LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần công nghệ thông tin có bước nhảy vọt, đặc biệt đời máy tính tạo cho xã hội bước phát triển mới, ảnh hưởng đến hầu hết vấn đề xã hội công nghiệp Hòa phát triển đó, ngày nhiều nhà sản xuất ứng dụng họ vi xử lý mạnh vào công nghiệp, việc điều khiển xử lý liệu Những hạn chế kỹ thuật tương tự sụ trôi thông số, làm việc cố điịnh dài hạn, khó khăn việc thực chức điều khiển phức tạp thúc đẩy việc chuyển nhanh công nghệ số Ngoài điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa Với vi xử lý, cấu trúc phần cứng dùng cho nhiều ứng dụng khác Tuy nhiên kỹ thuật sô có nhược điểm xử lý tín hiệu rời rạc…, đồng thời tín hiệu tương tự có ưu điểm mà kỹ thuật số tác động nhanh liên tục Vì xu hướng điều khiển phối hợp điều khiển số điều khiển tương tự Để nắm vững kiến thức học việc nghiên cứu cần thiết sinh viên Bài tập lớn Môn “Điều khiển số” giúp em biết thêm nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm Dưới hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Tiến em thực xong tập Do kiến thức hạn chế nên tập có nhiều sai sót, nên em mong nhận bổ sung thầy, cô bạn Hải Phòng, ngày 04, tháng 05, năm 2012 Sinh viên thực TRỊNH XUÂN HOÀI Chương Khái quát chung về động Dc servo Harmonic RHS 32_6018 1.1.Giới thiệu động Dc servo Harmonic RHS 32_6018 Đối tượng điều khiển động Động RHS 32_6018 hãng Harmonic Động thuộc dòng RHS Series DC Servo Actuators series l dòng động thiết kế nhỏ gọn ,truyền động xác ,mô men lớn có gắn sẵn encoder Hình 1.1:Động Dc servo Harmonic RHS 32_6018 Tính động -Kiểu chạy : Liên tục -Kích thích : Nam châm vĩnh cửu -Cách điện :F -Điện trở cách điện : 100M Ω -Độ rung : 2.5g(5 … 400HZ) -Shock : 30g (11ms) -Bôi trơn : Dầu nhờn - Nhiệt độ môi trường : -20 ~ 60oC -Độ ẩm môi trường : 20 ~ 80 % ( không ngưng tụ ) Tham số động Thông số Công suất đầu U đm I đm M đm M hãm I max M max W max Hằng số mô men –Kt Mqt Hằng số thời gian khí Độ dốc đặc tính Hệ số mô men nhớt Tỷ số truyền Tải trọng hướng tâm Tải trọng hướng trục P đc Giá trị 8.6 W 24 V 1.0 A 1.5 NM 2.7 NM 1.6 A NM 80 rpm 11.5 Nm 1.4 Nm 6.8 ms 22 Nm/rpm 7.6*10^-2 Nm/rpm 50 (1:R) 992 N 992 N 300 W W đm Rư Lư I kđ I kt Hằng số Kb 3000 rpm 0.6 Ohm 0.92 mH 1.1 A 1.5 A 1.18 V/rpm Hình 1.2 Thông số bản của động 1.2 Một số phương pháp điều khiển động chiều 1.2.1 Phương pháp 1: thay đổi dòng kích từ vào động chiều 1.2.2 Phương pháp 2: Thay đổi điện áp đưa vào stato của động Chương Xây dựng bộ điều khiển động Dc servo Harmonic RFS 32_6030 2.1 Mô hình toán của động Dc servo Harmonic RFS32-6030 Tham số chính: P=8.6W U=24V I=1.0 A Mđm=1.5N.m Nđm=3000 rpm Rư=10 Ω Lư=2.2 mH Kt=2.1 Nm/A Ke=0.22 V/rpm Bf=0.0097 Nm/rpm J=3.7 kgm2 => Ta có (1) Chuyển sang miền Laplace ta có (2) Có Thay vào (2) ta hệ phương trình sau : (5) 2.2 Khảo sát đặc tính động học của động miền thời gian thực Hình 2.1 : Cấu trúc động DC servo Hình 2.2 : Đặc tính tốc độ động Hình 2.3 : Đặc tính dòng phần ứng động Do động có momen quán tính lớn nên có độ quá về dòng điện là lớn 2.3.Xây dựng mô hình toán cho động Dc servo Harmonic RFS32-6030 miền thời gian gián đoạn - Xây dựng đối tượng miền gián đoạn >> G1 = tf(1,[2.2 10]) Transfer function: 2.2 s + 10 >> G2 = 2.1 G2 = 2.1000 >> G3 = tf(1,[3.7 0.0097]) Transfer function: -3.7 s + 0.0097 >> G4 = 0.22 G4 = 0.2200 >> G0 = G1*G2*G3 Transfer function: 2.1 -8.14 s^2 + 37.02 s + 0.097 >> Gk = feedback(G0,0.22) Transfer function: 2.1 -8.14 s^2 + 37.02 s + 0.559 >> step(24*Gk) >> Gz = c2d(Gk,0.01,'ZOH') Transfer function: 1.271e-005 z + 1.251e-005 z^2 - 1.956 z + 0.9555 Sampling time: 0.01 >> step(24*Gz) >> Gz = c2d(Gk,0.05,'ZOH') Transfer function: 0.0002994 z + 0.0002775 z^2 - 1.796 z + 0.7966 Sampling time: 0.05 Hình 2.4 Đáp ứng thay đổi chu kì trích mẫu miền gian gián đoạn mô hình động chiều Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy: chu kì trích mẫu T nhỏ đặc tính càngống với dạng liên tục Tức trình độ êm đặc tính trơn mịn 2.4 Xây dựng bộ điều khiển dòng điện Xây dựng điều khiển dòng điện cho đối tượng miền gián đoạn theo phương pháp Dead- Beat: Nguyên lý: Khâu Dead- Beat khâu cho phép thực trình độ khoảng thời gian hữu hạn định trước.Sai lệch điều chỉnh bị triệt tiêu sau lượng hữu hạn chu kì trích mẫu.khâu thiết kế theo đặc tính chủ đạo hay đặc tính nhiễu.Nguyên lý điều chỉnh đươc thực hệ thống điều khiển số Vì tốc độ biến thiên tốc độ nhỏ nhiều so với tốc độ biến thiên dòng điện nên chu kì Ke.ω số G2(S) RI(S) G1(s) Cấu trúc: Iđặt + - Với: G1(s)= 1/(TCL.s+1) G2(s)= 1/(Lư.s+ Rư) >> G1=tf(1,[2.2,10]) Transfer function: -2.2 s + 10 >> G2=tf(1,[0.22,1]) Transfer function: -0.22 s + >> G3=G1*G2 Transfer function: -0.484 s^2 + 4.4 s + 10 >> Gz=C2d(G3,0.01,'ZOH') Transfer function: 0.0001002 z + 9.724e-005 -z^2 - 1.911 z + 0.9131 Sampling time: 0.01 Suy ra: GI(s)= Theo phương pháp Dead-Beat: Chọn l0= = =0,3163 =>RI(s)= 2.5 Xây dựng bộ điều khiển tốc độ Vì mạch vòng dòng có TSP nhỏ nhiều so với mạch vòng tốc độ, chu kì I*=Iu Cấu trúc tương đương xây dựng điều khiển Rω(z) Rω(z) Kt MC + - Với Gω(s)= ke = 0.22 >> g1=tf(0.22,[3.7,0.0097]) Transfer function: + 0.22 -3.7 s + 0.0097 >> G=C2d(g1,0.01,'ZOH') Transfer function: 0.0005946 z-1 Sampling time: 0.01 Gω(s)= Tổng hợp điều khiển tốc độ theo tiêu chuẩn tích phân Chon r0=85 Điều kiện ràng buộc: r1 ≤ -85(1-85.0,004419) ≤-53,072 Với k=0: ek= Với k=1: ek= Chương Mô phỏng hệ thống Simulink 3.1 Sơ đồ mô phỏng Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng khâu điều khiển dòng Hình 3.2: Sơ đồ mô phỏng khâu điều khiển tốc độ Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng khâu vị trí 3.2 Kết quả mô phỏng Hình 3.4: Đáp ứng dòng điện Hình 3.5: đáp ứng về tốc độ Hình 3.6: Khả đáp ưng về vi trí 3.3 Kết luận - Do động có momen quán tính lớn lên không có khâu điều khiển dòng RI thì có đôj quá về dòng điện lớn - Khả đáp ứng tốc độ mô phỏng không có khâu điều khiển tốc độ có giá trị vượt quá giá trị định mức , có khâu điều khiển tốc độ có độ quá điều chỉnh về tốc độ tốc độ đã bám sát tốc độ đặt - Khâu điều khiển vị trí có độ quá điều chỉnh vị trí là nhỏ khả đáp ứng vị trí nhanh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1], Bài giảng điều khiển số - Nguyễn Phùng Quang - Đại học Bách khoa Hà Nội [2], Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Khắc Kiểm, Nguyễn Trung Dũng, Hà Trần Đức - “Lập trình Matlab” - NXB Khoa học kỹ thuật [...]... Hình 2.4 Đáp ứng ra khi thay đổi chu kì trích mẫu trên miền gian gián đoạn của mô hình động cơ 1 chiều Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy: chu kì trích mẫu T càng nhỏ thì đặc tính ra càngống với dạng liên tục hơn Tức là trong quá trình quá độ êm hơn đặc tính trơn mịn hơn 2.4 Xây dựng bộ điều khiển dòng điện Xây dựng bộ điều khiển dòng điện cho đối tượng trên miền gián đoạn theo phương pháp Dead-... phỏng Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng khâu điều khiển dòng Hình 3.2: Sơ đồ mô phỏng khâu điều khiển tốc độ Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng khâu vị trí 3.2 Kết quả mô phỏng Hình 3.4: Đáp ứng dòng điện Hình 3.5: đáp ứng về tốc độ Hình 3.6: Khả năng đáp ưng về vi trí 3.3 Kết luận - Do động cơ có momen quán tính lớn lên không có khâu điều khiển dòng RI thì có đôj quá về... quá về dòng điện lớn - Khả năng đáp ứng tốc độ khi mô phỏng không có khâu điều khiển tốc độ có giá trị vượt quá giá trị định mức , khi có khâu điều khiển tốc độ có độ quá điều chỉnh về tốc độ nhưng tốc độ đã bám sát tốc độ đặt - Khâu điều khiển vị trí có độ quá điều chỉnh vị trí là nhỏ khả năng đáp ứng vị trí nhanh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1],... -z^2 - 1.911 z + 0.9131 Sampling time: 0.01 Suy ra: GI(s)= Theo phương pháp Dead-Beat: Chọn l0= = =0,3163 =>RI(s)= 2.5 Xây dựng bộ điều khiển tốc độ Vì mạch vòng dòng có TSP nhỏ hơn rất nhiều so với mạch vòng tốc độ, do vậy trong một chu kì I*=Iu Cấu trúc tương đương khi xây dựng bộ điều khiển Rω(z) Rω(z) Kt MC + - Với Gω(s)= ke = 0.22 >> g1=tf(0.22,[3.7,0.0097]) Transfer function: + 0.22