ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN BÍCH NGỌC NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG XE HÀN CỦA MÁY HÀN TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Thái Nguyên - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN BÍCH NGỌC NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG XE HÀN CỦA MÁY HÀN TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN TRƢỞNG KHOA PGS.TS VÕ QUANG LẠP PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Mục lục……………………………………………………………………………………………i Lời cam đoan:…………………………………………………………………………… ………vi Danh mục ký hiệu chữ viết tắt……………………………………………………….……… vii Mục lục hình vẽ ………….……………………………………………………………………….viii Lời cảm ơn:…………………………………………………………………………….…… … ix Lời nói đầu……………………………………………………………………………………… 01 Chƣơng I……………………………………………………………………………………….…02 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN TỰ ĐỘNG … ……………………………… 02 I.1.Công dụng máy hàn tự động ……………………………………….……………….… 02 I.2 Giới thiệu chuyển động máy hàn tự động…………………………… …………03 I.2.1 Chuyển động đẩy que hàn vào vùng hàn………………………………………… ……….03 I.2.2 Chuyển động lắc que hàn………………………………………………… ………….……03 I.3 Giới thiệu thông số yêu cầu máy hàn tự động …………………………… ……05 I.4 Các phƣơng án điều khiển ổn định tốc độ xe hàn ………………….………………… … 09 I.5 Tìm hiểu máy hàn tự động chƣơng trình KC.03.06-10………………………….….…10 I.5.1 Sự đời mày hàn ……………….……………………………………………… 10 I.5.2 Yêu cầu rô bôt thông số kỹ thuật ……………………………………………… 12 I.5.3 Các chuyển động điều khiển, chuyển động robot hàn tự động ……………………… 13 I.5.4 Thiết kế, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển ………………………………………… 14 I.5.5 Xây dựng phần mềm tính toán điều khiển robot …………………………………… 16 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ I.5.6 Module vào số liệu ………………………………………………………… ……… 16 I.5.7 Giới thiệu hệ thống chuyển động đƣợc ứng dụng ……………………………………… 19 I.5.8 Cơ cấu robot tự hành ……………………….………………………………… …… … 19 Chƣơng II KHẢO SÁT & TÍNH TOÁN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG XE HÀN MÁY HÀN TỰ ĐỘNG……….………………………………………….……………25 II.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ truyền động …………………….…………… ….… ………….25 II.1.1 Động điện xoay chiều pha………………………… …………….……….……….…25 II.1.2 Biến tần ………………………………………… ……….……………….….….…… … 27 II.1.1 Động điện xoay chiều pha………………………… …………….……….……….…27 II.1.2 Biến tần ………………………………………… ……….……………….….….…… … 27 II.1.2.1 Khối động lực………………………….……………… …………….……….……….…27 II.1.2.2 Các phƣơng pháp điều khiển …………… …………….……………….….….…… … 27 II.1.2.2.1 Xây dựng hệ điều khiển vector ……………………… …………….……….……… 28 II 1.2.2.1.1 Khái niệm vector không gian …………… ……….……………….….… .… 38 II 1.2.2.1.2 Trạng thái van vectơ biên chuẩn ……….……………….….….…… … 29 II 1.2.2.1.3 Tổng hợp vector không gian từ vectơ biên …… …………….……….……… 30 II.1.3 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300…………………… ……….……………….….… .… 31 II.1.3.1 Cấu trúc trạm SIMATIC PLC S7-300 …………….……………….….….…… … 31 II.1.3.2 Module điều khiển PID ………………………………… …………….……….……… 33 II.1.3.3 Thiết bị tín hiệu tốc độ …………… …………… ……….……………….….… .… 37 II.2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB PHA………………………………….……………….….….…… … 39 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ II.2.1 Các phƣơng pháp điều khiển hệ truyền động biến tần động điện xoay chiều pha …….39 II.2.1.1 Điều khiển vectơ ( FOC …….…………………… ……….……………….….… .… 39 II.2.1.2 Điều khiển trực tiếp mômen ( DTC)…… …………….……………….….….…… … 40 II.2.2.1 Quy đổi đại lƣợng điện động không đồng từ hệ tọa độ vector không gian (a,b,c) hệ tọa độ cố định stato (α,β) ……………………………………….……… 41 II.2.2.2 Quy đổi đại lƣợng điện động KĐB pha từ hệ tọa độ cố định stato (α,β) hệ tọa độ tựa từ thông rotor (d,q)…………………………………………………… 42 II.2.2.3 Sự biến đổi lƣợng mômen điện từ………………………………………… …43 II.2.2.4 Cơ sở định hƣớng từ thông hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor (d,q)……… …….44 II.2.3 TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA ĐIỀU KHIỂN BỞI PLC S7-300……………………………………………………… 46 II.2.3.1.Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện điều khiển vector biến tần II.2.3.2.Tổng hợp điều chỉnh dòng điện…………………………………………………… 49 II.2.3.3 Tổng hợp điều chỉnh tốc độ.…………………………….………………………….51 II.2.4 Mô phần mềm Matlab – Simulink……………………………………….… 53 II.2.4.1.1 Sơ đồ mô toàn hệ thống.…………………………….…………………… ….54 II.2.4.1.2 Khối động KĐB……………………… ………………………………………….54 II.2.4.1.3 Khối điều khiển vector……….…………………………….…………………….….55 II.2.4.1.4 Khối điều khiển tốc độ……………… ……………………… …………… ….… 55 II.2.5 Tính toán gần thông số……………………………………………………… 56 II.2.5.1 Tính toán gần thông số ghi nhãn động cơ……………………………….56 II.2.5.2 Xác định thông số máy phát tốc………………………………………………57 II.2.5.3 Tính toán thông số điểu chỉnh dòng điện Ri(p) ………………………………… ….57 II.2.5.4 Tính toán thông số điều chỉnh tốc độ Rω(p)) ……………………………… ……57 II.2.6 Quá trình mô phỏng………………………………………………………………… …58 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ II.2.6.1 Động làm việc không tải tần số 50 Hz……………………………………………….59 II.2.6.2 Động làm việc có tải tần số 50 Hz…………….…………………………………… 60 II.2.6.3 Động làm việc có tải tần số 15Hz ………………………………………………… 61 II.2.6.4 Nhận xét…………………………………………………………………………………63 II.3 Thí nghiệm………………………………………………………………………………… 64 II.3.1 Giới thiệu thí nghiệm………………………………………………………………… 64 II.3.2 Xây dựng hệ mô hình thực nghiệm………….…………………………………………… 65 II.3.3 Nguyên lý làm việc…………………………………………………………………………65 II.3.4 Trƣờng hợp thí nghiệm với điều khiển P S7-300……………………… ……….66 II.3.5 Trƣờng hợp thí nghiệm với điều khiển PI S7-300……………………………….67 II.3.6 So sánh đánh giá kết thí nghiệm với lý thuyết tính toán………………………………68 CHƢƠNG III KHẢO SÁT TÍNH TOÁN HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ XE HÀN………………………………………………………………………………….69 III.1 Khảo sát tính toán với hệ điều khiển tuyến tính…………………………………………69 III.1.1 Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ ổn định tốc độ BT ĐC KĐB xoay chiều pha…………….69 III.1.2 Xây dựng hàm số hệ truyền động BT ĐCKĐB ~ pha ổn định tốc độ…………………70 III.1.3 Tổng hợp điều chỉnh vị trí…………………………………………………………….70 III.1.4 Tổng hợp mạch vòng điều khiển vị trí……………………………………………………71 III.1.5 Mô đánh giá chất lƣợng hệ điều khiển chuyển động xe hàn dùng điều khiển PID………………………………………………………………………………………………72 III.2 Nâng cao chất lƣợng hệ điều khiển chuyển động xe hàn……………………………… …72 III.2.2 Ứng dụng điều khiển mờ mạch vòng vị trí………………………………… …74 III.2.2.1 Sơ đồ khối điều khiển mờ………………………………………………………74 III.2.2.2 Các điều khiển mờ…………………………………………………………………75 III.2.2.2.1 Phƣơng pháp tổng hợp kinh điển…………………………………………………….75 III.2.2.2.2 Bộ điều khiển mờ tĩnh……………………………………………………………… 75 III.2.2.2.3 Bộ điều khiển mờ động………………………………………………………………76 III.2.3 Bộ điều khiển mờ lai PID…………………………………………………………………76 III.2.3.1 Giới thiệu chung……………………………………………………………………… 80 III.2.3.2 Bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số điều khiển PID………………………80 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ III.3 Tổng hợp hệ thống với điều khiển PID kết hợp với điều khiển mờ cho truyền động để điều khiển chuyển động cho xe hàn máy hàn tự động…………………………………81 III.3.1 Xây dựng điều khiển mờ III.3.2 Mô hệ với điều khiển mờ mắc nối tiếp….82 III.3.3 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI NỐI TIẾP CHO ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG XE HÀN……… 89 III.3.3.1 Mô với lƣợng đặt = 10 V III.3.3.2 Mô với lƣợng đặt hàm điều hòa tuần hoàn: y = Asin(ωt)……………………………………………………………………90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………………96 IV.1 Kết luận………………………………………………………………………………… 98 IV.2 Kiến nghị………………………………………………………………………………… Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Bích Ngọc Sinh ngày: 02 tháng 11 năm 1988 Học viên lớp cao học khóa K15 - Tự động hóa - Trƣờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Đại học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Công ty TNHH SamSung Electro – Mechanics Việt Nam Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu nêu luận văn trung thực Những kết luận luận văn chƣa đƣợc công bố công trình Mọi thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Trần Bích Ngọc Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Diễn giải nội dung đầy đủ STT Ký hiệu BTKĐB~3 pha ADC Analog Digital Convert DAC Digital Analog Convert PID Proportional Intergal Derivative PI Proportional Intergal PD Proportional Derivative Ucđ Điện áp chủ đạo Ki , K p Kω Biến tần không đồng xoay chiều ba pha Hệ số biến đổi điều khiển số dòng điện Hệ số khâu lấy tín hiệu tốc độ Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ hệ truyền động dịch cực……………………………………………… Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ truyền động cho xe hàn…………………………………… Hình 1.3 Sơ đồ động học rôbot hàn tự động………………………………………… Hình 1.4 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống điều khiển vị trí trục……………………… Hình 1.5 Lƣu sơ đồ chức chƣơng trình…………………………………… Hình 1.6 Cơ cấu hệ thống điều khiển Servo robot hàn tự hành trục……………… Hình 1.7 Mô hình cấu robot hàn tự hành………………………………………… Hình 1.8 Cơ cấu chuyển động khớp robot hàn……………………………… Hình 1.9 Cơ cấu chuyển động khớp robot……………………………………… Hình 1.10 Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động……………………………………… Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ truyền động biến tần động cơ……………………………… Hình 2.2.a: Đặc tính thay đổi tần số, điện áp không đổi……………………… Hình 2.2.b Đặc tính thay đổi tần số, điện áp (U/f = const)…………………… Hình 2.3 Sơ đồ nghịch lƣu độc lập nguồn áp pha………………………………… Hình 2.4 Biểu đồ sóng điện áp biến tần điều khiển theo phƣơng pháp PWM Hình 2.5 Vector không gian vector biên chuẩn…………………………………… Hình 2.6 Trạm PLC máy gạt phôi…………………………………………………… Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc module điều khiển PID……………………………………… Hình 2.8 Thuật toán điều khiển PID………………………………………………… Hình 2.9 Đặc tính đo máy phát tốc chiều………………………………………… Hình 2.10 Mạch đo tốc độ máy phát tốc xoay chiều pha…………………… Hình 11 Sơ đồ điều khiển vector hệ truyền động BT KĐC ~ 3pha…………… Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ BT KĐB ~ pha điều khiển trƣc tiếp momen…………… Hình 2.13 Hệ tọa độ vector không gian (a,b,c) hệ tọa độ cố định stator (α,β) Hình 2.14 Hệ tọa độ quy đổi (α,β) tựa theo từ thông rotor (d,q)……………………… Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển vector động KĐB thiết bị biến tần………………………………………………………………………………… Hình 2.16 Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần động KĐB…… Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc đơn giản hóa hệ thống điện sử dụng biến tần động KĐB…………………………………………………………………………………… Hình 2.18 Sơ đồ cấu trúc rút gọn hệ thống điện sử dụng biến tần động KĐB… Hình 2.19 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện………………………… Hình 2.20 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ……………………………… Hình 2.21 Sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh tốc độ ………………………………… Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trang 13 15 18 19 20 21 23 25 26 27 28 30 31 34 37 38 39 41 43 46 47 48 49 51 86 Bảng 3.17 Xây dựng luật điều khiển Sử dụng công cụ Toolbox Fuzzy Logic Simulink phần mềm Matlab để xây dựng điều khiển mờ lai theo thiết kế Công cụ Toolbox Fuzzy Logic cho phép ngƣời sử dụng thiết kế điều khiển mờ nhanh chóng, xác cho phép kết xuất vùng Worrkspace để tiến hành mô công cụ Simulink phần mềm Matlab Hình 3.18 Định nghĩa biến vào điều khiển mờ PD Hình 3.19 Định nghĩa tập mờ cho biến ET điều khiển mờ PD Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 87 Hình 3.20 Định nghĩa tập mờ cho biến DET điều khiển mờ PD Hình 3.21 Định nghĩa tập mờ cho biến U điều khiển mờ PD Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 88 Hình 3.22 Xây dựng luật cho điều khiển mờ PD Hình 3.23Bề mặt đặc trưng cho quan hệ vào điều khiển mờ PD Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 89 Hình 3.24 Quan sát tín hiệu vào điều khiển mờ PD Bộ điều khiển mờ điều khiển điều khiển mờ mắc song song, nối tiếp hỗn hợp với PID Trong luận văn ứng dụng điều khiển mờ mắc nối tiếp với PID để nâng cao chất lƣợng hệ điều khiển chuyển động III.3.2 Mô hệ với điều khiển mờ mắc nối tiếp a) Thông số mô xác định mục II.2.5 chƣơng II b) Sơ đồ mô công cụ Simulink Matlab Hình 3.23 Sơ đồ mô điều khiển mờ lai PD nối tiếp Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 90 Hình 3.26 Đáp ứng vị trí điều khiển mờ lai PD nối tiếp Hình 3.27 Đáp ứng tốc độ điều khiển mờ lai PD nối tiếp Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 91 Hình 3.28 Đáp ứng mômen điều khiển mờ lai PD nối tiếp III.3.3 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI NỐI TIẾP CHO ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG XE HÀN Hình 3.29 Sơ đồ mô đánh giá chất lượng điều khiển PID mờ lai nối tiếp PD Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 92 III.3.3.1 Mô với lƣợng đặt = 10 V Hình 3.30 Đáp ứng vị trí với lượng đặt =10V Hình 3.31 Đáp ứng tốc độ với lượng đặt =10V Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 93 Hình 3.32 Đáp ứng mômen với lượng đặt =10V b Nhận xét Kết mô cho thấy hệ điều khiển vị trí sử dụng điều khiển mờ nối tiếp với điều khiển PID có kết tốt so với PID kinh điển Điều thể qua bảng so sánh dƣới đây: Các tiêu chất lƣợng Bộ điều khiển mờ lai Bộ điều khiển PID PID nối tiếp kinh điển Độ điều chỉnh 0 Thời gian độ 0.55 s 1.25 s Số lần điều chỉnh lần lần Sai lệch vị trí lớn áp tải 1.2 % 2.6% Dao động áp tải Không có có Nhƣ sử dụng điều khiển mờ nối tiếp với PID có ƣu điểm bật là: - Vị trí cần điều khiển xác - Sai lệch vị trí nhỏ Nhƣ ta thấy sử dụng điều khiển vị trí dùng mờ kết hợp với PID có chất lƣợng tốt III.3.3.2 Mô với lƣợng đặt hàm điều hòa tuần hoàn: y = Asin(ωt) Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 94 Chúng ta mô trƣờng hợp sau: + A = 0,1 rad, bƣớc dịch chuyển khớp nối bé + A = rad, lúc ta cho dich chuyển khớp nối lớn Với sơ đồ mô nhƣ hình 3.32 a Kết mô Kết mô đƣợc thể nhƣ hình sau: Hình 3.33 Chất lượng bám điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= 0,1 sin(ωt) với ω=1 rad/s Hình 3.34 Chất lượng bám điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= 0,1 sin(ωt) với ω=10 rad/s Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 95 Hình 3.35 Sai lệch vị trí điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= 0.1 sin(ωt) với ω=1rad/s Hình 3.36 Sai lệch vị trí điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= 0.1 sin(ωt) với ω=10 rad/s Hình 3.37 Chất lượng bám điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= sin(ωt) với ω=1 rad/s Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 96 Hình 3.38 Chất lượng bám điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= sin(ωt) với ω=10rad/s Hình 3.39 Sai lệch vị trí điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= sin(ωt) với ω=1rad/s Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 97 Hình 3.40 Sai lệch vị trí điều khiển PID mờ nối tiếp PID với tín hiệu thử y= sin(ωt) với ω=10 rad/s b Nhận xét: Trƣờng hợp mô với lƣợng đặt hàm điều hòa tuần hoàn y=Asin(ωt)thì việc mô trƣờng hợp để đánh giá châts lƣợng bám hệ điều khiển so với lƣợng đặt Kết mô cho nhận xét nhƣ sau: Với tần số biến đổi không lớn rad/s hai điều khiển đảm bảo chất lƣợng điều khiển bám tốt (hình 3.36 hình 3.38 ) Với tần số biến đổi nhanh 10 rad/s, điều khiển PID kinh điển không trì đƣợc khả điều khiển bám tốt (hình 3.34 hình 3.36 ) đièu khiển mờ lai PD cho phép điều khiển bám tốt Điều thể ƣu điểm điều khiển mờ lai so với điều khiển kinh điển hệ thống điều khiển bám Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với đề tài :“NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG XE HÀN CỦA MÁY HÀN TỰ ĐỘNG” từ yêu cầu mục tiêu đặt đề tài Quá trình đƣợc thựchiện từ chƣơng đến chƣơng ta rút đƣợc kết nhƣ sau: - Đã tìm hiểu nghiên cứu cách tổng quát chuyển động xe hàn máy hàn tự động , đồng thời tìm hiểu đƣợc yêu cầu điều khiển chuyển động xe hàn Đặc biệt việc nghiên cứu rô bôt hàn chƣơng trình giúp cho việc chọn hệ truyền động nhƣ hệ điều khiển chuyển động máy hàn cách hợp lý, với hệ truyền động đƣợc chọn hệ BT KĐB ~3 pha điều khiển module mềm S7-300 Sau tính toán mô lý thuyết kết hợp với thực nghiệm phòng thí nghiệm giúp cho việc khẳng định hệ truyền động thỏa mãn cho truyền động xe hàn máy hàn tự động Đã khảo sát tính toán hệ điều khiển chuyển động xe hàn với điều khiển PID tuyến tính, kết mô thông qua phần mềm Mat lab – simulink cho thấy chất lƣợng tƣơng đối đảm bảo Kết mô đƣợc trình bày hình 3.5 , hình 3.6và 3.7 Sau phân tích tính phi tuyến mạch vòng vị trí dẫn đén chất lƣợng chƣa cao, đề xuất ứng dụng điều khiển mờ mắc nối tiếp với điều khiển PID nhằm phối hợp đặc tính điều khiển để nâng cao chất lƣợng hệ Qua thấy chất lƣợng điều khiển mờ nối tiếp với PID cho chất lƣợng điều khiển mờ lai tốt hẳn so với PID tuyến tính, đƣợc thể hình 3.30, 3.31, 3.32 bảng so sánh trang 94.Đồng thời qua mô thể độ bám hệ thấy điều khiển mờ nối tiếp PID có độ bám tốt Kết hình 3.33, 3.34, 3.35; 3.36; 3.37; 3.38,3.39và kết nhận xét - Kết luận văn cho thấy phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết đắn sở tài liệu tốt cho việc giảng dạy trƣờng cao đẳng đại học kỹ thuật Kiến nghị Bên cạnh ƣu điểm kết luận văn phần IV.1 trình bày luận văn dừng lại phần tính toán kiểm nghiệm mô phỏng, chƣa đƣợc kiểm Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 99 nghiệm mô hình thực tế Vì phần kiến nghị nên tiếp tục nghiên cứu vào điều khiển xe hàn thực tế sản xuất Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 100 Tài liệu tham khảo * Tiếng Việt [1] Tất tập tài liệu phục vụ đánh giá liên quan đến thiết kế Robot hàn tự động, mã số: KC 03.06/06-10 (2004), ền động điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Vũ Quang Hồi, Nguyễn Minh Chất, Nguyễn thị Liên Anh Trang bị điện – điện tử, NXB Giáo dục Hà Nội – Dùng cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ [4] Nguyễ thuật Hà Nội năm 2006 ọng Thuần – Điều khiển logic & ứng dụng – NXB Khoa học & kỹ thuật Hà Nội năm 2006 [6] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phƣớc –Lý thuyết điều khiển mờ - NXB Khoa học Hà Nội 2006 [7] Các tài liệu phòng thí nghiệm * Tiếng Anh * Intermet http://www.hiendaihoa.com http://www.dientuvietnam.net Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [...]... trí máy hàn Hệ truyền động cho máy hàn tự động ổn định tốc độ φ Khớp nối Xe hàn Cảm biến vị trí xe hàn Hình 1.2Sơ đồ khối hệ truyền động cho xe hàn - Xe hàn: Đây là chuyển động tịnh tiến ( nếu chỉ chuyển động theo một trục) - Hệ truyền động cho xe hàn tự động: Để truyền động cho xe hàn (đầu hàn) , hệ thống tự động ổn định tốc độ, công suất không lớn ( vài trăm W ÷ 1 kW) nhƣng yêu cầu chất lƣợng hệ truyền. .. chuyển động của máy hàn tự động Trên máy hàn có 2 hệ truyền động riêng biệt : + Hệ truyền động tự đẩy điện cực vào vùng hàn + Hệ truyền động di chuyển xe hàn Trong quá trình làm việc, máy hàn đảm bảo các thao tác hàn: Mồi hồ quang, duy trì ngọn lửa hồ quang cháy ổn định trong quá trình hàn; Đẩy điện cực vào vùng hàn; di chuyển xe hàn quay đầu hàn, cấp trợ dung vào vùng hàn Hệ truyền động trên máy hàn. .. mạch được điều khiển bởi module PID mềm của PLC S7-300 để thiết kế truyền động cho xe hàn của máy hàn tự động Việc ứng dụng hệ truyền động này cũng là thuận lợi cho việc kiểm nghiệm vì ở phòng thí nghiệm Điện –Điện tử trường đại học KTCN có hệ truyền động này Vì thế chương II sẽ đề cập việc tính toán khảo sát hệ truyền động BT ĐC ~ 3 pha trong việc ứng dụng cho truyền động xe hàn của máy hàn tự động Số... ta sử dụng dòng hàn một chiều hay xoay chiều.Dòng hàn một chiều liên tục: Đối với các mối hàn yêu cầu chất lƣợng cao, ta sử dụng dòng hàn một chiều Đối với các mối hàn yêu cầu chất lƣợng không cao, ta sử dụng dòng hàn xoay chiều I.3 Giới thiệu các thông số và các yêu cầu máy hàn tự động Động cơ trục chính của máy hàn tự động là động cơ tạo ra chuyển động tịnh tiến theo dọc trục mối hàn ( theo phƣơng... hợp để tự động hóa Số lƣợng chi tiết cần hàn trong quá trình chế tạo quyết định xem có nên tự động hóa quá trình hay không Nếu bình thƣờng phải điều chỉnh để các chi tiết ăn khớp với nhau hoặc các mối hàn quá rộng hoặc có vị trí khác nhau trên mỗi chi tiết thì không thể tự động hóa đƣợc Những lợi ích của hàn tự động lớn nhất chính là độ chính xác và năng suất cao Hàn bằng máy tự động sẽ nâng cao độ... thống điều khiển vị trí các trục Hệ thống điều khiển robot hàn tự hành bao gồm: -Bộ phận chính là một máy tính công nghiệp sử dụng hệ điều hành Windows - Card điều khiển vị trí 4 trục - Bảng dạy dùng màn hình cảm ứng và các nút ấn - Hộp vận hành - Bộ phận chấp hành dùng 4 động cơ servo I.5.5 Xây dựng phần mềm tính toán và điều khiển robot Phần này trình bày các kết quả nghiên cứu và xây dựng phần điều khiển. .. để xe hàn di chuyển với vận tốc v v : Vận tốc tối đa của xe hàn m : Khối lƣợng của xe hàn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 6 g :Gia tốc trọng trƣờng Công suất mở máy đƣợc xác định: Pmm = P + m.a.v(1-3) Trong đó: Pmm: Công suất mở máy a : Gia tốc của xe hàn v : Vận tốc tối đa của xe hàn m : Khối lƣợng của xe hàn Momen xoắn tại trục gây ra bởi trọng lƣợng bản thân máy hàn: ... của vỏ tàu nên robot hàn tự hành trong đề tài này chƣa đề cập đến chuyển động quay góc nghiêng mỏ hàn q4 I.5.4 Thiết kế, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển Phần này trình bày các kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển robot hàn tự hành Cấu trúc của hệ thống điều khiển robot: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 15 Hình 1.4Sơ đồ khối tổng thể hệ. .. hàn (V) Ih: Cƣờng độ dòng điện hàn (A) η : Hệ số hữu ích của hồ quang hàn Nhƣ trên đã phân tích thì tíchIh νh = N = const Vậy với cƣờng độ dòng điện hàn không đổi thì để đảm bảo công thức trên ta phải giữ sao cho vận tốc hàn νh không đổi Do đó ta phải thiết kế hệ thống ổn định tốc độ hàn I.4 Các phƣơng án điều khiển ổn định tốc độ xe hàn * Sơ đồ khối hệ truyền động cho xe hàn: Hình 1.2 Us Bộ điều khiển. .. với chuyển động một khớp Hệ thống điều khiển chuyển động một khớp đƣợc thiết kế với 3 mạch vòng điều khiển dòng điện, tốc độ động cơ và vị trí đầu hàn Hệ thống điều khiển đơn giản, dễ thực hiện trong thực tế do các bộ điều khiển chuyển động của khớp có thể đƣợc thiết kế độc lập, không phụ thuộc vào tham số các khớp lân cận đảm bảo độ chính xác di chuyển của đầu hàn theo yêu cầu công nghệ hàn I.5.8 Cơ