Nghiên cứu và nâng cao chất lượng hệ truyền động nhiều động cơ trong dây chuyền in

VIỆT NAM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** -o0o - THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NGHI ÊN CỨU VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ TRONG DÂY CHUYỀN IN Học viên: Trần Ngọc Sơn Lớp: CHK9 Chuyên ngành: Tự động hoá Người HD khoa học: PGS - TS.Võ Quang Lạp Ngày giao đề tài: 01/05/2008 Ngày hoàn thành: 25/02/2009 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN TS Nguyễn Văn Hùng PGS - TS.Võ Quang Lạp Trần Ngọc Sơn Luận văn thạc sỹ MỞ ĐẦU Đất nước ta thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hố Việc nâng cấp dây chuyền máy sản xuất vấn đề quan trọng cấp thiết Nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm tăng suất lao động Hiện nay, dây chuyền in nhà máy cũ lạc hậu, nhập từ nước ngồi với thơng số dây chuyền không rõ ràng, hệ truyền động chủ yếu sử dụng điều khiển truyền thống Để nâng cao chất lượng dừng lại mạch vòng phản hồi nên chất lượng chưa cao đồng thời cịn có nhiều nhược điểm ảnh hưởng đên tính liên tục hệ thống dẫn đên lượng đầu dễ bị thay đổi Do vấn đề đặt làm để nâng cao chất lượng hệ thống Trên sở luận văn tìm h iểu, nghiên cứu ứng dụng phương pháp điều khiển mờ vào việc chỉnh định tham số điều chỉnh truyền thống thay điều chỉnh truyền thống mờ riêng vào hệ thống truyền động dây chuyền in có nước ta để nâng cao chất lượng hệ thống Điều khiển mờ giữ vai trò quan trọng hệ thống điều khiển đại, đảm bảo tính khả thi hệ thống, đồng thời lại thực tốt tiêu kỹ thuật hệ độ xác cao, độ tác động nhanh, tính bền vững ổn định tốt, dễ thiết kế thay đổi…Khác với kỹ thuật điều khiển truyền thống thơng thường hồn tồn dựa vào độ xác tuyệt đối thơng tin mà nhiều ứng dụng không cần thiết khơng thể có được, hệ điều khiển lơgic mờ áp dụng hiệu trình chưa xác định rõ hay khơng thể đo đạc xác được, trình điều khiển điều kiện thiếu thơng tin Chính khả điều khiển mờ giúp giải thành cơng tốn phức tạp, tốn mà trước khơng giải Sau năm học tập trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đào tạo tiếp thu kiến thức đại tiên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ tiến lĩnh vực tự động hoá Trước tốt nghiệp cao học, nhận đề tài: “Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ truyền động nhiều động dây chuyền in” Nội dung luận văn đưa chia làm chương: Chương I: Tổng quan hệ truyền động nhiều động dây chuyền in Chương II: Các phương án xây dựng hệ thống truyền động T-Đ cho dây chuyền in Chương III: Xây dựng sơ đồ cấu trúc tổng hợp hệ thống truyền động nhiều động dây truyền in Chương IV: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ để nâng cao chất lượng hệ thống dây chuyền in Tơi xin trân tr ọng bày tỏ l ịng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Võ Quang Lạp - người hướng dẫn tận tình giúp tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tơi xin trân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin trân thành cảm ơn Khoa sau Đại học, xin trân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi mặt để tơi hồn thành khố học Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2009 Người thực Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ Tên đề mục MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ NHIỀU ĐỘNG CƠ TRONG DÂY CHUYỀN IN 1.1 Đặt vấn đề: 1.1.1 Giới thiệu tổng quan máy in giấy offset 1.1.2 Giới thiệu tổng quan máy in vải 11 1.1.2.1 Xác định phụ tải động truyền động máy in vải 13 1.1.2.2 Sơ đồ điều khiển truyền động máy in vải 15 1.2 Những yêu cầu truyền động nhiều trục máy in 16 1.3 Đặc tính phụ tải 17 1.4 Hệ thống truyền động 18 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO 19 DÂY CHUYỀN IN 2.1.Đặt vấn đề 19 2.2 Hệ thống Tiristor - Động chiều kích từ độc lập 19 2.2.1 Mơ hình động điện chiều 19 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống T-Đ hệ thay đổi từ thông 24 (tải nhẹ) 2.2.2.1 Sơ đồ mắc song song 24 2.2.2.2 Sơ đồ mắc nối tiếp 25 2.2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống T- Đ hệ thay đổi điện áp 28 (tải nặng) 29 29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ 32 (α,β) 35 (α,β) 37 (α,β Rotor (d,q) 41 43 46 (d,q) CHƯƠNG III XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ TỔNG HỢP 51 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ TRONG DÂY CHUYỀN IN 3.1 Đặt vấn đề 51 3.2 Hệ truyền động máy in làm việc tải nặng 51 3.3 Hệ truyền động máy in làm việc tải nhẹ 53 3.4 Tổng hợp hệ thống 55 3.4.1 Tổng hợp hệ thống máy in hệ làm việc với tải nặng 55 3.4.1.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 56 3.4.1.2 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 57 3.4.1.3 Tổng hợp mạch vòng lực căng 59 3.4.2 Tổng hợp hệ thống máy in hệ làm việc với tải nhẹ 3.5 Tính tốn thông số hệ thống truyền động máy in sử dụng động điện chiều kích từ độc lập Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62 64 Luận văn thạc sỹ 3.6 Mô hệ truyền động phần mềm Matlap – Simulink 68 với việc sử dụng điều khiển PID 3.6.1 Mô hệ thống truyền động máy in làm việc tải 68 nặng 3.6.2 Mô hệ thống truyền động máy in làm việc với tải 72 nhẹ CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ 75 ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG MÁY IN 4.1 Đặt vấn đề 75 4.2 Các khái niệm 4.2.1 Tập mờ 75 4.2.1.1 Nhắc lại tập rõ 4.2.1.2 Tập mờ 4.2.2 Các phép toán tập mờ 78 4.2.3 Biến ngôn ngữ 79 4.2.4 Suy luận mờ luật hợp thành 79 4.3 Bộ điều khiển mờ 81 4.3.1 Cấu trúc điều khiển mờ 81 4.3.2 Mờ hoá 81 4.3.3 Giải mờ (defuzzyfier) 82 4.3.4 Khối luật mờ khối hợp thành 83 4.3.4.1 Các bước xây dựng luật hợp thành có nhiều 84 điều kiện 4.3.4.2 Thuật toán xây dựng luật hợp thành nhiều 85 mệnh đề hợp thành 4.3.5 Bộ điều khiển mờ tĩnh 86 4.3.6.Bộ điều khiển mờ động 86 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ 4.4 Chỉnh định mờ tham số điều khiển PID 88 4.4.1 Đặt vấn đề 88 4.4.2 Thiết kế điều khiển mờ 90 4.4.2.1 Xác định tất biến ngôn ngữ vào 90 4.4.2.2 Xác định tập giá trị cho biến vào 91 4.4.2.3 Xác định dạng hàm liên thuộc 92 4.4.2.4 Xây dựng luật điều khiển “ …thì…“ 93 4.4.2.5 Chọn luật hợp thành 95 4.4.2.6 Giải mờ 98 4.5 Mô hệ thống truyền động máy in làm việc tải nặng có 98 điều khiển mờ 4.6 Mô hệ thống truyền động máy in làm việc tải nhẹ có 105 điều khiển mờ Kết luận kiến nghị 113 Tài liệu tham khảo 115 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tự làm nghiên cứu không chép sử dụng kết người khác Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT M: Động điện chiều D~: Động xoay chiều ba pha CK: Cuộn kích từ Φ : Từ thơng kích từ FT: Máy phát tốc Ri ư: Bộ điều chỉnh dòng điện R ω : Bộ điều chỉnh tốc độ RT: Bộ điều chỉnhtrong mạch vòng đồng tốc T- Đ: Hệ truyền động Thyristor - Động điện chiều 10.BT- D~: Hệ biến tần - Động xoay chiều 11.K = KI.KM Φ : Hệ số tỷ lệ mạch vòng phản hồi dòng điện phần ứng: KI hệ số tỷ lệ dòng điện phần ứng;Km hệ số mô men động 12.PID: ( Proportional- Itergral- Derivative) Bộ điều khiển tỷ lệ tích phân đạo hàm 13.WCBIkt: Cảm biến lấy dịng điện kích từ 14.WR ω : Hàm số truyền điều chỉnh tốc độ 15.WIkt: Hàm truyền điều chỉnh dịng điện mạch vịng phản hồi dịng điện kích từ 16.WT: Hàm truyền chỉnh lưu cấp điện cho cuộn dây kích từ 17.WRT: Hàm truyền điều chỉnh mạch vòng đồng tốc 18.WĐ: Hàm truyền khâu điện từ động điện chiều 19.WCBI: Hàm truyền khâu cảm biến lấy tín hiệu dịng điện phần ứng động 20.WCB: Hàm số truyền máy phát tốc 21.WCBT: Hàm số truyền khâu lấy tín hiệu đồng tốc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU TRỤC TRONG MÁY IN 1.1 Đặt vấn đề Máy in có nhiều loại máy in vải, máy in giấy máy in kim loại có loại máy đơn giản trục máy in phức tạp nhiều trục Sau ta nêu vài loại máy in nhiều trục 1.1.1 Giới thiệu tổng quan máy in giấy offset Trong máy in offset thường bao gồm phận sau: Cấp mực Cấp Bộ phận vào giấy Chà mực Bộ phận kiểm soát giấy Bộ phận in Bộ phận giấy Chà nước Cấp nước Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc máy in Ở máy in cuộn cuộn giấy in tở để in nên cuộn lại mà phải cắt máy in Do giấy cuộn có khổ lớn nên sau cắt máy thường có phận gấp kèm theo Vì băng giấy tở từ cuộn giấy dang liên tục máy qua phận in nên máy in cuộn khơng có phận kiểm sốt giấy Nhưng lại có phận kiểm sốt băng giấy xem có bị đứt hay không Hiện máy in cuộn thực theo thứ tự in trước, cắt sau gấp Vì in máy in cuộn sản phẩm phải in hoàn chỉnh mặt hai mặt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... động hoá Trước tốt nghiệp cao học, nhận đề tài: ? ?Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ truyền động nhiều động dây chuyền in? ?? Nội dung luận văn đưa chia làm chương: Chương I: Tổng quan hệ truyền động. .. nhiều động dây chuyền in Chương II: Các phương án xây dựng hệ thống truyền động T-Đ cho dây chuyền in Chương III: Xây dựng sơ đồ cấu trúc tổng hợp hệ thống truyền động nhiều động dây truyền in. .. DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ TỔNG HỢP 51 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ TRONG DÂY CHUYỀN IN 3.1 Đặt vấn đề 51 3.2 Hệ truyền động máy in làm việc tải nặng 51 3.3 Hệ truyền động máy in làm việc tải nhẹ