NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔ HÌNH MA SÁT TRONG MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌ C XY LANH KHÍ NÉN
3.1.2. Qui trình thực nghiệm, đo đạc và tính toán
Trong phần này trình bày qui trình thực nghiệm và đo đạc để thu thập các thông số động lực học của hệ thống truyền động khí nén như độ dịch chuyển của pít-tông, vận tốc pít-tông, áp suất trong khoang xy lanh, lực ma sát nhằm đánh giá ảnh hưởng của ba mô hình ma sát đã lựa chọn bằng phương pháp mô phỏng các đặc tính này. Qui trình thực nghiệm được trình bày trên Hình 3.7. Đối với hệ thống thực nghiệm này, chương trình điều khiển có với đầu vào (tín hiệu điều khiển van) là các giá trị điện áp của van và đầu ra thu được là các tín hiệu từ các cảm biến vị trí và cảm biến
Hình 3.7. Qui trình thực nghiệm đểđo đạc các đặc tính hoạt động của hệ thống TĐKN điều khiển tỉ lệ cho mục đích nghiên cứu mô phỏng động lực học
48
áp suất. Sử dụng ngôn ngữ Microsoft Visual C++ lập chương trình điều khiển. Từ chương trình điều khiển, ta nhập các giá trị điện áp cho các đầu vào u1 và u2. Tín hiệu u1 và u2 là tín hiệu bước thay đổi trong phạm vi 0 ÷ 5 V hoặc hình sin có tần số từ 0 đến 2 Hz. Sau đó ta chạy chương trình với khoảng thời gian nhất định. Trong mỗi lần chạy thực nghiệm, hệ thống sẽ xuất các tín hiệu u1 và u2 đến hai van tỉ lệ khí nén thông qua bộ chuyển đổi số sang tương tự (D/A) và hai bộ chuyển đổi tín hiệu của van để điều khiển các van tỉ lệ. Van tỉ lệ sẽ điều khiển hoạt động của xy lanh khí nén. Song song với việc xuất tín hiệu ra các van, chương trình điều khiển sẽ thu nhận các tín hiệu từ các cảm biến vị trí pít-tông và từ hai cảm biến áp suất thông qua bộ chuyển đổi tương tự sang số. Các tín hiệu từ các cảm biến này sẽ được ghi ra một file excel. Sau khi chương trình điều khiển thực hiện xong, giá trị của vận tốc và gia tốc được tính toán bằng phần mềm MATLAB/SIMULINK dựa trên dữ liệu đo đạc vị trí pít-tông nhận được từ file excel. Lực ma sát sau đó được tính toán dựa trên giá trị đo đạc của hai áp suất trong khoang xy lanh, vận tốc và gia tốc.
Đối với mỗi lần thực hiện thực nghiệm, các điều kiện sau được áp dụng:
Áp suất nguồn khí được đặt ở một giá trị cố định trong phạm vi 0 ÷8 bar.
Hệ thống thực nghiệm được thực hiện với điều kiện nhiệt độ trong phòng cố định.
Pít-tông ở trạng thái dừng và vị trí ban đầu của pít-tông được đặt ở bất cứ vị trí nào trong khoảng hành trình 300 mm.
Áp suất ban đầu trong các khoang của xy lanh được đặt tại áp suất 0 bar. Trong hệ thống thực nghiệm, duy nhất cảm biến vị trí được sử dụng để đo vị trí của pít-tông. Trong khi đó, vận tốc và gia tốc không được đo đạc trực tiếp. Vận tốc và gia tốc được tính toán dựa trên giá trị độ dịch chuyển của pít-tông đo đạc. Vận tốc được tính bằng cách tính gần đúng bởi đạo hàm của độ dịch chuyển của pít-tông đo được theo thời gian và gia tốc được tính bằng cách tính gần đúng bởi đạo hàm theo thời gian của vận tốc được tính toán. Nhiễu trong tín hiệu của vận tốc và gia tốc được lọc bằng bộ lọc acausal băng thông thấp với tần số 32 Hz. Một ví dụ về việc tính toán vận tốc và gia tốc từ vị trí đo đạc của xy lanh khí nén được chỉ ra trong Hình 3.8.
49
Hình 3.8. Tính toán vận tốc và gia tốc chuyển động của pít-tông xy lanh khí nén: a). Độ
dịch chuyển của pít-tông đo đạc x; b). Vận tốc pít-tông tính toán v; c). Gia tốc pít-tông tính toán a
Cảm biến vị trí và cảm biến áp suất được đánh giá sai số bởi so sánh kết quả đo từ các cảm biến với các giá trị vị trí pít tông chuẩn từ thước đo vị trí và áp suất chuẩn từ đồng hồ đo áp suất. Sai số đánh giá đạt được từ cảm biến vị trí dưới 0.2 % và từ cảm biến áp suất dưới 0.5%.