Mở đầu Động cơ một chiều được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Công cụ Matlab/Simulink được sử dụng trong thiết kế vừa giúp chúng ta nhanh chóng tìm ra được mô hình cần thiết nhờ các hàm toán học mạnh mẽ của Matlab vừa minh họa cho các lệnh của Matlab thông qua Control system toolbox. Với mục tiêu là không những có thể giải quyết một cách thấu đáo bài toán điều khiển tốc độ động cơ một chiều trên không gian trạng thái mà còn thông qua đó làm sáng tỏ thêm phần lý thuyết cơ bản trong một ứng dụng cụ thể. Chính vì lý do đó nên phần phân tích và thiết kế nói chung sẽ được thực hiện nhiều trên nền các lệnh của Matlab. Đồng thời phần Simulink cũng được sử dụng một cách thích hợp để kiểm chứng phần lý thuyết. 1. Mô hình hóa và khảo sát các đặc tính của động cơ một chiều Mô hình không gian trạng thái của động cơ một chiều Các phương trình động học cơ bản - Phương trình cân bằng điện áp phần ứng di u e Ri L dt = + + (1) - Sức điện động phần ứng 2 e e e k k n φω π φ = = (2) - Phương trình chuyển động 2 dt c d dn M M J J dt dt ω π − = = (3) Trong đó: M dt là mômen điện từ. dt M M k i φ = (4) M c : là mômen cản của tải. ω : là tốc độ góc của rotor. là mômen quán tính của động cơ. Mặt khác, do ω=2πn (n tính theo vòng/giây), nên ta có thể viế ( ) 1 2 dt c dn M M dt J π = − (5) Hệ phương trình không gian trạng thái Từ các phương trình cơ bản trên ta có thể viết hệ phương trình mô tả không gian trạng thái của động cơ một chiều như sau: 2 1 1 2 2 c di R K i n u dt L L L dn K i M dt J J π φ φ π π = − − + = − (6) Hệ phương trình này có hai biến trạng thái và n. Các tín hiệu vào là điện áp u và mômen cản của tải M c . Giả sử các biến trạng thái và n là đo được, viết lại hệ phương trình trên dưới dạng ma trận ta có 2 1 0 ' . 1 ' 0 0 2 2 c R K u i i L L L M K n n J J π φ φ π π     − −           = +                     −         (7) Hay dưới dạng ngắn gọn ' ' x Ax Bv n Cx Dv = + = + (8) Trong đó 2 0 2 R K L L A K J π φ φ π   − −   =         (9) 1 0 1 0 2 L B J π     =     −     (10) 1 0 0 1 C   =     (11) 0 0 0 0 D   =     (12) Biến trạng thái i x n   =     Tín hiệu vào c u v M   =     . Các đặc tính vòng hở trong miền thời gian Cho động cơ có các thông số sau: P = 6,6kW, U đm =220V, n đm =2200 vòng/phút η =0,85, J=0,07KGm 2 ,L =0.014H. -Từ các thông số trên ta tinh được các thông số cần thiết sau: R= 0.4674Ω, KΦ =0,883 , L = 0,014H , J = 0,07KGm 2 , M đm = M c = 28.65Nm Ta lập sơ đồ khối trong Simulink như sau: I I' n' n T oc do quay 28.65 M om en can 1 s Integrator1 1 s Integrator -K- Gain4 -K- Gain3 -K- Gain2 -K- Gain1 -K- Gain Dong dien 220 Dien ap Sơ đồ Simulink Trong đó: Khối Gain có giá trị K = 0.883/(2*3.14*0.07) Khối Gain 1 có giá trị K = -0.4674/0.014 Khối Gain 2 có giá trị K = -2*3.14*0.883/0.014 Khối Gain 3 có giá trị K = 1/0.014 Khối Gain 4 có giá trị K = -1/(2*3.14*0.07) Cho chương trình chạy và ta dược kết qua như sau: Đặc tính dòng điện Đặc tinh tốc độ. . dụng một cách thích hợp để kiểm chứng phần lý thuyết. 1. Mô hình hóa và khảo sát các đặc tính của động cơ một chiều Mô hình không gian trạng thái của động cơ một chiều Các phương trình động học cơ. có thể giải quyết một cách thấu đáo bài toán điều khiển tốc độ động cơ một chiều trên không gian trạng thái mà còn thông qua đó làm sáng tỏ thêm phần lý thuyết cơ bản trong một ứng dụng cụ thể Mở đầu Động cơ một chiều được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Công cụ Matlab/Simulink được sử dụng trong thiết kế vừa giúp chúng ta nhanh chóng tìm ra được mô hình cần thiết