CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ
4.3 Mơ hình hố hệ thống
4.3.2 Tìm hàm truyền động cơ
Xác định số lần lấy mẫu và chu kì lấy mẫu:
Động cơ chạy với vận tốc tối đa là 280 rpm = 280/60 vòng/s = 14/3 vòng/s Suy ra = 14/3 vịng/s
Theo tiêu chuẩn lấy mẫu Nyquist thì: = 28/3 ≈ 9.33 Hz
Chọn Hz vì lý do phụ thuộc vào độ phân giải của encoder của động cơ. Số lần lấy mẫu cần thiết:
Với là thời gian lấy mẫu vận tốc động cơ là chu kì quay của động cơ
N là số lần lấy mẫu. Chọn giá trị N để m là số nguyên
Vậy là giá trị đầu tiên để m là số nguyên => Phải lấy mẫu vận tốc 75 lần với chu kì lấy mẫu là 0.02s
Các bước tìm hàm truyền động cơ:
Bước 1: Cấp PWM từ vi điều khiển cho động cơ, tăng dần giá trị này (ghi lại các giá trị vận
Hình 4.55 Đồ thị vận tốc theo PWM
Nhận xét: đồ thị vận tốc động cơ theo PWM là khơng tuyến tính và có thể dùng
phương pháp xấp xỉ tuyến tính để xấp xỉ vận tốc theo PWM
Đồ thị trên với trục hoành là PWM (55), trục tung là tốc độ động cơ (rpm), đường màu xanh là giá trị đo được, đường màu đỏ là đường xấp xỉ tuyến tính.
Từ phương pháp xấp xỉ ta suy ra được phương trình vận tốc theo PWM là:
Từ kết quả phần mô phỏng ta thấy vận tốc động cơ cỡ khoảng 220 rpm nên ta sẽ sử dụng giá trị này để tìm hàm truyền và đáp ứng của động cơ khi chưa có bộ điều khiển PID.
Bước 2: Tìm hàm truyền khi chưa có bộ điều khiển PID.
Với v = 220 rpm thì PWM = (223.456)/0.659 = 192
Hình 4.56 Dữ liệu tìm hàm truyền khi chưa có bộ điều khiển PID
Bước 3: Đo vận tốc theo thời gian
Trục hoành là thời gian (s) trục tung là vận tốc động cơ (rpm) với vận tốc tham chiếu là 220 rpm
Bước 4: Dùng công cụ Ident của Matlab để tìm hàm truyền:
Hình 4.58 Cơng cụ Ident của Matlab
Chọn Time-Domain Signals để chọn nhập dữ liệu trong miền thời gian. Input: nhập mảng 1 chiều có giá trị của các phần tử là vận tốc tham chiếu. Output: nhập mảng 1 chiều là giá trị vận tốc của động cơ.
Hình 4.60 Hàm truyền khi chưa có bộ điều khiển PID
Ở bước này cần chọn số Poles sao cho độ chính xác xấp xỉ cao nhất có thể và ở 2 động cơ bài này có độ chính xác là 87.2% và 91%.
Bảng 9 Hàm truyền động cơ trước khi có PID
Trước khi có PID Động cơ trái Hàm truyền
Độ chính xác xấp xỉ: 87.2%
%Os (%) 0
(s) 0.4011
Động cơ phải Hàm truyền
Độ chính xác xấp xỉ: 91%
%Os(%) 0
(s) 0.3528