Thiết kế và mô phỏng hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng sơ đồ chỉnh lưu – động cơ một chiều - Bao cao đồ án tốt nghiệp chuyên ngành tự động hóa BKHN (5)

Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY DOA Ngày nay, các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, khí hóa có liên quan chặt chẽ tới điện khí hóa và tự động hóa Yếu tố điện tự động hóa cho phép đơn giản kết cấu khí của máy sản xuất, tăng xuất lao động, nâng cao chất lượng kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động Quá trình hiện đại hóa phát triển gắn liền với nhiều ngành nghề phát triển theo, đó có ngành công nghiệp gia công kim loại là ngành không thể thiếu Mà gắn liền với ngành này là các trang thiết bị điện – điện tử máy gia công kim loại đó có máy doa 1.1 Chức của máy doa Máy doa là loại máy thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại Đây là loại máy có thể gia công nhiều loại chi tiết khác tùy vào mục đích sử dụng, nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công:  Nguyên công doa: thường doa các lỗ hình côn trụ, các mặt phẳng vuông góc với có độ định tâm cao  Nguyên công tiện: lắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong, cắt mặt đầu, cắt ren…  Nguyên công khoan: cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể thực hiện máy doa, nguyên công này thường rất nặng nề  Nguyên công phay: phay mặt đầu, phăt mặt phẳng, phay mặt trong, phay mặt ngoài 1.2 Phân loại máy doa Máy doa có rất nhiều loại tùy vào yêu cầu ta có thể phân loại theo các cách sau:  Phân loại theo chức công dụng: - Máy khoan, khoét - Máy doa  Phân loại theo chuyển động: - Máy doa đứng: Dao quay theo phương thẳng đứng Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa - Máy doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang  Phân loại theo mức độ trang bị điện: - Loại đơn giản: thường đùng động không đồng bộ không có điều chỉnh tốc độ về điện - Loại trung bình: động không đồng bộ điều chỉnh bằng cách thay đổi số đối cực - Loại phức tạp: dùng động một chiều kích từ động lập điều khiển theo hệ kín  Phân loại theo lượng máy: - Loại nhỏ : trọng lượng máy nhỏ 10 tấn - Loại trung bình: trọng lượng máy từ 10 đến 100 tấn - Loại lớn: trọng lượng máy 100 tấn 1.3 Cấu tạo bên ngoài máy doa ngang 2620 Thân máy: là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ Ụ híni: nằm thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân máy Động trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ quá trình di chuyển được thực hiên nhờ trục chính hoặc động chạy dao Ụ rụh hịh: nằm thân máy có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động ăn dao hoặc bằng tay Bàn máy : được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang dọc, qua trái, qua phải Hình 1.1 Hình dạng bên ngoài máy doa ngang Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa Bệ máy Trụ sau Giá đỡ giữ trục dao Bàn quay: để gá chi tiết Ụ trục chính Trụ trước 1.4 Các truyền động bản của máy doa Truyền động chính là truyền động quay mâm gá dao Truyền động này được thực hiên nhờ động không đồng bộ (KĐB) rô to lồng sóc, thay đổi tốc độ nhờ cách thay đổi từ đấu sang tam giác và ngược lại Truyền động ăn dao: chuyển động tính tiến theo phương ngang hoặc chuyển động sang trái sang phải Phạm vi điều chỉnh tốc độ ăn dao D= 1500:1 lượng ăn dao điều chỉnh phạm vi (2mm/ph - 600mm/ph) Đặc tính cần có độ cứng cao, ổn định tốc độ < 10% Đặc tính cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%, hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác đảm bảo sự liền đợng với trùn đợng làm việc tự động Ngoài còn một số chuyển động phụ khác không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt, chúng cần thiết hiệu chỉnh máy, chuẩn bị gia công… ví dụ di chuyển dao hoặc phôi, nâng hạ các thanh… 1.5 Ví dụ hệ động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động một chiều Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đại điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hời âm tớc đợ Tớc đợ ăn dao được điều chỉnh phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph Di chuyển nhanh đầu dao với tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí Tớc đợ ăn dao được thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động của khuếch đại máy điện từ thông động là định mức, di chuyển nhanh đầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ thông động sức điện động của MĐKĐ là định mức Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa Hình 1.2: Sơ đồ hệ trùn đợng ăn dao máy doa 2620 MĐKĐ-Đ Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn 1CK và 2CK được cung cấp từ bộ khuếch đại điện tử hai tầng Tầng khuếch đại điện áp (đèn kép 1ĐT) và tầng hai tầng khuếch đại công suất (đèn 2ĐT và 3ĐT) Tín hiệu đặt vào tầng là: Uv1= Ucđ – γ.ω – Um2 (1.1) Trong đó: Ucđ - điện áp chủ đạo lấy biến trở 1BT; γω - điện áp phản hồi âm tốc độ động cơ, lấy FT Um2- điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc, lấy đầu của cuộn thứ cấp 2BO-2 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của 2BO (2BO-1) Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa nối tiếp với mạch R, C Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp vi phân 2B0-1 gồm hai thành phần tỷ lệ với tốc độ tỷ lệ với gia tốc của động Như vậy điện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỉ lệ với gia tốc và đạo hàm của gia tốc động Điện áp đặt vào tầng khuếch đại là Uv2 được xác định bằng biểu thức: Uv2 = Ur1 – Um1 (1.2) Trong đó: Ur1- điện áp đầu tầng 1, là điện áp rơi điện trở R8, R9 Um1- điện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang, được lấy hai cuộn thứ cấp 1BO-2 1BO-3; cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối tiếp mạch ngang của MĐKĐ  Nguyên lý làm việc: Khi điện áp chủ đạo bằng không, sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ cân bằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn 1ĐT là (IaP = IaT), điện áp rơi R8 và R9 bằng nhau, vậy điện áp tầng bằng không Ur1 = (IaP - IaT).R8 = (1.3) và tương tự dòng điện anôt hai đèn 2ĐT và 3ĐT bằng (Ia2 = Ia3), hai cuộn dây 1CK và 2CK có điện trở số vòng nhau, sức từ động của chúng tác dụng ngược chiều nên sức từ động tổng của KĐMĐ bằng không F∑ = F1CK – F2CK = (Ia2 – Ia3).W = (1.4) Khi RT = 1, → Ucđ > 0, sự phân cực của điện áp chủ đạo nên nửa đèn phải thông yếu nửa đèn bên trái của 1ĐT, điện áp R8 lớn điện áp R9, điện áp của tầng có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh 2ĐT tức Ia3 > Ia2 hay I2CK > I1CK sức từ đợng F∑ có dấu tương ứng với chiều quay tḥn của động Tốc độ động lớn hay bé tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo  Khâu phản hời âm dòng điện có ngắt: Lợi dụng tính chất của MĐKĐ là có dòng điện phần ứng, điện áp của sẽ giảm tác dụng của phản ứng phần ứng Mạch phản hồi âm dòng điện có ngắt gờm có c̣n bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT Khi dòng điện phần ứng nhỏ nhỏ dòng điện ngắt (Iư< Ing), sụt áp cuộn bù nhỏ điện áp biến trở 2BT(U0); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện cuộn bù hoàn toàn tương ứng Chương 1: Giới thiệu chung về máy doa với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ Với giả thiết Ib = Iư sức từ đợng của c̣n bù sẽ là: Fb = Ib.Wb = Iư.Wb Khi Iư > Ing ta có Ub > U0; van 1V thơng, x́t hiện dòng điện phân mạch I1V và dòng điện cuộn bù sẽ giảm một lượng: Ib = Iư – I1V Mức độ bù giảm và kết quả điện áp của MĐKĐ giảm nhanh dòng điện phần ứng tăng làm cho dòng điện phần ứng được hạn chế Trong trường hợp này, sức từ động của MĐKĐ là: F∑ = F12 + Fb - Fd = F12 + (Iư – I1V).Wb – Iư.Wb = F12 – I1V.Wb (1.5) Trong đó: F12 – stđ của hai cuộn 1CK 2CK Fb = Ib.Wb - sức từ động của cuộn bù Fd = Iư.Wb - sức từ động dọc trục được bù đủ Iư < Ing Từ công thức F∑ ta thấy: Iư > Ing sức từ động của MĐKĐ bị giảm một lượng (Ilv.Wb) Như vậy có thể coi sức từ đợng tởng của MĐKĐ được sinh hai cuộn 1CK - 2CK F12 cuộn bù Wb với sức từ động (I1V.Wb) ngược chiều sức từ động F12 Chương 2: Thiết kế mạch động lực CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO MÁY DOA NGANG 2620 Hệ thống ăn dao máy doa 2620 có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác Như chương chúng ta đã đã được tìm hiểu qua về hệ truyền động Máy điện khuếch đại- động một chiều (MĐKĐ-Đ) Tuy nhiên ta thấy hệ truyền động khá cồng kềnh và để thực hiện nó thì chi phí khá đắt Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đó có các linh kiện bán dẫn ngày càng được phát triển và sử dụng rộng rãi thay thế dần các thiết bị điện tử cũ giúp đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng cũng về kinh tế Chính vì thế phương án thay thế cho hệ truyền động MĐKĐ-Đ là hệ thống chỉnh lưu – Động một chiều (T-Đ) 2.1 Hệ truyền động chỉnh lưu –động một chiều 2.1.1 Giới thiệu chung hệ chỉnh lưu- động một chiều Hệ truyền động chỉnh lưu – động một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều phụ tải Điện áp một chiều tải không được lý tưởng điện áp của ắc quy mà có chứa thành phần xoay chiều với mợt chiều Đầu của các sơ đồ chỉnh lưu được coi một chiều thực sự là điện áp đập mạch Hoạt động của mạch nguồn điện xoay chiều quyết định nhờ đó mà có thể thực hiện được chuyện mạch dòng điện giữa phần tử lực Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều ́u tớ: - Theo sớ pha có: Chỉnh lưu pha, chỉnh lưu pha - Theo sơ đồ nới có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu hình cầu, chỉnh lưu hình tia - Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển Chương 2: Thiết kế mạch động lực 2.1.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ chỉnh lưu – động một chiều Trong đó: - Đ: động một chiều - CL: bộ biến đổi điện áp gồm các van bán dẫn có điều khiển, có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều cấp cho động - TH&KĐ : Khâu tổng hợp và khuếch đại trung gian có nhiệm vụ tổng hợp điện áp chủ đạo và tín hiệu phản hồi - ĐK: Phát tín hiệu điều khiển mở các van bán dẫn của bộ biến đổi - Ud : điện áp chiều sau đã chỉnh lưu cấp cho động Nguyên lý hoạt động Giả sử với sơ đồ ta chỉ điều chỉnh tốc độ động bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng đặt vào động và khâu phản hời chỉ có khâu phản hời âm tớc đợ âm dịng có ngắt Khâu tởng hợp khuếch đại chỉ sử dụng vi mạch, tín hiệu vào khâu gờm có tín hiệu chủ đạo Ucđ tín hiệu phản hời Uph, tín hiệu âm dịng có ngắt Khi hệ thớng ban đầu đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp, lúc động vẫn chưa làm việc Đưa vào hệ thống một điện áp đặt ứng với một tốc độ đó của động cơ, thông qua khâu tổng hợp khuếch đại mạch phát xung sẽ xuất hiện các xung đưa đến bộ điều khiển của bộ biến đổi Lúc này các van được đặt điện áp thuận sẽ mở Đầu của bộ biến đổi điện áp có điện áp Ucd đặt lên phần ứng của động làm cho động làm việc với điện áp chủ đạo Chương 2: Thiết kế mạch động lực Trong q trình làm việc, nếu mợt ngun nhân nào đó làm cho tốc độ động n giảm ta thấy Uđk = Ucđ - .n, nên n giảm   Uđk tăng ( giảm  Uđk tăng) n tăng tới điểm làm việc yêu cầu Khi n tăng quá mức cho phép trình xảy ngược lại, nên n tăng Uđk giảm ( tăng  Uđk giảm)   n giảm tới điểm làm việc yêu cầu Đây chính là qua trính ổn định tốc độ 2.1.3 Lựa chọn phương án đảo chiều đợng Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dịng theo một chiều chỉ điều khiển được chúng trạng thái mở, còn khóa theo điện áp lưới truyền động điện thực hiện khó khăn và phức tạp truyền động máy phát động Cấu trúc mạch lực cũng mạch điều khiển hệ truyền đợng T – Đ đảo chiều có u cầu an toàn cao và có lơgic điều khiển chặt chẽ Có nguyên tắc bản để xây dựng hệ truyền động T – Đ đảo chiều: - Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dịng kích từ đợng - Giữ ngun chiều dòng điện kích từ và đảo chiều dịng phần ứng đợng Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T – Đ đảo chiều có rất nhiều, song đều thực hiện theo nguyên tắc và ta đưa loại sơ đồ chính sau: Với nguyên tắc thứ nhất: Giữ ngun dòng điện phần ứng và đảo chiều dịng kích từ động Phương pháp này có ưu điểm giá thành rẻ và đơn giản nhất, song có nhược điểm thời hạn đảo chiều lớn bằng khoảng (0,5 - 2,5)s, (do hằng số thời gian của cuộn dây kích từ đợng khơng lớn) khơng đáp ứng được yêu cầu của truyền động Khi đảo chiều thì dòng điện phần ứng lớn sinh tia lửu điện chởi than, cở góp làm giảm t̉i thọ máy Với nguyên tắc thứ hai: Giữ nguyên dòng điện kích từ và đảo chiều dịng phần ứng đợng Phương pháp này có trường hợp sau: Đảo chiều dòng điện phần ứng cách sử ḍng tiếh điểm hơ Phương pháp này có ưu điểm vốn đầu tư nhỏ dễ điều chỉnh Tuy có thời gian đảo chiều nhỏ van không thể dưới 0,1s vì quá trình đảo chiều, phải đảm bảo thứ tự tác động nhất định hệ thống điều khiển truyền động điện Phát sinh 10 Chương 3: Thiết kế mạch mạch phát xung điều khiển - Khi t = t1: Xuất hiện xung vào làm Tr7, Tr8 mở bão hoà làm xuất hiện xung điều khiển - Khi t = t1 + tbh: Mạch từ BAX bị bão hoà, từ thông lõi thép bằng const nên mất xung cảm ứng W2 - Khi t = t2: Dòng điện sơ cấp về không làm xuất hiện xung âm dây quấn thứ cấp không đưa đến mạch G - K đã nói Như vậy thời gian làm việc của mạch từ BAX có ảnh hưởng rất lớn đến độ dài của xung điều khiển Khi tbh > txv thì độ dài xung điều khiển bằng độ dài xung vào Cịn trường hợp ngược lại, đợ dài xung điều khiển bằng thời gian bão hồ mạch từ của BAX Khâu truyền xung ta dùng máy biến áp xung có ưu điểm là: - Đảm bảo sự cách ly về điện giữa mạch lực mạch điều khiển bộ chỉnh lưu - Dễ dàng thực hiện việc truyền đồng thời các xung đến Tiristor mắc nối tiếp hoặc song song bằng cách dùng BAX nhiều cuộn thứ cấp - Dễ dàng phối hợp giữa điện áp nguồn cung cấp cho tầng khuyếch đại công suất xung và biên độ xung cần thiết cực điều khiển của Ti nhờ việc chọn tỷ số BAX hợp lý - BAX về bản kết cấu giống biến áp bình thường cơng śt nhỏ Hoạt đợng của BAX tương tự biến áp thờng với dòng điện khơng sin hoặc có thể xác định phi tún sẽ bằng khơng mạch từ bão hồ BAX có mạch từ rất chóng bão hồ, chỉ hoạt động thời gian ngắn 36 Chương 4: Tổng hợp bợ PID hiệu chỉnh hệ thớng CHƯƠNG TỞNG HỢP BỘ PID HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động an dao máy doa 2620 yêu cầu về phạm vi điều chỉnh tớc đợ cịn u cầu việc ởn định tớc độ làm việc Do nhiễu loạn, momen cản gia công hay nguyên nhân khác mà hệ thống trở nên mất ổn định Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định phù hợp với các yêu cầu của hệ truyền động ta cần xây dựng bộ điều khiển giúp hệ thông ổn định có nhiễu tác động Hình 4.1 Cấu trúc điều khiển động mạch vòng Trong đó Rw: Bộ điều khiển PID ổn định tốc độ Ri : Bộ điều khiển PID ổn định dòng điện BBĐ: bộ chỉnh lưu tiristor tia pha ĐC : động điện Wi,Ww là sensor dòng điện và tốc độ động E, Mc là nhiễu tác động 4.1 Mô hình toán học các thành phần bản hệ 4.1.1 Mô hình động Ta có sơ đồ thay thế động điện một chiều kích từ đợc lập sau: 37 Chương 4: Tổng hợp bộ PID hiệu chỉnh hệ thống Hình 4.2 sơ đồ thay thế động một chiều Xét dòng kích từ động không đổi (K dm =Cu = const ) Phương trình cân bằng điện áp phần ứng: Uư=E +RưIư+Lư 𝑑𝐼ư 𝑑𝑡 Laplace vế ta được 𝐼ư (𝑝) 1/𝑅ư = 𝑈ư(𝑝) − 𝐸(𝑝) 𝑇ư 𝑝 + Với 𝑇ư = (4.1) 𝐿ư 𝑅ư Phương trình chuyển động của hệ: 𝑀 − 𝑀𝑐 = 𝐽 𝐾𝜙𝐼(𝑝) − 𝑀𝑐 (𝑝) = 𝐽 𝑝 𝜔 𝑑𝜔 𝑑𝑡 (4.2) Từ phương trình (4.1) và (4.2)ta có mô hình động một chiều sau: Hình 4.3 Mô hình động một chiều Thay số J= 0,0278 Cu=Kϕ=1,57 Wb Lư=0,1 mH Rư=1,25 Ω Ta được: 38 Chương 4: Tổng hợp bộ PID hiệu chỉnh hệ thống 𝑆𝑖 (𝑝) = 1/𝑅ư 0.8 = + 𝑝 𝑇ư + 0,08𝑝 (4.3) Vậy cấu trúc động sau: Hình 4.4 Mô hình động máy doa 2620 4.1.2 Mô hình toán học bộ chỉnh lưu Hàm truyền đạt của bộ chỉnh lưu Tiristor tổng quát là: 𝑊𝐶𝐿 = 𝑈𝑑(𝑝) = 𝐾𝑐𝑙 𝑒 −𝑝𝜏 𝑈𝑑𝑘(𝑝) Với τ là thời gian trễ tia pha τ=3,33(ms) Suy 𝑊𝑐𝑙 = 𝐾𝑐𝑙 + 𝑝 𝜏 (4.4) Hệ số khuếch đại chỉnh lưu Kcl= tanφ=ΔUd/ΔUdk Coi hệ thống làm việc chế độ liên tục ta có Ud=Udo cosα Với Udo= 233,6(V) điện áp không tải chỉnh lưu α là góc điều khiển = (0- π/2) Ta có bảng : α π/18 π/12 π/6 π/4 π/3 π/2 Ud 230 225,6 202,3 165 116,8 𝜋 Mà lại có α= (1-Udk/Urc ) chọn Urc= 9v Ta có bảng sau α π/18 π/12 π/6 π/4 π/3 π/2 Udk 7,5 4,5 39 Chương 4: Tổng hợp bộ PID hiệu chỉnh hệ thống Từ bảng ta tìm được hệ sô khuếch đại bộ chỉnh lưu Kcl=Δud/ΔUdk=(230-116,8)/ (8-3)= 22,64 Vậythay vào (4.4) ta được mô hình toán học bộ chỉnh lưu là 𝑊𝑐𝑙 = 𝐾𝑐𝑙 1+𝑝𝜏 = 22,64 1+0,0033𝑝 4.1.3 Mô hình toán học khâu phản hồi dòng điện: 𝑊𝑖 = 𝑈𝑖(𝑝) 𝐾𝑖 = 𝐼𝑑 + 𝑃 𝑇𝑖 ( 4.5) Id : dòng vào động Ti hằng số thời gian phụ thược vào máy biến dòng ta lấy Ti=0.005 Ki hệ số truyền dòng điện Ki= Ui/Id Lấy Ui=10v Khi chế độ định mức Id=17,5 A Nên Ki= 10/17,5= 0,57 Vậy 𝑊𝑖 = 0,57 1+0,005𝑝 4.1.4 Mô hình toán học khâu phản hồi tốc độ 𝑊𝜔 = 𝑈𝜔 (𝑝) 𝐾𝜔 = 𝜔(𝑝) + 𝑇𝜔 𝑝 Tω hằng số thời gian bộ lọc lấy =0,005s Kω hệ số phản hồi tốc độ =Uω/ω động chế độ định mức ta có Uω=Uωmax=10 V ω=ωmax=125,66( rad/s) => Kω= 10/125,66= 0,08 Vậy mô hình toán học bộ phản hồi tốc độ là 𝑊𝜔 = 0,08 + 0,005𝑝 40 (4.6) Chương 4: Tổng hợp bộ PID hiệu chỉnh hệ thống 4.2 Tổng hợp bộ điều khiển mạch vòng dòng điện Sơ đồ cấu trúc điều khiển mạch vòng dòng điện Hình 4.5 Sơ đồ mạch vòng điều khiển dòng điện Trong đó Ri:Mô hình toán học bộ PID dòng điện Wcl= Wi= Si= 𝐾𝑐𝑙 = 22,64 1+𝑝 𝑇𝑐𝑙 1+0,033.𝑝 𝐾𝑖 1+𝑝.𝑇𝑖 1/𝑅𝑢 1+𝑝.𝑇𝑢 = = 0,57 1+0,005𝑝 0,8 1+0,08𝑝 mô hình toán học bộ chỉnh lưu Mô hình toán học bộ phản hồi dòng điện Mô hình toán học điện từ động Ta có Hàm truyền hệ thống là Soi(p)= 𝐾𝑐𝑙.𝐾𝑖/𝑅𝑢 (1+𝑝.𝑇𝑖)(1+𝑝.𝑇𝑐𝑙)(1+𝑝.𝑇𝑢) Vì Tcl Và Ti rất nhỏ so với Tư nên ta đặt Ts=Ti+Tcl=0,005+0,0033=0,0083 =>Soi(p)= 𝐾𝑐𝑙.𝐾𝑖/𝑅𝑢 (1+𝑝.𝑇𝑢)(1+𝑝.𝑇𝑠) Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul 𝐹𝑚𝑐 = 1 + 2𝜏 𝑝 + 2𝜏 𝑝2 (4.7) Để hàm truyền hệ F(p)=Fmc(p) thì 𝑅𝑖 𝑆𝑜𝑖(𝑝) = 𝐹𝑚𝑐 (𝑝) + 𝑅𝑖 𝑆𝑜𝑖(𝑝) =>Ri= 𝐹𝑚𝑐(𝑝) 𝑆𝑜𝑖(𝑝).[ −𝐹𝑚𝑐(𝑝)+1] Chọn Bộ Ri là bộ PI có dạng 𝑅𝑖 = 1+𝑇.𝑝 𝐾.𝑇𝑜.𝑝 Chọn 1+Tp= 1+Tư ( với Ts 𝐾𝑇𝑜 = 𝑅ư + 𝑇ư 𝑝 𝑅𝑖 (𝑝) = 2𝑇𝑠𝐾𝑐𝑙𝐾𝑖 𝑝 𝑅ư (4.10) Thay Tư= 0,08; Kcl=22,64; Ts= 0,0083; Rư= 1,25; Ki= 0,57 vào (4.10) ta tìm được bộ Ri là bộ PI có dạng: 𝑅𝑖 (𝑝) = + 0,08𝑝 0,17𝑝 (4.11) 4.3 Tổng hợp bộ điều khiển mạch vòng tốc độ Như tính toán mạch vòng dòng điện sau áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul có dạng: 𝐼(𝑝) 1 = 𝑈(𝑝) 𝐾𝑖 + 2𝑇𝑠 𝑝 + 2𝑇𝑠 𝑝2 Bỏ qua thành phần bậc cao suy 𝐼(𝑝) 1 = 𝑈(𝑝) 𝐾𝑖 + 2𝑇𝑠 𝑝 Ta có sơ đồ mạch vòng điều khiển tốc độ sau: 42 (4.12) Chương 4: Tổng hợp bộ PID hiệu chỉnh hệ thống Hình 4.6 Sơ đồ mạch vòng điều khiển tốc độ Đối tượng có hàm truyền 1 𝐾𝜙 𝐾𝜔 𝐾𝑖 𝐽 Sω(p) = (1 + 2𝑇𝑠 𝑝) 𝑝 (1 + 𝑇𝜔 𝑝) 𝐾𝜙 𝐾𝜔 𝐾𝑖 𝐽 Sω(p) = 𝑝(1 + (2𝑇𝑠 + 𝑇𝜔)𝑝 + 2𝑇𝑠𝑇𝜔 𝑝2 Vì Tω