MÔ PHỎNG XE DÒ LINE

Một phần của tài liệu Nghiên cứu, thiết kế robot dò line (Trang 41 - 44)

Thiết kế mobile platform di chuyển bám line cho trước sau:

Hình 5.2- Biên dạng hoạt động của robot

Mô hình hoá hệ thống robot dò line Mô hình hoá động cơ DC:

Cấu tạo của động cơ DC được mô tả như hình dưới:

Động cơ điện một chiều (Động cơ điện DC) kích từ độc lập, được điều khiển bằng điện áp phần ứng. Sơ đồ nguyên lý của loại động cơ này được thể hiện trên hình, trong đó dòng kích từ ik được giữ không đổi.

Hình 5.3- Sơ đồ nguyên lý động cơ điện DC

Với: + Tín hiệu vào là điện áp u đặt vào phần ứng [Volt; V]. + Tín hiệu ra là vận tốc góc ω của động cơ [rad/s]. Sử dụng 3 phương trình cơ bản như sau:

Phương trình mạch điện phần ứng U=Ldi dt+Ri+Keω Trong đó: + R – điện trở phần ứng, [Ω]. + L – điện cảm phần ứng, [H]. + i – dòng điện phần ứng, [A]. + Ke – hằng số sức điện động [Vs/rad]. + Keω – sức điện động phần ứng [V]. Biến đổi Laplace 2 vế phương trình, ta được:

U(s)=LsI(s)+RI(s)+Keω(s)Sơ đồ khối tương ứng: Sơ đồ khối tương ứng:

Hình 5.4- Sơ đồ khối mạch điện phần ứng

Phương trình momen điện từ của động cơ

Với dòng kích từ ik không đổi thì từ thông khe khí Φ=k2ik là không đổi và momen điện từ M của động cơ tỉ lệ với dòng điện phần ứng:

M=Kmi Trong đó Km=k1Φ=k1k2ik là hằng số momen của động cơ, [N.m/A] Với: + k1 - hằng số phụ thuộc vào kết cấu động cơ.

+ k2 - hằng số đặc trưng đoạn tuyến tính của từ thông thay đổi theo ik . Biến đổi Laplace hai vế ta được:

M(s)=KmI(s) Sơ đồ khối tương đương :

Hình 5.5- Sơ đồ khối phần momen điện từ

Phương trình cân bằng momen trên trục động cơ M=Jdω

dt++Mt

Trong đó:

+ J – momen quán tính của động cơ và tải quy về trục động cơ, [kg.m ]2

+ B – hệ số ma sát nhớt của động cơ và tải quy về trục động cơ, [kg.m ]2

+ Mt – momen phụ tải (nhiễu), [Nm] Biến đổi Laplace 2 vế phương trình:

M(s)=Jsω(s)+(s) +Mt(s)Sơ đồ khối tương ứng: Sơ đồ khối tương ứng:

Hình 5.6- Sơ đồ khối phần cần bằng momen trên động cơ

Kết hợp 3 sơ đồ khối thành phần, ta thu được sơ đồ khối của động cơ:

Hình 5.7- Sơ đồ khối động cơ với tín hiệu vào điện áp và tín hiệu ra vận tốc

Hàm truyền của động cơ DC với tín hiệu vào là điện áp và tín hiệu ra là vận tốc:

Gdc(s)=ω(s) U(s)= Km (Ls+R)(Js+B) 1+ KmKe (Ls+R)(Js B+ ) = Km LJ s2+(LB RJ+ )s+(K Km e+RB)

Trong đồ án này, ta quan tâm đến điều khiển vị trí của robot, cụ thể là góc quay tại các khớp, do đó khi mô hình hóa động cơ, tín hiệu ra phải là đại lượng dịch chuyển của góc.

Gọi θm – góc quay của động cơ. Do đó đạo hàm của góc quay chính là vận tốc góc:

Θm(t)=∫ω(t)dt

Chuyển sang miền tần số, ta được:

Θm(s)=ω(s)

s

Lúc này, hàm truyền của động cơ trở thành:

Gdc(s)=Θm(s)

U(s)=

Km

L Jtds3+(L Btd+R Jtd)s2+(KmKe+R Btd)s

Đặt: τt=L

R – hằng số thời gian điện từ, τc=Jtd

Btd – hằng số thời gian cơ Hàm truyền của động cơ DC với tín hiệu vào là điện áp và tín hiệu ra là góc quay:

Gdc(s)=Θm(s)

U(s)=

KtđT1s3+T2s2+s

Một phần của tài liệu Nghiên cứu, thiết kế robot dò line (Trang 41 - 44)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(53 trang)