b- Phép giao hai tập mờ
5.4 Một số nhiệt độ chuẩn
Để đo được nhiệt độ chính xác thì ta cần 1 số nhiệt độ chuẩn để cân chỉnh mạch chính xác
Loại Nhiệt độ Điểm đông đá
Điểm tan của nước Điểm sôi của nước
0oC 0.01oC 100oC
Chương 6 : LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ DC VAØ LÝ THUYẾTĐIỀU KHIỂN
6.1.Tìm hiểu đặc tính của động cơ
6.1 .1 Các thông số điều kiển của động cơ :
Động cơ một chiều hay động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong hệ thống truyền động nhờ đặc tính có thể thay đổi vận tốc và chiều quay dễ dàng. Thường dùng trong hệ thống truyền động của các xe điện, máy công cụ vận chuyển, máy cán, máy nghiền( trong công nghiệp giấy) … Nguyên lý làm việc của động cơ DC :
R
B , J
L
U
Hình 6.1 : sơ đồ tương đương động cơ DC
Khi ta đặt điện áp 1 chiều U hai đầu chổi điện thì trong cuông dây phần ứng sẽ xuất hiện dòng điện Iư. Khung quay sẽ bị tác dụng bởi từ trường của nam châm vĩnh cửu và quay quanh trục. Khi rô to quay nó sẽ
cảm ứng trên cuộn dây một sức điện động E có chiều ngược với chiều của dòng điện, còn gọi là sức phản điện.
Do đó phương trình điện áp sẽ là : U = E + RưIư (6.1)
Các phương trình cơ bản của động điện cơ 1 chiều E = Kφω (6.2)
U = E + RưIư (6.3) M = KφIư (6.4) Trong đó :
φ : Từ thông trên mỗi cực từ (Wb) Iư : dòng điện phần ứng (A). U : Điện áp phần ứng(V)
ω : Tốc độ của động cơ (rad/s)
M : Mômen do động cơ sinh ra(N/m). K : hằng số phụ thuộc cấu trúc động cơ.
Từ các phương trình trên ta có sự phụ thuộc của tốc độ động cơ DC theo các đại lượng như sau : ω = KUφ - RuIuKφ
6.1 .2Sai số tĩnh tốc độ:
Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt. Nó là giá trị tương đối của độ sụt tốc ứng với tốc độ đặt khi không lý tưởng.
∆ω = Mc/β (6.5)
S% = Mc/(β.ωod) (6.6)
Như vậy sai số tốc độ phụ thuộc và độcứng của đặc tính cơ β, tốc độ đặt khi không tải lý tưởng ωod và phụ tải trên trục động cơ.
Phạm vi điều khiển (ký hiệu là D) là tỉ số giữa tốc độ làm việc lớn nhất và nhỏ nhất ứng với phụ tải đã cho.
D = ωMAX/ωMIN (6.7)
Tốc độ lớn nhất ωMAX thường bị giới hạn bởi độ bền cơ của phần quay của động cơ. Một số máy điện một chiều ωMAX bởi đièu kiện chuyển mạch vì tốc độ lớn làm tia lửa điện phát sinh trên cổ góp. Vì vậy thông thường chỉ cho phép điều khiển ωMAX ≤ (2 – 3).ωđm.
Tốc độ nhỏ nhất ωMIN trong dãy điều khiển bị chặn bởi yêu cầu khắc phục moment quá tải cho phép, bảo đảm độ chính xác điều chỉnh(s %).
ωMAX = ω0 – Mđm/β (6.8)
ωMIN = (Kqt.Mđm – Mđm ).tg∝ (6.9)
6.1.4 Hiệu suất của động cơ :
Nếu bỏ qua các tổn hao bất biến trong hệ thì phần tổn hao chủ yếu sẽ nằm trong mạch phần ứng, nên hiệu suất của hệ là :
η= PP12 = EIuEIu+R.I2u = 2 ) ( φ ω ω K MR + (6.10) 6.2.
Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ dc
Trong thực tế điều khiển động cơ , người ta cần điều khiển nhiều cấp tốc độ khác nhau, tùy yêu cầu và mục đích điều khiển. Để điều khiển tốc độ người ta có thể dùng các bộ truyền động và thay đổi tỉ số truyền nhưng phương pháp này có nhiều khuyết điểm. Ngày nay để điều khiển tốc độ người ta dùng các phương pháp điện.
Từ phương trình phụ thuộc của tốc độ vào các đại lượng khác (ω = KUφ -
φ
K RuIu
1 Điều khiển khiển điện áp phần ứng ( thay đổi đại lượng U) bằng cách tạo ra điện áp 1 chiều thay đổi được và cấp cho động cơ.
2 Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng để làm thay đổi dòng điện phần ứng Iư. Thường sử dụng cho động cơ có công suất nhỏ.
3 Điều chỉnh từ thông φ bằng cách thay đổi dòng kích từ.
Phương pháp 2 và 3 làm giảm đặc tính cơ của động cơ nên độ chính xác không cao, phạm vi điều chỉnh hẹp, độ tinh chỉnh kém. Khi điều chỉnh càng sâu thì sai số tốc độ tăng và moment ngắn mạch giảm, nghĩa là độ chính xác duy trì tốc độ và khả năng quá tải kém.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện áp (phương pháp 1) cung cấp cho động cơ hiện nay được sữ dụng rộng rãi nhất, nó được coi là phương pháp triệt để.Ta có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳvùng tải nào, kể cả khi không tải lý tưởng.Đặc tính cơ điều chỉnh sai số tốc độ nhỏ, khả năng quá tải lớn. Dãi điều chỉnh rộng và tổn hao năng lượng thấp. Tuy mềm hơn so với đăc tính cơ tự nhiên nhưng cứng hơn phương pháp điều chỉnh thông số (φ , Iư). Mặc khác vì phần tử điều chỉnh đặt trong mạch điều khiển của bộ biến đổi là mạch có công suất nhỏ nên tinh chỉnh cao, nhẹ nhàng và có khả năng cải thiện thành hệ tự động vòng kín.
Khuyết điểm : là phải dùng bộ biến đổi điện áp DC nên chi phí vận hành và thiết kế cao.
Ưu điểm : phương pháp này cho ta năng suất cao, tổn hao thấp.
Để thay đổi điện áp 1 chiều người ta thường dùng bộ biến đổi điện áp DC. Bộ biến đổi điện áp tạo ra điện áp 1 chiều có giá trị trung bình thay đổi được nhờ thay đổi tần số đóng ngắt của switch điện tử.
63.1Bộ giảm áp : - + S _ U E R L V o +
Hình 6.2 sơ đồ nguyên lý mạch giảm áp 6.3.2Bộ tăng áp : L - R V o + U + _E
Hình 6.3 : Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp 6.3.3 Bộ biến đổi đảo chiều kép :
E R - D 3 M D 4 N + S 1 S 4 L + - S 2 D 1 D 2 V o S 3 U
Hình 6.4 : sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều kép .
Khi kích cho S1 vàS2 dẫn dòng điện chạy qua đoạn mạch RLE theo chiều từ M đến N. Nếu ta tạo một chuổi xung kích có tỉ lệ thời gian on và thời gian off thay đổi ta có thể tạo điện áp DC trung binh thay đổi được.
Khi kích S3 và S4 dẫn thì dòng qua RLE có chiều từ N đến M. Như vậy dùng bộ biến đổi một chiều kép ngoài việc có thể điều khiển được điện áp trung bình ngõ ra ta còn có thể đảo chiều dòng điện hay đảo chiều quay của động cơ.
Ut=U.( T T1 2 - 1) (6.5). hình 6.5 : giản đồ xung kích .
Hình 6.6 : Đồ thị điện áp ra tương ứng với giản đồ xung kích.
6.4.Tìm hiểu hệ thống điều khiển động cơ DC
6.4.1 Điều khiển vòng hở :
Hệ thống điều khiển vòng hở hay còn gọi là hệ thống bán tự động, nó thực hiện nguyên tắc khống chế cứng. Tức là tín hiệu ra không cần đo lường để hồi tiếp chuyển trở về đầu vào.
Hình 6.7 : Sơ đồ điều khiển vòng hở.
6.4.2 Điều khiển vòng kín :
Hệ thống điều khiển vòng kín hay còn gọi là hệ thống tự động, nó thực hiện nhờ nguyên tắc điều khiển có phản hồi, tức là tín hiệu ra được đo lường và phản hồi đến đầu vào bộ điều khiển và thông qua bộ điều khiển để tạo tín hiệu điều khiển mới cho động cơ.
Hình 6.8 : Sơ đồ điều khiển vòng kín.
Để điều khiển hệ thống vòng kín người ta dùng rất nhiều phương pháp : điều khiển PID , điều khiển mờ , mờ thích nghi, mờ lai.