Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC SERVO HARMONIC RH 14d 6002

Trong những năm gần đây công nghệ thông tin có những bước nhảy vọt, đặc biệt là sự ra đời của máy tính đã tạo cho xã hội một bước phát triển mới, nó ảnh hưởng đến hầu hết các vấn đề của xã hội và trong công nghiệp cũng vậy. Hòa cùng sự phát triển đó, ngày càng nhiều nhà sản xuất đã ứng dụng các họ vi sử lý mạnh vào trong công nghiệp, trong việc điều khiển và sử lý đữ liệu. Những hạn chế của kỹ thuật tương tự như sự trổi thông số, sự làm việc cố định dài hạn, những khó khăn của việc thực hiện chức năng điều khiển phức tạp đã thúc đẩy việc chuyển nhanh công nghệ số. Ngoài ra điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa. Với cùng một bộ vi sử lý, một cấu trúc phần cứng có thể dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên kỹ thuật số cũng có những nhược điểm như sử lý các tín hiệu rời rạc , đồng thời tín hiệu tương tự có những ưu điểm mà kỹ thuật số không có như tác động nhanh và liên tục. Vì vậy xu hướng điều khiển hiện nay là phối hợp cả điều khiển số và điều khiển tương tự.Để lắm vững những kiến thức đã học thì việc nghiên cứu là cần thiết đối với sinh viên. Vì vậy nhóm em được giao đề tài bài tập lớn “Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RH 14D6002.” Qua bài tập lớn đã giúp em biết thêm được rất nhiều về cả kiến thức lẫn kinh nghiệm. Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Tiến chúng em đã thực hiện xong bài tập này. Do kiến thức còn hạn chế nên bài tập còn có nhiều sai xót, nên chúng em mong nhận được sự bổ sung của các thầy, cô và các bạn. CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 14D60021.1. Giới thiệu động cơ Servo1.1.1. Tổng quan Điều khiển động cơ DC (DC Motor) là một ứng dụng thuộc dạng cơ bản nhất của điều khiển tự động vì DC Motor là cơ cấu chấp hành (actuator) được dùng nhiều nhất trong các hệ thống tự động (ví dụ robot). Điều khiển được DC Motor là ta đã có thể tự xây dựng được cho mình rất nhiều hệ thống tự động. DC servo motor là động cơ DC có bộ điều khiển hồi tiếp.Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng máy tính cho đến các mô hình máy bay, ô tô. Ứng dụng mới nhất cho động cơ servo là dùng trong Robot, cùng loại với các động cơ dùng trong mô hình máy bay và ô tô.1.1.2. Cấu tạo động cơ Servo DCDC Servo Motor có chổi than: loại động cơ này sẽ bao gồm 4 bộ phận chính đó là: stato, rotor, chổi than và cuộn cảm lõi. Hình 1. 1 Cấu tạo động cơ servo Hình 1. 2 Hình ảnh thực tế động cơ Server1.1.3 Nguyên lí hoạt độngRotor của động cơ là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và stator của động cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp nguồn theo một trình tự thích hợp để quay rotor.Nếu thời điểm và dòng điện cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào tần số và pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộn dây stator.Động cơ servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Khi đó bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác nhất. Bộ điều khiển servo.1.2. Thông số động cơ DC Servo Harmonic RHS 14D – 6002.Động cơ DC Servo Harmonic là loại động cơ bước nhỏ, được sử dụng trong công nghiệp, khả năng điều khiển chuyển động và momen xoắn với độ chính xác cao. Động cơ có hộp số cho momen xoắn cao, độ cứng xoắn cao và hiệu suất cao. Do đó mà nó được sử dụng trong các robot công nghiệp và tự động hóa.Thông sốĐơn vịRH 14D 6002Công suất đầu ra (sau hộp số)W20.3Điện áp định mứcV24Dòng điện định mứcA1.8Mômen định mức TNInlb28Nm3.2Tốc độ định mức nNrpm60Mômen hãm liên tụcInlb48Nm5.4Dòng đỉnhA5.4Mômen cực đại đầu ra TmInlb122Nm14Tốc độ cực đạirpm100Hằng số mômen (KT)InlbA26NmA2.92Hằng số điện B.E.M.F (ảnh hưởng của tốc độ đến sđđ phần ứng)vrpm0.30Mômen quán tính (J)Inblsec20.18Kgm2x10321.6Hằng số thời gian cơ khíms7.0Độ dốc đặc tính cơInlbrpm2.9Nmrpm3.2x101Hệ số giảm xóc nhớt (Bf)Inlbrpm0.31Nmrpm3.5x102Công suất định mứckWs0.51Hằng số thời gian nhiệtmin11Kháng nhiệt °CW2.8Tỷ số truyền1:R50Tải trọng hướng tâmlb58N392Tải trọng hướng trụclb88N392Công suất động cơW30Tốc độ định mức động cơrpm3000Điện trở phần ứngΩ2.7Điện cảm phần ứngmH1.1Dòng thời gian liên tụcms0.41Dòng khởi độngA0.43Dòng không tảiA0.89Độ chính xác của bộ truyền độngarcmin2.0Khả năng lặp lại của bộ truyền độngarcmin±60Bảng1.1 Tthông số kĩ thuật động cơ servo DC RH14D6002 Hình 1. 3 Đường biểu diễn hiệu suất động cơ servo RH 14D 6002CHƯƠNG 2. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA ĐỘNG CƠ2.1. Mô tả đối tượng điều khiểnĐối tượng điều khiển được mô tả bởi các phương trình toán học sau :Điện áp phần ứng : uư=eA+RưiA+Lư Sức từ động cảm ứng: eư=ke Tốc độ quay: Momen quay: Hằng số động cơ: Hằng số thời gian phần ứng: Tư= Các tham số chính của động cơ:Rư = 2.7 Ω (điện trở phần ứng)Lư = 1.1x103 H (điện cảm phần ứng)Kt = 2.92 NmA (hệ số mô men)Ke = 0.3 Vrpm (hệ số sức điện động)Bf = 3.5x102 Nmrpm (hệ số ma sát)J = 43x103 Kg.m2 (momen quán tính của động cơ)Iđm = 1,8 A (dòng điện định mức)nđm = 60 vp (tốc độ định mức)Uđm = 24 V (điện áp định mức phần ứng)Ta có sơ đồ cấu trúc của động cơ như sau: Hình 2. 1 Sơ đồ cấu trúc động cơ một chiều2.2. Khảo sát động học của đối tượng trên miền thời gian liên tục2.2.1. Mô hình mô phỏng Hình 2. 2 Mô hình mô phỏng động cơ DC SERVO HARMONIC RH 14D60022.2.2 Kết quả mô phỏng Khi không có momen cản Mc Hình 2. 3 Đáp ứng dòng điện khi không có Mc Hình 2. 4 Đáp ứng tốc độ khi không có Mc Khi có momen cản Mc Hình 2. 5 Đáp ứng dòng điện khi có Mc Hình 2. 6 Đáp ứng tốc độ khi có Mc Nhận xét:+ Khi chưa có momen cảnĐộng cơ đạt tốc độ tối đa là: 72 vpDòng điện định mức là: 0,9 ADòng khởi động lớn gấp 8 lần dòng định mứcThời gian xác lập là 0.4s+ Khi có momen cản McĐộng cơ đạt tốc độ: 64 vpDòng điện định mức: 1,7 ADòng khởi động gấp 5 lần dòng định mức=> Thông số mô phỏng gần đúng với thông số của nhà sản xuất cấp.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của chu kì trích mẫu T đến tính ổn định của hệ thống2.3.1 Tính toán hàm truyền trên matlab Hình 2. 7 Tính toán hàm truyền trên Matlab (1) Hình 2. 8 Tính toán hàm truyền trên Matlab (2)2.3.2 Mô phỏng ảnh hưởng của chu kì trích mẫu Mô phỏng ảnh hưởng của chu kì trích mẫu T = 0.01s Hình 2. 9 Ảnh hưởng của chu kì trích mẫu với T=0.01s Hình 2. 10 Đáp ứng đầu ra với chu kì trích mẫu T = 0.01s Mô phỏng ảnh hưởng của chu kì trích mẫu T = 0.001s Hình 2. 11 Ảnh hưởng của chu kì trích mẫu với T = 0.001s Hình 2. 12 Đáp ứng đầu ra với chu kì trích mẫu T = 0.001s Mô phỏng ảnh hưởng của chu kì trích mẫu T = 0.001s khi qua hộp số Hình 2. 13 Ảnh hưởng của chu kì trích mẫu T = 0.001s khi qua hộp số Nhận xét : với chu kì trích mẫu càng nhỏ thì đáp ứng đầu ra sẽ ít dao động và ổn định hơn. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XẤP XỈ LIÊN TỤC3.1. Phương pháp thiết kế xấp xỉ liên tục Luật PID trên miền thời gian được mô tả:U(t)=K_R e(t)+1Tc ∫_01▒e(t)dt+Tv (de(t))dt(3.1)KR: Hệ số tỉ lệTc: Hằng số thời gian chậm sauTv: Hằng số thười gian vượt mức Xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật và thành phần D bậc 1:u_k= K_R e_k+TT_C ∑_(i=1)k▒e_(i1) +T_VT(e_ke_(k1))(3.2)=> u_k= u_(k1)+K_R e_ke_(k1)+TT_C e_(i1)+T_VT(e_k〖2e〗_(k1)e_(k2)) (3.3)Vậy: G_R (z)=U(z)E(z) =(r_0+r_1 z(1)+r_2 z(2))(1z(1) ) (3.4)Với: r_0=K_R (1+T_VT); r_1=〖K〗_R (1+(2T_V)TTT_C ); r_2=K_R T_VT(3.5)3.2. Thiết kế bộ điều khiển3.2.1. Thiết kế bộ điều khiển PID trên miền liên tục Mô hình mô phỏng trên matlab Hình 3. 1 Mô hình mô phỏng trên Matlab dùng BĐK PID Tính toán thông số cho bộ điều khiển PID bằng Matlab Hình 3. 2 Tính toán bộ điều khiển PID bằng PID Tuner Ta có được các thông số của bộ điều khiển PI: P = 0.4416, I = 14,6 Kết quả mô phỏng+ Khi không có momen cản Mc Hình 3. 3 Đáp ứng dòng điện khi không có Mc Hình 3. 4 Đáp ứng tốc độ khi không có Mc+ Khi có momen cản Mc Hình 3. 5 Đáp ứng dòng điện khi không có Mc Hình 3. 6 Đáp ứng tốc độ khi có Mc Nhận xét: + Thời gian đáp ứng nhanh 0.3 (s) + Độ quá độ khoảng 10%+ Tốc độ và dòng điện ra đúng với tốc độ và dòng điện định mức3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển số xấp xỉ liên tụcTừ (3.1) và thông số từ bộ điều khiển PID tại hình 3.3 ta có:P= K_R=0.44I=K_RT_c =14,6 → T_c = 0.03 D= K_R.T_v= 0→ T_v= 0 Chọn T = 0.001 (s)Từ (3.5) ta được các thông số của bộ điều khiển số xấp xỉ liên tục:r_0=K_R (1+T_VT)=0.447r_1=〖K〗_R (1+(2T_V)TTT_C )=0.433 r_2=K_R T_VT=0Thay r_0,r_1,r_2 vào (3.4) ta được bộ điều khiển số:G_R (z)=U(z)E(z) =(r_0+r_1 z(1)+r_2 z(2))(1z(1) )=(0.447+(0.433)z(1))(1z(1) )3.3. Mô phỏng Hình 3. 7 Mô phỏng trên Matlab Kết quả mô phỏng:+ Khi không có momen cản Mc Hình 3. 8 Đáp ứng dòng điện khi không có Mc Hình 3. 9 Đáp ứng tốc độ khi không có Mc+ Khi có momen cản Mc Hình 3. 10 Đáp ứng dòng điện khi có Mc Hình 3. 11 Đáp ứng tốc độ khi có Mc Nhận xét:+ Thời gian xác lập nhanh 0.4s+ Độ quá độ khoảng 12% + Tốc độ và dòng điện ra đúng với tốc độ và dòng điện định mức So sánh chất lượng điều khiển:+ Thời gian xác lập của bộ điều khiển số nhanh hơn một chút so với bộ điều khiển PID+ Độ quá độ của bộ điều khiển PID cao hơn so với bộ điều khiển số+ Đáp ứng đầu ra của hai bộ điều khiển là tương đối giống nhau KẾT LUẬNChúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tiến đã giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này.Qua bài tập lớn này giúp chúng em hiểu rõ hơn về cấu tạo động cơ Servo DC các dòng khác nhau, đặc biệt là dòng RH14D6002 cũng như cách thiết kế điều khiển tốc độ trên Matlab và mô phỏng.Nhờ sự hướng dẫn của thầy bọn em cũng có được những kết quả nhất định như: Các kết quả mô phỏng cho thấy đáp ứng ra của bộ điều khiển trên miền liên tục như đáp ứng ra của bộ điều khiển số xấp xỉ liên tục. Khẳng định thuật toán và cách thức xây dựng bộ điều khiển số xấp xỉ liên tục là hoàn toàn đúng và chính xác. Kết quả cũng cho thấy việc chọn chu kì trích mẫu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng điều khiển của hệ thống. Chu kì trích mẫu càng nhỏ cho phép ta thiết kế được các bộ điều khiển có chất lượng càng cao. Tuy nhiên không phải lúc nào ta cũng lựa chọn được chu kì trích mẫu nhỏ, điều này phụ thuộc vào năng lực tính toán của thiết bị, các tài nguyên hỗ trợ cũng như bản thân hệ thống cần điều khiển. 

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Trong năm gần cơng nghệ thơng tin có bước nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển mới, ảnh hưởng đến hầu hết vấn đề xã hội công nghiệp Hịa phát triển đó, ngày nhiều nhà sản xuất ứng dụng họ vi sử lý mạnh vào công nghiệp, việc điều khiển sử lý đữ liệu Những hạn chế kỹ thuật tương tự trổi thông số, làm việc cố định dài hạn, khó khăn việc thực chức điều khiển phức tạp thúc đẩy việc chuyển nhanh cơng nghệ số Ngồi điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa Với vi sử lý, cấu trúc phần cứng dùng cho nhiều ứng dụng khác Tuy nhiên kỹ thuật số có nhược điểm sử lý tín hiệu rời rạc , đồng thời tín hiệu tương tự có ưu điểm mà kỹ thuật số khơng có tác động nhanh liên tục Vì xu hướng điều khiển phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự Để vững kiến thức học việc nghiên cứu cần thiết sinh viên Vì nhóm em giao đề tài tập lớn “Thiết kế xấp xỉ liên tục khâu điều chỉnh tốc độ động DC Servo Harmonic RH 14D-6002.” Qua tập lớn giúp em biết thêm nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Dưới hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Tiến chúng em thực xong tập Do kiến thức hạn chế nên tập cịn có nhiều sai xót, nên chúng em mong nhận bổ sung thầy, cô bạn CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 14D-6002 1.1 Giới thiệu động Servo 1.1.1 Tổng quan Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành (actuator) dùng nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) Điều khiển DC Motor ta tự xây dựng cho nhiều hệ thống tự động DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Động servo có nhiều kiểu dáng kích thước, sử dụng nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển máy tính mơ hình máy bay, ô tô Ứng dụng cho động servo dùng Robot, loại với động dùng mơ hình máy bay tơ 1.1.2 Cấu tạo động Servo DC DC Servo Motor có chổi than: loại động bao gồm phận là: stato, rotor, chổi than cuộn cảm lõi Hình 1 Cấu tạo động servo Hình Hình ảnh thực tế động Server 1.1.3 Nguyên lí hoạt động Rotor động nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh stator động cuộn dây riêng biệt, cấp nguồn theo trình tự thích hợp để quay rotor Nếu thời điểm dòng điện cấp tới cuộn dây chuẩn xác chuyển động quay rotor phụ thuộc vào tần số pha, phân cực dòng điện chạy cuộn dây stator Động servo hình thành hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động nối với mạch điều khiển Khi động vận hành vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Khi bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Bộ điều khiển servo 1.2 Thông số động DC Servo Harmonic RHS 14D – 6002 Động DC Servo Harmonic loại động bước nhỏ, sử dụng công nghiệp, khả điều khiển chuyển động momen xoắn với độ xác cao Động có hộp số cho momen xoắn cao, độ cứng xoắn cao hiệu suất cao Do mà sử dụng robot cơng nghiệp tự động hóa Bảng1.1 Tthông số kĩ thuật động servo DC RH-14D-6002 Thông số Công suất đầu (sau hộp số) Điện áp định mức Dịng điện định mức Mơmen định mức TN Tốc độ định mức nN Mômen hãm liên tục Dịng đỉnh Mơmen cực đại đầu Tm Tốc độ cực đại Hằng số mômen (KT) Hằng số điện B.E.M.F (ảnh hưởng tốc độ đến sđđ phần ứng) Mômen quán tính (J) Hằng số thời gian khí Độ dốc đặc tính Hệ số giảm xóc nhớt (Bf) Công suất định mức Hằng số thời gian nhiệt Kháng nhiệt Tỷ số truyền Tải trọng hướng tâm Tải trọng hướng trục Công suất động Tốc độ định mức động Điện trở phần ứng Điện cảm phần ứng Dịng thời gian liên tục Dịng khởi động Dịng khơng tải Độ xác truyền động Khả lặp lại truyền động Đơn vị W V A In-lb Nm rpm In-lb Nm A In-lb Nm rpm In-lb/A Nm/A RH 14D 6002 20.3 24 1.8 28 3.2 60 48 5.4 5.4 122 14 100 26 2.92 v/rpm 0.30 In-bl-sec2 Kgm2x103 ms In-lb/rpm Nm/rpm In-lb/rpm Nm/rpm kW/s °C/W 1:R lb N lb N W rpm Ω mH ms A A arc-min arc-min 0.18 21.6 7.0 2.9 3.2x10-1 0.31 3.5x10-2 0.51 11 2.8 50 58 392 88 392 30 3000 2.7 1.1 0.41 0.43 0.89 2.0 ±60 Hình Đường biểu diễn hiệu suất động servo RH- 14D- 6002 CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Mô tả đối tượng điều khiển Đối tượng điều khiển mô tả phương trình tốn học sau : Điện áp phần ứng : di A uư=eA+RưiA+Lư dt Sức từ động cảm ứng: eư=keψ n Tốc độ quay: dn = (m M − mT ) dt 2πJ Momen quay: m M = k Mψ i A Hằng số động cơ: k e = 2π k M Lu Hằng số thời gian phần ứng: Tư= Ru Các tham số động cơ: Rư = 2.7 Ω (điện trở phần ứng) Lư = 1.1x10-3 H (điện cảm phần ứng) Kt = 2.92 Nm/A (hệ số mô men) Ke = 0.3 V/rpm (hệ số sức điện động) Bf = 3.5x10-2 Nm/rpm (hệ số ma sát) J = 43x10-3 Kg.m2 (momen quán tính động cơ) Iđm = 1,8 A (dòng điện định mức) nđm = 60 v/p (tốc độ định mức) Uđm = 24 V (điện áp định mức phần ứng) Ta có sơ đồ cấu trúc động sau: Hình Sơ đồ cấu trúc động chiều 2.2 Khảo sát động học đối tượng miền thời gian liên tục 2.2.1 Mơ hình mơ Hình 2 Mơ hình mơ động DC SERVO HARMONIC RH 14D-6002 2.2.2 Kết mô - Khi khơng có momen cản Mc Hình Đáp ứng dịng điện khơng có Mc Hình Đáp ứng tốc độ khơng có Mc 10 - Nhận xét: + Khi chưa có momen cản • • • • Động đạt tốc độ tối đa là: 72 v/p Dòng điện định mức là: 0,9 A Dòng khởi động lớn gấp lần dòng định mức Thời gian xác lập 0.4s + Khi có momen cản Mc • • • Động đạt tốc độ: 64 v/p Dòng điện định mức: 1,7 A Dòng khởi động gấp lần dịng định mức => Thơng số mơ gần với thông số nhà sản xuất cấp 2.3 Khảo sát ảnh hưởng chu kì trích mẫu T đến tính ổn định hệ thống 2.3.1 Tính tốn hàm truyền matlab Hình Tính tốn hàm truyền Matlab (1) 12 Hình Tính tốn hàm truyền Matlab (2) 2.3.2 Mơ ảnh hưởng chu kì trích mẫu - Mơ ảnh hưởng chu kì trích mẫu T = 0.01s Hình Ảnh hưởng chu kì trích mẫu với T=0.01s 13 Hình 10 Đáp ứng đầu với chu kì trích mẫu T = 0.01s - Mơ ảnh hưởng chu kì trích mẫu T = 0.001s 14 Hình 11 Ảnh hưởng chu kì trích mẫu với T = 0.001s Hình 12 Đáp ứng đầu với chu kì trích mẫu T = 0.001s 15 - Mơ ảnh hưởng chu kì trích mẫu T = 0.001s qua hộp số Hình 13 Ảnh hưởng chu kì trích mẫu T = 0.001s qua hộp số - Nhận xét : với chu kì trích mẫu nhỏ đáp ứng đầu dao động ổn định 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN XẤP XỈ LIÊN TỤC 3.1 Phương pháp thiết kế xấp xỉ liên tục - Luật PID miền thời gian mô tả: (3.1) KR: Hệ số tỉ lệ Tc: Hằng số thời gian chậm sau Tv: Hằng số thười gian vượt mức - Xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật thành phần D bậc 1: (3.2) => (3.3) Vậy: (3.4) Với: ;; 3.2 Thiết kế điều khiển 3.2.1 Thiết kế điều khiển PID miền liên tục - Mơ hình mơ matlab 17 (3.5) Hình Mơ hình mơ Matlab dùng BĐK PID - Tính tốn thơng số cho điều khiển PID Matlab Hình Tính toán điều khiển PID PID Tuner - Ta có thơng số điều khiển PI: P = 0.4416, I = 14,6 18 - Kết mơ + Khi khơng có momen cản Mc Hình 3 Đáp ứng dịng điện khơng có Mc Hình Đáp ứng tốc độ khơng có Mc 19 + Khi có momen cản Mc Hình Đáp ứng dịng điện khơng có Mc Hình Đáp ứng tốc độ có Mc 20 - Nhận xét: + Thời gian đáp ứng nhanh 0.3 (s) + Độ độ khoảng 10% + Tốc độ dòng điện với tốc độ dòng điện định mức 3.2.2 Thiết kế điều khiển số xấp xỉ liên tục Từ (3.1) thông số từ điều khiển PID hình 3.3 ta có: Chọn T = 0.001 (s) Từ (3.5) ta thông số điều khiển số xấp xỉ liên tục: Thay vào (3.4) ta điều khiển số: 21 3.3 Mơ Hình Mơ Matlab - Kết mơ phỏng: + Khi khơng có momen cản Mc Hình Đáp ứng dịng điện khơng có Mc 22 Hình Đáp ứng tốc độ khơng có Mc + Khi có momen cản Mc Hình 10 Đáp ứng dịng điện có Mc 23 Hình 11 Đáp ứng tốc độ có Mc - Nhận xét: + Thời gian xác lập nhanh 0.4s + Độ độ khoảng 12% + Tốc độ dòng điện với tốc độ dòng điện định mức - So sánh chất lượng điều khiển: + Thời gian xác lập điều khiển số nhanh chút so với điều khiển PID + Độ độ điều khiển PID cao so với điều khiển số + Đáp ứng đầu hai điều khiển tương đối giống 24 KẾT LUẬN Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tiến giúp chúng em hoàn thành tập lớn Qua tập lớn giúp chúng em hiểu rõ cấu tạo động Servo DC dòng khác nhau, đặc biệt dòng RH-14D-6002 cách thiết kế điều khiển tốc độ Matlab mô Nhờ hướng dẫn thầy bọn em có kết định như: - Các kết mô cho thấy đáp ứng điều khiển miền liên tục đáp ứng điều khiển số xấp xỉ liên tục - Khẳng định thuật toán cách thức xây dựng điều khiển số xấp xỉ liên tục hoàn toàn xác - Kết cho thấy việc chọn chu kì trích mẫu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng điều khiển hệ thống Chu kì trích mẫu nhỏ cho phép ta thiết kế điều khiển có chất lượng cao Tuy nhiên khơng phải lúc ta lựa chọn chu kì trích mẫu nhỏ, điều phụ thuộc vào lực tính tốn thiết bị, tài ngun hỗ trợ thân hệ thống cần điều khiển 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Giáo trình Điều khiển số ứng dụng -TS Nguyễn Khắc Khiêm & TS Phạm Tuấn Anh - NXB Hàng Hải- 2018 - Tài liệu DC Servo Systems RH Mini Series, RHS and RFS Series 26 ... Bộ điều khiển servo 1.2 Thông số động DC Servo Harmonic RHS 14D – 6002 Động DC Servo Harmonic loại động bước nhỏ, sử dụng công nghiệp, khả điều khiển chuyển động momen xoắn với độ xác cao Động. .. bạn CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RH 14D-6002 1.1 Giới thiệu động Servo 1.1.1 Tổng quan Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành... nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) Điều khiển DC Motor ta tự xây dựng cho nhiều hệ thống tự động DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi