CHƢƠNG II - PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH THễNG THƢỜNG BỘ ĐIỀU CHỈNH THễNG THƢỜNG 2.1- Những tƣ duy cơ bản về phƣơng phỏp thiết kế ứng dụng
Khi dựng phương phỏp hiệu chỉnh trạng thỏi động kinh điển để thiết kế bộ điều chỉnh phải đồng thời giải quyết những nội dung mõu thuẫn lẫn nhau ở trạng thỏi tĩnh và động theo cỏc yờu cầu ổn định, chớnh xỏc, nhanh chúng, chống nhiễu. Nú đũi hỏi người thiết kế phải cú cơ sở lý luận chắc chắn kinh nghiệm thực tiễn phong phỳ, kỹ năng thiết kế thành thạo, nú đũi hỏi phải xõy dựng được một phương phỏp thiết kế kỹ thuật đơn giản hơn, thực dụng hơn.
Hệ thống điều khiển tự động truyền động điện hiện đại, ngoài động cơ ra đều là những linh kiện điện tử cú quỏn tớnh rất nhỏ như Thyristo, Tranzito cụng suất và cỏc linh kiện điện tử khỏc nối mạch với bộ điều tiết mà thành. Qua xử lý đơn giản hoỏ cần thiết, cả hệ thống núi chung đều cú thể dựng cỏc hệ thống cấp thấp hơn để làm gần đỳng hoặc xấp xỉ, mà lấy lưới hiệu chỉnh cú nguồn do bộ khuếch đại thuật toỏn làm cốt lừi để so sỏnh với lưới hiệu chỉnh khụng cú nguồn do cỏc linh kiện R, C tạo thành, lại cú thể thực hiện cỏc quy luật điều khiển tỉ lệ, vi phõn, tớch phõn một cỏch chớnh xỏc hơn, vỡ vậy sẽ cú khả năng đơn giản hoỏ và làm gần đỳng đủ cỏc loại hệ thống điều khiển đa dạng phức tạp thành một số ớt hệ thống cấp thấp điển hỡnh.
Đối với những hệ thống điển hỡnh này trước đú đó được nghiờn cứu chu đỏo, lấy đường đặc tớnh tần số logarit của chỳng làm thành đường đặc tớnh dự kiến làm rừ tham số và quan hệ chỉ tiờu chất lượng của chỳng, viết thành cỏc cụng thức đơn giản hoặc vẽ thành cỏc đồ thị rừ ràng, nờn khi thiết kế cỏc hệ thống thực tế chỉ cần đem chỳng đơn giản hoỏ thành cỏc hệ thống điển hỡnh là cú thể dựng cỏc cụng thức đơn giản hay cỏc đồ thị để tiến hành tớnh toỏn, làm cho quỏ trỡnh thiết kế sẽ đơn giản đi rất nhiều.
Phương phỏp thiết kế ứng dụng là một phương phỏp thiết kế kỹ thuật, đầu tiờn là phải làm cho vấn đề trở nờn đơn giản hoỏ, tư duy cơ bản là phõn quỏ trỡnh thiết kế thành hai bước để bảo đảm cho hệ thống ổn định.
Bước 1: Chọn kết cấu bộ điều chỉnh, bảo đảm hệ thống ổn định, đồng thời bảo đảm độ chớnh xỏc trạng thỏi ổn định.
Bước 2: Chọn cỏc tham số bộ điều chỉnh để thoả món chỉ tiờu chất lượng động. Làm như vậy đó giải quyết được mõu thuẫn đan xen giữa cỏc yờu cầu "ổn, chuẩn, nhanh, chống nhiễu". Ở bước thứ nhất tập trung giải quyết mõu thuẫn chủ yếu, tớnh ổn định trạng thỏi động và độ chớnh xỏc trạng thỏi ổn định, sau đú trong bước thứ hai, tiến thờm một bước nhằm thoả món hơn nữa chỉ tiờu chất lượng động của nú.
Khi chọn cấu trỳc bộ điều chỉnh, ta chỉ dựng một số ớt cỏc hệ thống điển hỡnh, quan hệ giữa tham số và chỉ tiờu chất lượng hệ thống của nú đều cú thể xỏc định được trước. Lỳc tớnh toỏn cụ thể cỏc tham số, chỉ cần dựa theo cỏc cụng thức cú sẵn và số liệu trong cỏc bảng là cú thể xỏc định được.
2.2- Hệ thống điển hỡnh
Núi chung hàm số truyền mạch vũng hở của rất nhiều hệ thống điều khiển đều cú thể dựng cụng thức (2-1) để biểu thị: W(P)= ) 1 )( 1 ( ) 1 )( 1 ( 2 1 2 1 p T p T p p p K r (2-1) Trong đú ở tử số và mẫu số đều cú thể chứa cỏc số hạng cú điểm 0 số phức và điểm gốc số phức, số hạng pr của mẫu số biểu thị hệ thống ở điểm gốc cú trựng cực điểm r, hay núi cỏch khỏc, hệ thống cú chứa r khõu tớch phõn. Dựa vào r = 0,1,2... cỏc trị số khỏc nhau, lần lượt đặt tờn là hệ thống loại 0, loại I, loại II... Lý thuyết điều khiển tự động đó chứng minh được hệ thống loại 0 lỳc ổn định cú sai số, cũn hệ thống loại III trở lờn thỡ rất khú ổn định. Vỡ vậy để bảo đảm tớnh ổn định và độ chớnh xỏc trạng thỏi ổn định nào đú, phần lớn dựng hệ thống loại I và II.
2.2.1- Hệ thống điển hỡnh loại I
Để làm được hệ thống điển hỡnh loại I, hàm số truyền mạch vũng hở được chọn là: W(P)= ) 1 (Tp p K (2-2)
Chương 2 – Phương phỏp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thụng thường.
Sơ đồ cấu trỳc mạch vũng kớn của nú như trờn hỡnh 2-1a, cũn hỡnh 2-1b thể hiện đường đặc tớnh tần số logarit mạch vũng hở của nú.
a)
b)
Hỡnh 2-1 Hệ thống điển hỡnh loại I
a) Sơ đồ cấu trỳc mạch vũng kớn; b) Đường đặc tớnh tần số logarit mạch vũng hở.
Ta chọn nú làm hệ thống điển hỡnh khụng chỉ vỡ kết cấu của nú đơn giản, mà cũn bởi vỡ đoạn trung tần đường đặc tớnh tần số logarit với độ dốc -20 dB/dec xuyờn qua điểm 0 đường Webe, chỉ cần việc chọn cỏc tham số bảo đảm độ rộng đầy đủ của dải trung tần, hệ thống chắc chắn là ổn định, hơn nữa lại cũn cú lượng dự trữ ổn định cần thiết.
Muốn làm được điều đú, cần phải cú:
c < T 1 hoặc c.T <1 tg -1c.T < 450 Độ dự trữ ổn định gúc pha: = 1800- 900 - tg -1c.T = 900 - tg -1c.T > 450 2.2.2- Hệ thống điển hỡnh loại II
Trong hệ thống loại II, chọn một hệ thống dơn giản nhất và ổn định nhất làm hệ thống điển hỡnh loại II.Hàm số truyền mạch vũng hở của nú là