4. Chương 4
4.2. Thiết kế điều khiển phẳng khi nâng cho hệ ổ từ của truyền động động cơ–bánh đà
4.2.3. Thiết kế điều khiển duy trì ở vùng vị trí cân bằng
Sau khi bánh đà được nâng từ vị trí nghỉ ban đầu lên vị trí cân bằng, trạng thái làm việc tiếp theo là duy trì bánh đà ổn định ở vị trí cân bằng trong suốt q trình làm việc. Đối với hệ điều khiển tuyến tính thì giai đoạn khởi động và giai đoạn duy trì hồn tồn không phân biệt đối với bộ điều khiển về mặt tác động, chỉ phân biệt bởi tín hiệu đặt. Khi tín hiệu đặt duy trì là zero (điểm giữa ổ từ) thì bánh đà tự được duy trì ở điểm này nếu đáp ứng của bộ điều khiển thỏa mãn.
Chương 4: Thiết kế điều khiển phi tuyến theo nguyên lý phẳng cho ổ từ trong hệ TĐ ĐC-BĐ
Tuy nhiên đối với phương pháp tựa phẳng, hệ phải luôn “đi” theo một quỹ đạo được thiết lập. Hay nói cách khác cần phải tạo được quỹ đạo để bánh đà “đứng yên” ở điểm giữa ổ từ. Với đặc điểm của hệ bánh đà – ổ từ như đã nêu trên là hệ kiểu “rest to rest” thì vị trí đặt phải ln thay đổi tức là cần có quỹ đạo, nhưng yêu cầu của hệ bánh đà là giữ vị trí ổn định. Giải pháp đề ra là tạo quỹ đạo biến thiên đủ nhỏ để tạo dòng điện tức là có lực tác động lên bánh đà đủ để duy trì vị trí ổn định.
Hình 4.13. Vị trí (a), dịng điện (b), của ổ từ
Hình 4.13 thể hiện chuyển động của bánh đà từ vị trí ban đầu cách 0,9mm về điểm giữa ổ từ, sau đó tiếp tục với các đoạn quỹ đạo di chuyển quanh điểm cân bằng với biên độ quỹ đạo đặt là 1m, tuy vậy do quán tính của hệ nên biên độ chuyển động thực của bánh đà nhỏ hơn nhiều. Khi đó dịng điện đặt có dạng xung rất hẹp và do có điện cảm cuộn dây làm cho dịng điện thực của nam châm có dạng chỉ mấp mơ nên lực tác động lên bánh đà mềm hơn làm cho bánh đà chỉ “rung nhẹ” chứ không
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0 2 4 6 8 10 zđặt zthực (a)
Đoạn nâng lên vị trí cân bằng Đoạn
duy trì (s) t zj (10-4m) ij1 (A) ij1đặt ij1thực ij2đặt ij2thực 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 (s) t 0 0.5 1 1.5 0 2 4 6 (b)
Đoạn nâng lên vị trí cân bằng
Đoạn
duy trì
Chương 4: Thiết kế điều khiển phi tuyến theo nguyên lý phẳng cho ổ từ trong hệ TĐ ĐC-BĐ
hoàn toàn chạy theo quỹ đạo đặt. Điều này cũng phù hợp với yêu cầu giữ bánh đà “đứng yên” trong vùng này. Trong khoảng này cũng thấy rõ hơn sai lệch giữa vị trí đặt và vị trí thực. Nguyên nhân là do dòng điện thực khơng bám hồn tồn theo dịng điện đặt nên gây sai lệch mơ hình.
Hình 4.14 cho thấy vị trí của bánh đà sau khi nâng đến vị trí cân bằng (flying- up), duy trì vị trí ổn định và đáp ứng khi có lực nhiễu tác động cân bằng ở cả 3 góc.
Hình 4.14. Vị trí các góc (a) khi có lực nhiễu cân bằng tác động (b).