RHS 20 - 6007
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN SỐ Đề 43: Tên đề tài: Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh vị trí (góc quay) động cơ DC Servo Harmonic RHS 20-6007. Chương 1. Khái quát chung về động cơ DC servo Harmonic RHS 20-6007 1.1. Giới thiệu động cơ DC servo Harmonic RHS 20-6007 1.2. Mô hình toán của động cơ DC servo Harmonic RHS 20-6007 Chương 2. Xây dựng bộ điều khiển động cơ DC servo Harmonic. RHS 20- 6007 2.1. Mô phỏng động cơ trên miền thời gian liên tục. 2.2. Mô phỏng động cơ trên miền thời gian gián đoạn. 2.3.Tổng hợp bộ điều khiển vị trí. Chương 3. Mô phỏng hệ thống trên Matlab-Simulink. 3.1. Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh vị trí . 3.2. Mô phỏng và nhận xét. Chương 1. Khái quát chung về động cơ DC servo Harmonic RHS20- 6007 1.1. Giới thiệu động cơ DC servo Harmonic RHS20-6007. Hình 1.1: Động cơ RHS 17-3006 trong thực tế Động cơ RHS 20-6007 là động cơ một chiều do hãng Harmonic của Nhật sản xuất. Đây là động cơ được thiết kế nhỏ gọn, truyền động chính xác, momen lớn và có gắn sẵn encoder. Cấu tạo của động cơ servo: Hình 1: Cấu tạo động cơ servo 1, Động cơ ; 2, Bản mạch 3, dây dương nguồn ; 4, Dây tín hiệu 5, Dây âm nguồn ; 6, Điện thế kế 7, Đầu ra (bánh răng) ; 8, Cơ cấu chấp hành 9, Vỏ ; 10, Chíp điều khiển * Nguyên lý hoạt động: - Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn mà không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước Đối tượng điều khiển ở đây là động cơ Động cơ RHS 20-6007 của hãng Harmonic. Động cơ này thuộc dòng RFS - series (Sizes 20) là dòng động cơ được thiết kế nhỏ gọn, truyền động chính xác, mô men lớn và có gắn sẵn encoder. * Các tham số cơ bản của động cơ được trình bày trong bảng 1. Kiểu chạy : Liên tục Kích thích : Nam châm vĩnh cửu Cách điện : lớp F Điện trở cách điện : 100M Ω Nhiệt độ môi trường : -10 ~ +40 o C Nhiệt độ lưu trữ: -20 ~ +60 o C Độ ẩm môi trường : 20 ~ 80 % ( không ngưng tụ ) Độ rung : 2.5g (5 ~ 400HZ) Shock : < 30g (11ms) Bôi trơn : Dầu nhờn (SK-1A) Đầu ra : Mặt bích Bảng 1: Thông số động cơ Thông số Đơn vị Động cơ RFS 20-6007 Công suất đầu ra (sau hộp số) W 74 Điện áp định mức V 75 Dòng điện định mức A 1.9 Mômen định mức T N In-lb 104 Nm 12 Tốc độ định mức n N rpm 60 Mômen hãm liên tục In-lb 122 Nm 14 Dòng đỉnh A 6.2 Mômen cực đại đầu ra T m In-lb 495 Nm 57 Tốc độ cực đại rpm 80 Hằng số mômen (K T ) In-lb/A 91 Nm/A 10.5 Hằng số điện B.E.M.F ( ảnh hưởng của tốc độ đến sđđ phần ứng )(Kb) v/rpm 1.08 Mô men quán tính (J) In-bl –sec 2 205 Kgm 2 0.29 Hằng số thời gian cơ khí ms 9.2 Độ dốc đặc tính cơ In-lb/rpm 29 Nm/rpm 3.3 Hệ số momen nhớt ( Bf) In-lb/rpm 0.46 Nm/rpm 5.1e-2 Tỷ số truyền 1:R 50 Tải trọng hướng tâm lb 309 N RFS: 1400 Tải trọng hướng trục lb 309 N RFS: 1400 Công suất động cơ W 120 Tốc độ định mức động cơ rpm 3000 Điện trở phần ứng Ω 3.4 Điện cảm phần ứng mH 2.7 Dòng khởi động A 0.5 Dòng không tải A 0.8 2.2. Xây dựng hệ phương trình tính toán động học động cơ Servo RHS 20-6007 Các tham số cơ bản của động cơ: Ra = 3.4 Ω Ta= 0.81 La = 2.7 mH Kt = 10.5 Nm/A Kb = 1.08 V/rpm Bf = 0.051 J = 2.5 => Ta có (1) Chuyển sang miền Laplace ta có . . 1 ( ) . . . a a a a a a dc c dc t a b a s J s n U e i i R L M M i M K e K ω − = + = − = = (2) Có ( )*1/ 1 . a a a a a a a a s U e R L i T R T − = => = + Thay vào (2) ta được hệ phương trình sau : ( )*1/ 1 . 1 ( ) . . . a a a a a dc c dc t a b a s J s n U e R i T M M i M K e K ω − = + = − = = (5) Từ hệ phương trình trên,ta có cấu trúc của động cơ như sau : Hình 2.2 : Cấu trúc động cơ DC servo RHS 20-6007 Chương 2. Xây dựng bộ điều khiển động cơ DC servo Harmonic RHS20-6007 2.1. Mô phỏng động cơ trên miền thời gian liên tục. %Tham so dong co DC Ra = 3.4 Ta= 0.81 La = 2.7 Ke = 10.5 Kt = 1.08 Bf = 0.051 J = 2.5 % Mo phong dong co DC tren mien thoi gian lien tuc G1=tf(1/Ra,[Ta 1]) G2=Ke G3=tf(1,[J Bf]) Gopen=G1*G2*G3 Gclose=feedback(Gopen,Kt) step(Gclose*75) Hình 2.1: Đáp ứng tốc độ của động cơ trên miền thời gian liên tục 2.2. Mô phỏng động cơ trên miền thời gian gián đoạn. %Mo phong dong co DC tren mien thoi gian gian doan Gz1=c2d(Gclose,0.01)% Gian doan hoa voi chu ki trich mau 0.01s hold on step(Gz1*75,'r-') Hình 2.2: Đáp ứng tốc độ trên miền thời gian gián đoạn 2.3. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ. % Dung cong cu Rltool ta tim dc thong so bo dieu khien toc do Ri=tf([0.3328 1.668],[1 0]) Gspeed=Gclose*Ri Gclose2=feedback(Gspeed,1) step(Gclose2*30) . servo Harmonic RHS2 0- 6007 1.1. Giới thiệu động cơ DC servo Harmonic RHS2 0-6 007. Hình 1.1: Động cơ RHS 1 7-3 006 trong thực tế Động cơ RHS 2 0- 6007 là động. Harmonic RHS 2 0- 6007 1.1. Giới thiệu động cơ DC servo Harmonic RHS 2 0- 6007 1.2. Mô hình toán của động cơ DC servo Harmonic RHS 2 0- 6007 Chương 2. Xây dựng bộ điều