Đ5.1. Khái niệm
tốc độ và phản hồi dòng điện
D 0,0414 => R]=64,2 (KQ) Vậy chọn IC khuyếch đại loại pA 741,có điện áp nguồn nuôi là ±15V đế thực
(P)= 1 + 0,0414P 0.0642 p Vậy hàm truyền hệ kín là: W,{P).p.W c í {P). w k l ự) = 1 RÁ^Tu.p) 1 + W i {P).p.W d ự). 1 R Ả ^ TUP ) 1 + 0,0414 p 44,56_______________1_________ 0, 0624 p ■’ ‘0,00335 p + ì’ 0,795(1 + 0,0414 P) 149,2929 P(0,00335 p + 1) " 1 149,2929 ____________149,2929_________ ~ P(0,00335 p+ 1) + 149 ,2929 __7 r
PĩinòtUỊ (Dại hoe PKụ£Thuật (PôntỊ QlyAìệp - DUtoti điên 103 -
PĩhiíAịâ minh itồ án tốt nụhiệpEQ «ể> s^u : Qlụuụễn \7hùnh (Dưưnụ.
Từ sơ đồ cấu trúc của toàn hệ thống sau khi tống hợp được mạch vòng dòng điện ta có sơ đồ cấu trúc mạch tống họp theo mạch vòng tốc độ như sau. Bỏ qua sđđ của động cơ ta có sơ đồ:
ucũ
Ic(P)
Y
n
Trong trường hợp phụ tải biến thiên ít có thể bỏ qua nhiễu phụ tải (coi IC(P) = 0 ) khi đó ta có sơ đồ cấu trúc như sau:
(-)
WU(P) 1/p Wkl(P)
K,
n
Biến đối tương đương: Ư, cũ 1/y (-) wn(P) l/p wki(P) K T p
ỉ + Wh.Ap) 1 + 2rP + 2T2P2
1 2 0
> 7 7 4 9 w ( P ) = I
Từ sơ đồ cấu trúc ta có hàm truyền hở của hệ thống:
^TrnòtUị,(Dại hoe PKụ Pĩhííật (PôtiịỊ QlyAìệp - DUioa điên 104 -
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệặtEQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn £7'hành ^OuútUỊ
w l ,AP) = w„(P).)-.rw u {P).^- 1 .0,0077. 7,51 P(0,00335/> + l) +149,2929 ' 0,0028 p w u (P) + p + 149,2929) W U (P) 120,7749 -W U {P) w (P) = --- P(2,24.10_5.p2.0,00669 p + 1) Theo tài liệu “Tự động điều chỉnh truyền động điện” Của (Bùi Quốc
w. (P) = ________ K (p) w. ( P) = = w =_______________________-________ «■ Wh M (P)( 1 + 2rP + 2r2P2) = 1 + Wh l l (P) <=> (P)(2rP + 2r2P2) = 1 = > Wk M( P ) = 1 2TP{\ + TP)
Vậy phải tìm khâu hiệu chỉnh WU(P) sao cho:
120 7749 _ 1
w (P) = P(0,00669P + I) 2.0,00669P(I + 0,00669P) => w„ (P) =------= 0,6188
1 M- rQhuụêí minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OuútUỊ
Vậy khâu hiệu chỉnh Wư(P) = 0,6188 là một khâu tỷ lệ với hệ số khuếch đại là 0,6188. Vậy mạch điện thực hiện như sau:
R2 Với: Zi(P) = RỊ Z,(P) = R2=> w (P) = ĩ^—1 = — = 0,6188 'y ’2 " Z,(P) R, => Chọn R| = 1 (KO) R2 = 1000.0,6188 = 618,8 (Q)
Vậy sơ đồ khối cấu trúc của hệ thống sau khi đã tống hợp hai mạch p (P) (-) (P) (-) (P) (P) R„(1+T,P) (-) K , T p n(P) Y Trong đó:
;TM . P 0,0028 p (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OuútUỊ
+ W « ( P ) = 0,6188 + W , ( P ) 1 + 0,0414 p 0,0642 p 44 ,56 +)---— --- R u ạ + T u . P ) 0,795 (1 + 0,0414 P ) n K p _ 7,51 + ) j 3 = 0,171 + ) ỵ = 0,0077
Biến đổi tương đương: ucũ /y WU(P) 1/P y w ki(P) n(P) Trong đó: 1 _ 1 K D _ 7,51 Ỵ ~ 0,0077 ;Tm.P ~ 0,0028p wu (P) = 0,6188 1 _ 1
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OuútUỊ
K ( P ) = _________149,2929________
P(0,00335P + 1) +149,2929 2,24.10~5P2 + 6,6982.10"'P + 1
phần VI
(Jhuụêt minh itè án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn £7'hành (Dưưnụ.
thuyết minh sợ đồ nguyện ly hệ thống
Phần VI
Thuyết minh SO’ đồ nguyên lý hệ thống
Các tín hiệu dòng điện và điện áp hồ quang đuợc lấy qua máy biến dòng điện và máy biến điện áp, đầu ra của các máy biến dòng điện và máy biến điện áp là các tín hiệu xoay chiều do vậy ta phải đưa qua hai bộ chỉnh lưu là:
ICè ,IC7 ,D31,D32, R-67 ,RỖ8 ,RÓ9, R70, R?l-
Và: IC10 ,IC„ ,D3 3 ,D34 , R75 ,R7 6 , R77, R7 8,R79.
Sau đó các tín hiệu ở đầu ra của hai bộ chỉnh luu được đưa qua hai bộ lọc:
IC8 ,Cio,Cn ,Ci2 và IC12 ,Ci3 ,Ci4 ,Ci5.
ở đầu ra của hai bộ lọc sẽ cho ta điện áp tỉ lệ với dòng và áp hồ quang. Đầu ra của IC8 một phần được đưa vào khối tạo luật điều khiến, một phần đưa vào khối tạo dòng đặt hồ quang.
Tín hiệu ra của IC1 2 được đưa qua bộ phân áp vào đầu vào bộ khuyếch đại IC13 và đầu ra của IC13 được đưa vào đầu vào của khối tạo luật điều khiển.
r7huẤjẦÍ minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn Q.'hành (Dưưnụ.
Tín hiệu phản hồi âm dòng có ngắt được lấy qua máy biến dòng qua bộ chỉnh lưu và đưa vào mạch khuyếch đại sau đó được đem tống hợp với Ưkc
và uyn.
Tín hiệu đầu ra của IC1 9 được đưa đi điều khiển động cơ quay hạ điện cực lò hồ quang, còn tín hiệu đầu ra của IC20 được đưa đi điều khiến động cơ quay nâng điện cực lò hồ quang.
Quá trình làm việc của hệ thống được diễn ra như sau:
Giả sử hệ thống cầu dao, áp tô mát đã được đóng, ta phát lệnh làm việc bằng cách thay đối UC(J. Lúc này do điện cực vẫn ở xa liệu nên lhq=0 và Ưhq=Max, khi đó tín hiệu đầu vào mạch tạo luật điều khiến sẽ là -B.ưhq và đầu ra sẽ là ưk c<0 và điện cực được hạ xuống hệ thống tiến hành mồi hồ quang. Khi điện cực hạ xuống tới một khoảng cách nhất định sẽ suất hiện dòng điện hồ quang (A.Ihq),và dòng điện này được đưa vào mạch tạo luật điều khiển. Lúc này giá trị của B.Ưhq nhỏ và A.Ihq lớn, làm cho tín hiệu ra của mạch tạo luật điều khiến đối dấu và khi đó sẽ tác động lên mạch điều khiến điều khiến động cơ quay nâng điện cực lên.
ở mạch tạo luật điều khiến nếu tín hiệu tống hợp dược mà nhỏ hơn so với mức ngưỡng thì tín hiệu đầu ra sẽ bằng không (Ưkc= 0) khi đó động cơ sẽ không quay vì vậy điện cực được giữ nguyên.
Trong quá trình làm việc vì một lý do nào đó mà dòng điện hồ quang giảm, điện áp hồ quang tăng khi đó tín hiệu tổng hợp được đem so sánh với ngưỡng. Neu lớn hơn mức ngưỡng thì khi đó ukc sẽ nhỏ hơn không và khác không khi đó sẽ có tín hiệu điều khiển động cơ.
r7huẤjẦÍ minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn Q.'hành (Dưưnụ.
Giả sử Ti, T2, T3 làm nhiệm vụ chỉnh lưu tạo điện áp đế động quay hạ điện cực, còn T4, T5, T6 làm nhiệm vụ chỉnh lưu tạo điện áp đế động co quay nâng điện cực.
Khi có tín hiệu điện áp ở đầu ra của IC1 9 thì sẽ có xung vào điều khiến Ti, T2, T3 làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn xung vào T4, T5, T6 làm việc ở chế độ nghịch lưu đợi đế động cơ quay hạ điện cực.
Neu vì lý do nào đó mà lại có Ưđk phù hợp xuất hiện ở đầu ra của IC20, khi đó xung vào điều khiến nhóm Ti, T2, T3 sẽ làm việc ở chế độ nghịch lưu đợi còn xung vào điều khiến T4, T5, T6 làm việc ở chế độ chỉnh lưu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì động cơ vẫn còn đang quay theo quán tính là hạ điện cực và khi đó Ti, T2, T3 sẽ làm nhiệm vụ là hãm tái sinh trả năng lượng về lưới làm động cơ nhanh chóng dừng lại và bộ van T4, T5, T6 tạo ra dòng điện ngược với dòng điện của động cơ trong quá trình hãm. Lúc này cuộn cân bằng 2 sẽ làm nhiệm vụ ngăn sự chảy qua lại giữa các dòng điện đó. Cho đến khi động cơ dừng hắn và điện áp đặt lên nó sẽ có giá trị ngược lại làm động cơ sẽ quay ngược lại, kết thúc quá trình đảo chiều.
về mặt năng lượng: Khi sự chênh lệch giữa dòng điện và điện áp lớn, sẽ tạo ra tín hiệu so sánh với mức ngưỡng lớn làm cho Ưđk nhỏ đẫn đến điện áp vào khâu so sánh nhỏ làm cho góc mở a lớn làm điện áp đặt lên động cơ nhỏ. Như vậy tốc độ động cơ sẽ nhỏ làm cho việc nâng hoặc hạ điện cực chậm lại.
^ĩinò tUỊ (Dại hoe 3£tị£Thuật @ônịị. QlyAìệp - DUtoti điên
(Jhuụêt minh itè án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn £7'hành (Dưưnụ.
phần
chuyện đề về hê địềụ khiển thích nghi
j ^ J| £
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệp EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OuútUỊ
phần
chuyên đề về hệ điều khiển thích nghi
chương I
tổng quan về điều khiển thích nghi
Đ l . l k h á i n i ệ m c h u n g v ề đ i ề u k h i ể n t h í c h n g h i
I. Đ ặ t v ấ n đ ề
Trong các hệ điều chỉnh tự động thông thường, cấu trúc và thông số của bộ điều chỉnh là cố định theo một tiêu chuẩn tối ưu nào đó với các giá trị xác định của hệ. tuy nhiên thực tế trong quá trình làm việc, thông số và cấu trúc của hệ thường bị thay đối do tác động của các yếu tố bên trong hay bên ngoài hệ mà ta gọi là nhiễu, những sự thay đối này rất phức tạp và có thể xác định được , thường là xác định không rõ ràng hoặc không xác định được ( ví dụ: điện trở của phần ứng động cơ điện phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc, điện cảm phần ứng phụ thuộc vào từ thông mạch từ, tốc độ tên lửa phụ thuộc vào khoảng cách của nó so với mặt đất và khối lượng của nó...). Tất cả các sự thay đổi đó làm cho chất lượng của hệ không đựơc đảm bảo. vì vậy, một phương án được thiết kế cho các hệ điều chỉnh tự động yêu cầu chất lượng cao là bố sung vào hệ một mạch vòng thích nghi, nó có thế nhận biết được sự thay đối cấu trúc, thông số của đối tượng đế đưa ra thông số, cấu trúc phù hợp của bộ điều khiến nhằm đảm bảo chất lượng của hệ. Một hệ điều khiến như vậy được
r7huẤjẦÍ minh itồ án tốt nụhiệặtEQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn \7hùnh (Dưưnụ.
ngày càng được hoàn thiện và ứng dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực sản xuất nhờ có sự trợ giúp của máy tính.
Định nghĩa.
Hệ điều khiến thích nghi ( ĐKTN ) là hệ điều chỉnh tự động có mạch điều chỉnh với cấu trúc, tham số của nó có thế thay đối đáp ứng theo sự biến thiên cấu trúc, tham số của nó có thế thay đối đáp ứng theo sự biến thiên cấu trúc, tham số của đối tượng điều khiến, sao cho đảm bảo yêu cầu chất lượng của hệ.
II. Nguyên lý của hệ điều khiến thích nghi
Nội dung chủ yếu của phương pháp điều khiến thích nghi là đánh giá các thông số không xác định của đối tượng dựa trên các tín hiệu đo được của hệ thống trong quá trình làm việc và sử dụng các thông số đánh giá đế tính toán các tín hiệu đuều khiển và từ đó chỉnh định thông số và cấu trúc của các bộ điều khiển.
ĐKTN là kỹ thuật tự chỉnh theo thời gian thực các bộ điều chỉnh nhăm
(Jhuụêt minh itè án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn £7'hành (Dưưnụ.
I______________________________________I
Hình 1.1 Cấu trúc chung của hệ điều khiến thích nghi Như vậy có thể phân hệ ĐKTN thành hai thành phần chính:
1- Phần cơ bản của hệ điều khiển.
2- Phần điều chính thích nghi
Phần cơ bản gồm hệ thống s và thiết bị điều khiến R. Hệ thống có mạch phản hồi cơ bản. Tín hiệu vào là u(t) tín hiệu ra là y(t).
Phần điều chỉnh thích nghi bao gồm khâu nhận dạng I, thiết bị tính toán TT và cơ cấu thích nghi A. Tất cả sự thay đối thông số của đối tượng điều khiến, nhiễu loạn phụ tải và các tín hiệu điều khiển được đưa vào mạch nhận dạng I. kết quả nhận dạng được đưa váo khối tính toán. Dựa trên chất lượng yêu cầu khối tính toán sẽ xác định tín hiệu điều chỉnh cho khối thích nghi A từ đó sẽ tác động nên bộ điều khiến đế thay đối thông số hoăc cấu trúc của nó sao cho chất lượng của hệ đạt yêu cầu mong muốn.
Hệ điều khiến thích nghi mà chúng ta khảo sát ở đây hoạt động dựa trên giả thiết là tồn tại bộ diều khiến có khả năng thay đối thông số và cấu trúc của mình phù hợp với mọi trạng thái của đối tượng. Vai tró của mạch vòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
r7huẤjẦÍ minh itồ án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : f<fiíjẤtụễn (Thành (Dưưnụ.
- ĐKTN gián tiếp ( điều khiến qua khâu nhận dạng đối tuợng ).
Trong hệ điều khiển thích nghi trực tiếp các thông số của bộ điều chỉnh sẽ đuợc hiệu chỉnh trong thời gian thực theo giá trị đo luờng sai số giữa các đặc tính.
Trong hệ điều khỉên thích nghi gián tiếp việc hiệu chỉnh các thông số của bộ điều khiến sẽ đuợc thực hiện theo hai giai đoạn:
1. Đánh giá thông số của mô hình đối tượng.
2. Trên cơ sở đánh giá các thông số của đối tượng người ta tiến hành tính toán các thông số của bộ điều khiển.
Việc kết hợp nhận dạng và điều khiến sẽ làm tăng độ chính xác của hệ thống. Vì vậy, điều khiến gián tiếp đuợc xem là điều khiển thích nghi tối uu. Tuy nhiên, do có mạch nhận dạng nên cấu trúc của nó phức tạp hơn hệ ĐKTN trực
Sai lệch đầu ra của điều khiển và mô hình mẫu. £ = y(t) - y(t) là thông số để cơ cấu thích nghi tính toán điều chỉnh thông số của bộ điều khiến.
+ Hình 1.2: Hệ ĐKTN trực tiếp có mô hình mẫu
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OuútUỊ
Cơ cấu thích nghi đồng thời lấy các tín hiệu đầu vào là đầu ra đối tuợng và bản thân đối tượng để đánh giá đối tượng, hệ ĐKTN bao gồm hai mạch vòng.
Mạch vòng trong là mạch vòng cơ bản, đó là mạch vòng phản hồi của hệ điều khiến thông thường. Mạch vòng ngoài là mạch vòng hiệu chỉnh thích nghi.
Sai lệch giữa tín hiệu ra của mô hình y(t) và tín hiệu ra của đối tượng
ko: £ = y(t) - yự)
Là thông số cơ bản đế hiệu chỉnh thích nghi, vấn đề là xác định cơ cấu hiệu chỉnh thích nghi sao cho hệ thống ốn định và e(t) tiến tới 0:
Lỉms{t) _
í —» co
Hệ thích nghi kiếu này hiện nay được áp dụng rộng rãi trong các hệ điều khiến truyền động điện, các hệ servo ...
2. Hệ ĐKTN gián tiếp
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : Qlụuụễn £7'hành ^OtttìtttỊ
Hình 1.3: Điều khiển thích nghi gián tiếp.
Mạch vòng này bao gồm hệ đánh giá thông số ( hệ quan s á t ) và cơ cầu thích nghi, Hệ này đôi khi được coi như là một hệ ĐKTN có mô hình ẩn.
IV. Phân loại hệ thốngĐKTN truyền động điện:
1. Phân loại theo mụch đích.
Neu căn cứ vào mục đích ta có thể phân ĐKTN thành ba loại sau:
a. Hệ truyền động điện tối ưu theo tiêu chuẩn tối ưu định trước.
b. Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi bất biến đảm bảo đặc tính động theo yêu cầu mà không phụ thuộc vào nhiễu loạn phụ tải.
c. Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi tự học (tụ’ chỉnh ).
2. Phân loại theo nhận dạng.
Theo phương pháp nhận dạng có thể phân hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi thành ba loại : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiếu hở, trong đó bộ tham số điều chỉnh được chỉnh định trục tiếp dựa trên việc đo tham số của hệ.
b. Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiếu kín là hệ trong đó mạch
Qhuụêí minh itồ án tốt nụhiệặt EQ «ể> s^u : tyiíỊẤtụễn £7'hành ^OuútUỊ
Hệ tự tìm kiểm cần ít thông tin nhất nhưng thời gian nhận dạng lại kéo dài hơn.
3. Phân loại theo tiêu chuẩn thích nghi.
Theo tiêu chuấn thích nghi ta chia điều khiến thích nghi thành hai loại:
a. Hệ điều khiển đảm bảo giữ một vài đại lượng của hệ không thay đối