Đang tải... (xem toàn văn)
RH 14D - 3002
Chương 1. Tổng quan về động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 1. Giới thiệu chung Động cơ DC servo RH-14D 3002 Đối tượng điều khiển ở đây là động cơ Động cơ RH-14D 3002 của hãng Harmonic .Động cơ này thuộc dòng RH Mini series là ldòng động cơ được thiết kế nhỏ gọn ,truyền động chính xác ,mô men lớn và có gắn sẵn encoder Hình 1.1: Động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 Tính năng của động cơ -Kiểu chạy : Liên tục -Kích thích : Nam châm vĩnh cửu -Cách điện : lớp B -Điện trở cách điện : 100M Ω -Độ rung : 2.5g(5 … 400HZ) -Shock : 30g (11ms) -Bôi trơn : Dầu nhờn (SK-2) - Nhiệt độ môi trường : 0 ~ 40oC -Độ ẩm môi trường : 20 ~ 80 % ( không ngưng tụ ) 2. Tham số động cơ Thông số Giá trị Công suất đầu ra 18.5 W U đm 24 V I đm 1.8 A M đm 5.9 NM M hãm 7.8NM I max 4.1 A M max 20 NM W max 50 rpm Hằng số mô men –Kt 5.76 Nm Mqt 81.6 Nm Hằng số thời gian cơ khí 7.6 msce Độ dốc đặc tính cơ 1.2 Nm/rpm Hệ số mô men nhớt 0.15 Nm/rpm Tỷ số truyền 100 (1:R) Tải trọng hướng tâm 392 N Tải trọng hướng trục 392 N P đc 30 W W đm 3000 rpm R ư 2.7 Ohm L ư 1.1 mH I kđ 0.43 A I kt 0.91 A Hằng số Kb 0.6 V/rpm 3. Tham số Encoder cua động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 Chương 2. Xây dựng mô hình điều khiển vị trí Động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 2.1.Cấu trúc điều khiển số vị trí động cơ -Fω và Fφ lần lượt là hàm truyền phản hồi tốc độ và vị trí -BBĐ Công Suất có chức năng biến đổi điện áp DC 0-5V thành 0-24V Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển số vị trí động cơ phản hồi tốc độ và vị trí từ Encoder Hình 2.2: Phồi vị trí bằng cách lấy tích phân tốc độ theo thời gian R phi R w BBĐ Công suất - F w F phi Phi R phi R w BBĐ Công suất - F w Tích phân Phi 2. Xây dựng hệ phương trình tính toán động học động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 Tham số chính: -Ra=2.7 -La=1.1mH -Kt=5.76 Nm/A -Kb=0.6 V/rpm -Bf=0.15 104 -J=81.6e-3 => 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 Hình 2.3 : Đặc tính tốc độ động cơ Hình 2.4 : Đặc tính dòng phần ứng động cơ 2.3. Xây dựng bộ điều khiển vị trí đông cơ Servo Harmonic RH 14D-3002 Để điều khiển vị trí động cơ DC servo thông thường ta dùng hệ thống ba vòng điều chỉnh ,Tuy nhiên động cơ DC servo RH-14D 3002 là loại động cơ cỡ nhỏ nên có thể bỏ qua mạch vòng dòng. Ta chọn : -Chu kỳ trích mẫu mạch tốc độ : Tw=0.001s -Chu kỳ trích mẫu mạch vòng vị trí : Tφ=0.1s Hình 2.6: Cấu trúc mạch vòng điều khiển vị trí 2.3.1. Xây dựng vòng điều khiển tốc đọ Ta coi bộ biến đổi công suất là khâu quán tính bậc nhất với : Tf=1/f với f=30kZ(Tần số băm xung) Hàm truyền bộ biến đổi công suất là : 0.0092 ( ) 1 3.333 005 1 bd bd s Tfs e s K G = = + − + =>Mạch vòng dòng điện có cấu trúc như sau : 2 2.133 ( ) 3.324 005 0.08166 1.43 dc s e s G s = − + + =>Hàm truyền đối tượng mạch vòng tốc đọ có cấu trúc sau : 3 1.963 ( ) 1.108 009 3.597 005 0.08171 1.43 ( ) dc Gsw s bd e e s s s G G s = = − + − + + Sử dụng công cụ SISO design của matlab=>xác định được hàm truyền đạt của vòng điều chỉnh tốc độ là. w 0.05( 0.08) ( ) 1 z s z G + = − Xấp xỉ luật PID sử dụng phương pháp hình thang cho thành phần I và phân thức sai bậc 2 cho thành phần D 1 2 3 1 0 1 2 3 ( ) ( ) ( ) 1 3 0 (1 ); 2 2 7 1 (1 ) 2 2 5 2 ; 2 3 ; 2 r r r r r U z z E z T Tv r Kr Tc T Tv T r Kr l T Tc Tv r Kr T Tv r Kr T z z z G z − − − − + + + = = − = + + = − + − = = − Cấu trúc : Hình 2.7. Mạch vòng tốc độ Mô phỏng hệ ta được : Hình 2.8. Hệ tọa độ cực và đáp ứng của hệ thống trên SISO design 2.3.2. Xây dựng bộ điều khiển vị trí Tổng hợp BĐK vị trí Rphi tương tự như các mạch vòng khác.Tuy nhiên cấu trúc của mạch vòng vị trí sẽ không có thành phần I mà chỉ là P hay PD Để đơn giản,ta coi BĐK vị trí là một khâu khuếch đại với hệ số k=400,thời gian lấy mẫu la T=0.1 s. Sừ dụng khối c2000lib,chọn khối c2000 PI controller ta được cấu trúc sau : Kết quả Mô phỏng : . cơ Servo Harmonic RH 14D- 3002 1. Giới thiệu chung Động cơ DC servo RH- 14D 3002 Đối tượng điều khiển ở đây là động cơ Động cơ RH- 14D 3002 của hãng Harmonic. Harmonic RH 14D- 3002 Chương 2. Xây dựng mô hình điều khiển vị trí Động cơ Servo Harmonic RH 14D- 3002 2.1.Cấu trúc điều khiển số vị trí động cơ -Fω và Fφ