a. Drawing a general diagram of a servo system for a 3axis CNC machine using DC servo motors. It is similar to the figure 2.1 in the lecture note (chapter 2) b. What are differences between semiclosed loop and fullclosed loop system? According to your diagram from (a), is it a openloop, semiclosed loop or fullclosed loop system? In many servo systems, a feedback system can be only established based on the information of servo actuator. This kind of control system is called a semiclosed loop. Otherwise, a full closedloop is a system that feedback information is obtained from a mechanism part According to the diagram, it is a semiclosed loop system because there are only feedback loops from the servo actuators. c. Express the advantages and disadvantages of a servo system using DC servo motors? Choose a reason that makes DC servo motors less common in industrial applications? Advantages: Smooth rotation at low speeds and capability of high speed applications (up to 5000 RPM). No power used at standstill: with no static loads on the motor, no current is required to hold position Wide variety of types available: being produced in many styles including very low inertia types for high dynamic applications. Closedloop control: high precision in trajectory control Disadvantages: Brush maintenance: limiting their use in clean rooms, and other environments where brush dust is not acceptable. Poor thermal performance: all the heat is generated in the rotor, from which the thermal path to the outer casing is very inefficient. Increased installed cost: the installed cost of a DC servo system is higher than that of a stepper due to the requirement for feedback components. The reason that makes DC servo motors less common in industrial applications is brush maintenance Bài 2: (4đ) a. Vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ bước lưỡng cực (bipolar)? Viết lưu đồ giải thuật điều khiển động cơ trên ở 2 chế độ “1 phase ON” và “2 phase ON”? Lợi ích của việc điều khiển “2 phase ON” là gì? 1 phase ON OUT1 + 0 0 + 0 0 + 0 0 OUT2 0 + 0 0 + 0 0 + 0 OUT3 0 + 0 0 + 0 0 + 0 OUT4 0 0 + 0 0 + 0 0 + Dựa vào bảng trên sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật 2 phase ON OUT1 + + + + + + 0 OUT2 + + + 0 + + OUT3 + + + + + + + OUT4 + + + + + Dựa vào bảng trên sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật Điều khiển “2 phase ON” giúp tăng moment lực của động cơ lên khoảng 30%40% so với “1 phase ON” a. Tìm hàm truyền mô tả mối quan hệ giữa ngõ ra và các ngõ vào? Trong đó: ; min; b. , tìm điều kiện của để hệ kín ổn định? Phương trình đặc trưng hệ kín: Xấp xỉ Taylor: Để hệ ổn định các hệ số phải cùng dấu Do là thời gian tích phân của bộ điều khiển nên . Vậy không tồn tại để hệ kín ổn định. c. Thiết kế bộ điều khiển PI hoặc PID khi giá trị đặt thay đổi? Trong đó: Sử dụng các phương trình (4.43) và (4.44) trong slide bài giảng, ta có là bộ điều khiển PI với các hệ số:
T R U IN G DAI HOC SIX PHAM KY THUAT t h A n h PHO HO CHI MINH KHOA CO KHI CHE TAO MAY BO MON CO DIEN TU* DAP AN HOC KY 1, NAM HQC 19-20 Mon: HE THONG TRUYEN DONG SERVO MS mon hoc: SERV424029 De so: 01; De thi co trang Thai gian: 75 phut Du&c phep sir dung tai lieu Dap an: Bail: a So1do ket noi bo dieu khien cho dong co1(0.75) Do dpng ca luang cue pha nen sir dung mach cau H tich hap (vi du: L298) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 P0 PI CONTROLLER P2 P3 H-Bridee IN OUT1 IN OUT2 IN OUT3 IN OUT4 H-Bridge b Tinh thoi gian delay (0.75) r r V van toe ban m ay 100 m m /s, ta tinh du g c van toe cua dong ca: o) = 600 (RPM) pps = rpm 600 360 x ppr — ~60~ 60 X 1.8 2000 = 2000 = 0.5 (ms) c Dua vao hinh cau a, ta co bang trang thai xuat xung cua bo dieu khien (0.75d) P3 P2 PI P0 HEX L H L H 0x05 H L L H 0x09 H L H L OxOA L H H L 0x06 So hieu: BM1/QT-PDBCL-RDTV Tinh so xung (0.75d) B an m ay di chuyen 200 m m tu a n g d u a n g vdi dong c a quay 20 vong G oc bu d c a - 1.8°, nen so xung de dong ca quay vong l a 200 (xung) Do do, tong so xung can thiet la 4000 xung SVviet giai thuat theo cac ket qua tren (Id) Bai 2: (43) C ho s a khoi bo dieu khien vi tri dong c a D C servo n h u hinh: a D oc encoder (0.5d) Do de khong y eu cau nen SV co the chon che x l , x2 hoac x4 G ia su chon x2, encoder co dQ p h a n giai N (CPR ) De dpc encoder che dp x2 ta su diing ngat ngoai, canh len (rising) va canh xuong (falling) Gia su dung ngat ngoai kenh 0, (EXTI0), ket noi vdi kenh A cua encoder Chuo'ng trinh (Id) EXTI0_Handler() { if ((rising)&(B==0) |(falling)&(B== 1)) count++; else count ; if (count>=2*N){ count=0; poscnt++; } else if (count0) b Platinum (Pt) is the most popular since it can be used for a wide temperature range and has excellent stability Therefore, it is suitable for industry applications c There are three types of wire configuration They are two-wire, three-wire and four-wire configurations In four- Four-wire configuration wire configuration: Advantage: the most accuracy compared to the others ADC Disadvantage: it needs a current source (more expensive) GV Võ Lâm Chương Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 1, NĂM HỌC 17-18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Mơn: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO Mã mơn học: SERV424029 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Đề số: 01; Đề thi có trang BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Thời gian: 60 phút Được phép sử dụng tài liệu Bài 1: (3đ) a Drawing a general diagram of a servo system for a 3-axis CNC machine using DC servo motors It is similar to the figure 2.1 in the lecture note (chapter 2) b What are differences between semi-closed loop and full-closed loop system? According to your diagram from (a), is it a open-loop, semi-closed loop or fullclosed loop system? In many servo systems, a feedback system can be only established based on the information of servo actuator This kind of control system is called a semiclosed loop Otherwise, a full closed-loop is a system that feedback information is obtained from a mechanism part Full-closed loop According to the diagram, it is a semi-closed loop system because there are only feedback loops from the servo actuators c Express the advantages and disadvantages of a servo system using DC servo motors? Choose a reason that makes DC servo motors less common in industrial applications? Advantages: - Smooth rotation at low speeds and capability of high speed applications (up to 5000 RPM) - No power used at standstill: with no static loads on the motor, no current is required to hold position - Wide variety of types available: being produced in many styles including very low inertia types for high dynamic applications - Closed-loop control: high precision in trajectory control Disadvantages: - Brush maintenance: limiting their use in clean rooms, and other environments where brush dust is not acceptable - Poor thermal performance: all the heat is generated in the rotor, from which the thermal path to the outer casing is very inefficient Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV - Increased installed cost: the installed cost of a DC servo system is higher than that of a stepper due to the requirement for feedback components The reason that makes DC servo motors less common in industrial applications is brush maintenance Bài 2: (4đ) a Vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển động bước lưỡng cực (bipolar)? Viết lưu đồ giải thuật điều khiển động chế độ “1 phase ON” “2 phase ON”? Lợi ích việc điều khiển “2 phase ON” gì? OUT IN H-Bridge IN OUT CONTROLLER OUT IN H-Bridge IN OUT phase ON OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 + 0 0 + - + 0 0 + + 0 0 + - + 0 0 + + 0 0 + - + 0 0 + + + - + + Dựa vào bảng sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật phase ON OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 + + + + - + + - + + + + + + - + + - + + + + - 0 + - Dựa vào bảng sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật Điều khiển “2 phase ON” giúp tăng moment lực động lên khoảng 30%40% so với “1 phase ON” Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV b Cho sơ đồ khối điều khiển tốc độ động DC servo hình: Để giảm ảnh hưởng việc tốc độ đặt thay đổi đột ngột nhạy với nhiễu tần số cao khâu D, ta sử dụng điều khiển PID sữa đổi sau: K s K U (s) K p E (s) D (s) I E (s) Ns s Viết giải thuật PID cho điều khiển số sử dụng phương trình trên? Tính sai số ek d k k Khâu P: u P k K pek Khâu I (sử dụng công thức tích phân lùi) u I k u I k 1 K I Tek T: thời gian lấy mẫu (s) Khâu D: k 1 u D (k ) K D k T D u f (k ) (1 )u D f (k 1) u D (k ) (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) (2.5) T ( 1) TN Sử dụng phương trình (2.1) đến (2.5) sinh viên viết lại lưu đồ giải thuật Với Bài 3: (3đ) Sử dụng giải thuật DS để nội suy cung trịn góc phần tư I, theo chiều kim đồng hồ (CW), R=6 a Lập bảng tính giá trị cần thiết theo lưu đồ giải thuật? b Vẽ kết chạy theo bảng câu a? c Tính sai số hình nội suy được? a D -2 -4 -2 D1 D2 D3 5 -11 -10 -7 -11 -11 -7 -10 -7 -2 -4 -2 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV X 11 13 Y -11 -11 -11 -9 -7 -5 -3 X 1 1 1 Y 0 1 1 Lưu ý: 17 14 14 13 13 13 -1 0 1 X =1 nghĩa tăng BLU theo trục X Y= nghĩa giảm BLU theo trục Y b 0 c 1 Diện tích ¼ cung trịn: S R 3.14 62 28.26 4 Diện tích hình nội suy được: S1 (2 6)4 28 S S 100% 0.9% Sai số nội suy S Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV ... HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 1, NĂM HỌC 17- 18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Mơn: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO Mã mơn học: SERV424029 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Đề số: 01; Đề thi có trang BỘ MƠN... HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 17- 18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Mơn: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO Mã mơn học: SERV424029 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Đề số: 01; Đề thi có trang BỘ MÔN... -9 -8 -5 -7 -5 d 9 15 12 d3 -8 -5 0 12 11 AY AY -9 -9 -9 -7 -5 -3 -1 1 11 11 11 */ 5 Y, 5 b ( Id ) S6 hieu: BM1/QT-PBBCL-RDTV Đáp án Điều khiển trình (PCTR421929), Đề 01, HỌC KỲ I, 20 17- 2018 Điểm