẾN NGHỊ - Xây dựng thí nghiệm thực mơ hình truyền động khớp nối mềm PP400 Tiến hành thí nghiệm thực với thuật tốn, giải pháp điều khiển dùng lọc Kalman, quan sát khác - Tiếp tục nghiên cứu thiết kế điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm có xét đến tính phi tuyến khớp nối mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 106 > TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Như Hiển, Bùi Chính Minh(2007), “ Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái phương pháp áp đặt cực cho hệ truyền động khớp nối mềm”, Tạp chí khoa học cơng nghệ,(Số 2) [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi(2002), Điều khiển tự động truyền động điện, NXB Khoa học - kỹ thuật [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền(2004), Truyền động điện, NXB Khoa học kỹ thuật [4] Nguyễn Thương Ngô (2005), Lý thuyết điều khiển tự động thông thường đại Q3 Hệ phi tuyến - Ngẫu nhiên, NXB Khoa học - kỹ thuật [5] Nguyễn Thương Ngô(2005), Lý thuyết điều khiển tự động thông thường đại Q4 Điều khiển tối ưu - điều khiển thích nghi [6] Nguyễn Doãn Phước(2007), Lý thuyết điều khiển nâng cao NXB Khoa học – kỹ thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Doãn Phước(2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học – kỹ thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Phùng Quang(2003), MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học - kỹ thuật, Hà Nội [9] Đỗ Sanh(2004), Động lực học máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Tiếng Anh [10] Benjamin C.Kuo (2000), Automatic Control Systems, [11] C M Johnson B.Sc C.Eng.M.i.Mech(1996), “An introduce to flexible couplings”, Technical Manager-Flexibox [12] George Ellis, “Cures for Mechanical Resonance in industrial servo drive”, A Danaher Motion Company, USA [13] George Ellis, Robert D Lorenz(2000), “Resonance load control methods for inductrial servo drives”, IEEE Industry Applications Society, Annual Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 107 > Meeting, Rome, Italy [14] Gloria Suh, Dae-Sung Hyun, Jung-ll Park, Ki-Dong Lee, Suk-Gyu Lee(2001), “Design of a pole placement controller for reducing oscillation and settling time in a two-inertia motor system.”, IECON-2001 [15] Gloria Suh, Dae-Sung Hyun, Jung-ll Park, Ki-Dong Lee, Suk-Gyu Lee “Design of a pole placement controller for reducing oscillation and settling time in a two-inertia motor system” [16] Hiromi Kawaharada, Ivan Godler, Tamotsu Ninomiya Hideki Honda(1996), “Vibration Suppression Control in 2-inertia System by Using Estimated Torsion Torque”, IEEE Transactions on Industrial electronics, Vol.43-1996 [17] Jonathan How(2001), Feedback control [18] Jun-Keun Ji Seung-Ki Sun.,”Kalman Filter and LQ Based Speed Controller for Torsional Vibration Suppression in a 2-Mass Motor Drive System [19] Jun-Keun Ji Seung-Ki Sun Dong-Choon Lee “LQG Basic Speed controlller for Torsional Vibration Suppression in 2-Mass Motor Drive System” [20] Koji Sugiura Yoichi Hori(1996), “Vibration Suppression in 2- and 3- Mass System Based on the Feedback of Imperfect Derivative of the Estimated Torsional Torque”, IEEE-1996 [21] Motion Village.com Mechanical Resonance [22] PT Design Magazine Mechanical Resonance Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn < 108 > Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... truyền động khớp nối mềm PP400 101 4.5.1 Dùng PI để điều khiển hệ truyền động khớp nối mềm 101 4.5.2 Bộ điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman điều khiển hệ truyền động khớp. .. pháp điều khiển khắc phục tượng cộng hưởng hệ truyền động khớp nối mềm Chƣơng 3: Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman cho hệ truyền động khớp nối mềm Chƣơng 4: Thiết kế hệ thí... pháp điều khiển phản hồi trạng thái dùng quan sát trạng thái 49 2.4 Kết luận chương 54 Chƣơng 3: Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái dùng lọc Kalman cho hệ truyền động khớp
Ngày đăng: 24/03/2021, 23:17
Xem thêm:
