- 1 - Lời mở đầu Hiện nay kỹ thuật điện - điện tử tin học đang có sự phát triển rất mạnh mẽ cả về mặt lý thuyết lẫn thực tế trong lĩnh vực truyền động điện tự động. Trớc hết phải kể đến sự ra đời và ngày càng hoàn thiện các bộ biến đổi điện tử công suất, với kích thớc gọn nhẹ, độ tác động nhanh cao, dễ dàng ghép nối với các mạch điều khiển dùng vi mạch điện tử, vi xử lý Các hệ truyền động điện tự động ngày nay thờng dùng nguyên tắc điều khiển vectơ cho các động cơ xoay chiều. Phần lớn các mạch điều khiển này dùng kỹ thuật số với chơng trình phần mềm linh hoạt, dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số hoặc luật điều khiển, vì vậy làm tăng độ tác động nhanh và độ chính xác cao cho hệ truyền động. Tuy nhiên việc tiến hành bằng mô hình thực vẫn đang là vấn đề khó khăn. Trang bị điện _điện tử máy gia công kim loại đề cập tới phần điện_điện tử máy gia công kim loại. Đây là loại máy chủ yếu và quạn trọng trong công nghiệp nặng của nền kinh tế nớc ta. Trang bị điện máy bào giờng giúp ngòi kĩ s có kiến thức về điều khiển tịnh tiến có chu kì của vật thể có quán tính lớn. Mô phỏng chuyển động chính của máy bào giờng là cơ sở để chúng ta biết đợc dạng chuyển động và để điều chỉnh tốc độ bàn máy. Để thực hiện việc mô phỏng này ta sử dụng phần mềm Matlab & Simulink. - 2 - Chơng1.Giới thiệu máy bào giờng Máy bào giờng là máy có thể gia công các chi tiêt lớn, chiều dài bàn có thể từ 1.5 đến 2.5m Hình1-1: Dạng bên ngoài máy bào giờng 1.chi tiết đợc gia công 2.bàn máy 3.dao cắt 4.bàn daođứng 5.xà ngang Đồ thị tôc độ của bàn máy, đây là dạng đồ thị thờng gặp - 3 - Chong2. Giới thiệu động cơ điện một chiều 2.1. Phơng trình cân bằng điện áp E dt di LIRU uuu ++= Trong đó: U - điện áp phần ứng u R - điện trở mạch phần ứng u I - dòng điện mạch phần ứng u L - điện cảm mạch phần ứng E - sức điện động phần ứng . .2 a pN KE == (1) Với p - số đôi cặp từ chính N - số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a - số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng K - hệ số cấu tạo của động cơ - từ thông kích từ dới một cực từ -tốc độ quay của động cơ Chuyển sang Laplace ta đợc: u u uuuu Tp R EUI EIpLIRU .1 /1 )( + = ++= (2) Trong đó u u u R L T = :hằng số thời gian điện từ mạch phần ứng 2.2. Phơng trình mômen điện từ của động cơ udt IKM = (3) dt M :Mômen điện từ của động cơ 2.3. Phơng trình cơ học của động cơ =M dt d JM c + (4) c M : Mômen cản của động cơ J : Mômen quán tính của động cơ Chuyển sang laplace ta đợc: JpMM c += - 4 - Jp MM c = Từ các phơng trình (1)(2)(3)(4)(5) ta có sơ đồ cấu trúc động cơ điện môt chiều: Hình 3: Sơ đồ cấu trúc đông cơ điên một chiều Tổng hợp mạch vòng dòng điện Đặt: vdkisi TTTT ++= = i S 0 )1)(1( /1. ppTpT RKK usi uicl ++ Bỏ qua ảnh hởng của sức điện động E ta có mạch vòng dòng điện nh hình Hình4: Mạch vòng dòng điện động cơ điện một chiều. Trong đó : )1)(1( PTPT K vdk cl ++ cl K : Hệ số khuếch đại chỉnh lu dk T : Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lu v T : Hằng số thời gian của sự chuyển mạch chỉnh lu pT K i i +1 :Hàm truyền của cảm bién dòng điện i K :Hệ số khuếch đại của cảm biến dòng điện i T : Hằng số thời gian của cảm biến dòng điện Thu gọn ta đợc sơ đồ nh hình vẽ: u u pT R + 1 /1 .K Jp 1 .K d U U u I M c M E i R ).1)(.1( pTpT K vdk cl ++ pT R u u .1 /1 + pTi K i .1 + id U I i U - 5 - Trong đó i S 0 là hàm truyền của đối tượng H×nh 6 : S¬ ®å thu gän cđa m¹ch vßng dßng ®iƯn = i S 0 )1)(1)(1)(1( /1. pTpTpTpT RKK uivdk uicl ++++ V× ivdk TTT ;; lµ c¸c h»ng sè thêi gian rÊt nhá nªn ta cã thĨ bá qua c¸c thµnh phÇn bËc cao ⇒ = i S 0 [ ] )1()(1 /1. pTpTTT RKK uivdk uicl ++++ p dơng tiªu chn m«dul tèi u ta cã hµm trun cđa hƯ thèng: MC F = 22 221 1 pp σσ ττ ++ Mµ MCK FF = = ii ii SR SR 0 0 1+ ⇒ = i R )1( 1 1 0 − − Mii FS Thay vµo ta cã: = i R )1(2. )1)(1( ppKK pTpTR icl usiu σσ ττ + ++ Chän σ τ = si T ta cãbé ®iỊu chØnh dßng: = i R         + usiicl uu pTTKK TR 1 1 2 ⇒ i R lµ kh©u tØ lƯ tÝch ph©n PI Tỉng hỵp m¹ch vßng tèc ®é Tõ kÕt qu¶ võa x¸c ®Þnh ta cã hµm trun cđa m¹ch vßng dßng ®iƯn = MC F 22 221 1 pTpT sisi ++ V× << si T nªn ta cã thĨ bá qua c¸c thµnh phÇn bËc cao ⇒ = MC F pT si 21 1 + Ta cã s¬ ®å m¹ch vßng tèc ®é: i R i S 0 id U I _ - 6 - Hình 7: Sơ đồ mạch vòng tốc độ động cơ một chiều = c T 2 )( . K JR u :Hằng số thời gian cơ học của động cơ pT K +1 :Hàm truyền của máy phát tốc K :Hệ số khuếch đại của máy phát tốc T : Hằng số thời gian của máy phát tốc -Sơ đồ thu gọn: Hình 8: Sơ đồ thu gọn mạch vòng tốc độ Trong đó: 0 S = )1)(21.()( . pTpTpTKK RuK sici ++ Vì si T vaứ T << nên ta có thể bỏ qua các thành phần bậc cao: 0 S = [ ] pTTpTKK RK sici u )2(1)( ++ Đặt s T =2 si T + T ta có: 0 S = )1()( pTpTKK RK sci + Aựp dụng tiêu chuẩn môdul tối u ta có: MC F = 22 221 1 pp ++ Mà MC F = 0 0 1 SR SR + R = )1( 1 1 0 MC FS Thay vào ta đợc: R pT K + 1 d U i U pT si 21 1 + i K 1 pTK R c u . R 0 S d U _ - 7 - R = )1(2. )1()( ppRK pTpTKK u sci + + Chọn = s T ta có: R = su ci TRK TKK .2 )( R là khâu tỉ lệ P Chơng 3. Mô phỏng bằng Matlab truyền động chính của máy bào giờng hệ truyền động F-Đ 3.1. Lựa chọn tham số Các thông số: -Công suất định mức : P đm = 12 (KW) -Điện áp định mức phần ứng: U đm = 220(V) -Tốc độ quay định mức : n đm = 1200(v/ph) -Điện cảm phần ứng :L u = 0,2 (H) -Hiệu suất của động cơ : đm = 95% -Hằng số thời gian máy biến dòng :T i = 0,002 (s) -Hằng số thời gian của bộ chỉnh lu :T V = 0,0025(s) -Hằng số thời gian của chuyển mạch điều khiển :T đk =0,0001(s) -Hằng số thời gian máy phát tốc :T = 0,001 (s) -Mômen quán tính của động cơ : J = 2,5 (kg/m 2 ) 3.2. Tính chọn bộ điều khiển dòng điện và tốc độ Tốc độ góc của rôto: )/(65,125 55,9 1200 55,9 srad n == = Mômen định mức : - 8 - dm dm dm P M = = 65,125 12000 =95,5(Nm) Dòng điện định mức : dm dm dm U P I = = 54,54 220 12000 = (A) dm dm I M K = = 75,1 54,54 5,95 = Điện trở phần ứng : dm dm dmu I U R ).1.(5,0 = = 1,0 54,54 220 )95,01.(5,0 = ( ) Hằng số thời gian phần ứng: u u u R L T = = )(2 1,0 2,0 s= Hằng số cơ học của động cơ: 2 )( K JR T u c = = )(82,0 75,1 1,0.5,2 2 s= Hệ số khuếch đại chỉnh lu của động cơ: Chọn )(10 VU dk = 22== dk dm cl U U K Hệ số khuêch đại của biến dòng: - 9 - Chọn )(7 VU id = 128,0 54,54 7 === dm id i I U K Hệ số khuêch đại của may phát tốc: Chọn )(10 VU d = 08,0 65,125 10 === d U K = si T )(0046,0 sTTT vidk =++ )(0102,02 sTTT sis =+= Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện là: = i R + usiicl uu pTTKK TR 1 1 2 += P2 1 1 0046,0.128,0.22.2 2.1,0 += P2 1 172,7 Hàm truyền của bộ điều chỉnh tốc độ: R = su ci TRK TKK .2 )( 2745 0102,0.1,0.08,0.2 2.75,1.128,0 == 3.3. Viết chơng trình nội suy tốc độ đặt của máy bào giờng trong M-file t=[];y=[]; y(1)=0;t(1)=0;k=1; dt=0.01;dy=0.01; while (t(k)<1|y(k)<1) F=y(k)-t(k); if F>0 y(k+1)=y(k); t(k+1)=t(k)+dt; - 10 - else y(k+1)=y(k)+dy; t(k+1)=t(k); end k=k+1; end while (t(k)<1.5) y(k+1)=y(k); t(k+1)=t(k)+dt; k=k+1; end while (t(k)<2|y(k)<3) F=0.5*(y(k)-1)-2*(t(k)-1.5); if F>0 y(k+1)=y(k); t(k+1)=t(k)+dt; else y(k+1)=y(k)+dy; t(k+1)=t(k); end k=k+1; end while (t(k)<3.5) y(k+1)=y(k); t(k+1)=t(k)+dt; k=k+1; end [...]... A=[t;y]; save tinhieu.mat A; - Dạng tín hiệu đ t: - 14 - Hình 9: dạng tín hiệu đ t 3.4 Sơ đ mô phỏng tốc đ và đ c tính ra -Sơ đ mô phỏng tốc đ Hình 10: Sơ đ mô phỏng mạch vòng tốc đ Các đ c tính ra : - 15 - Hình 11: Dạng tín hiệu tốc đ ra lấy trên Scope Hình12 : Dạng tín hiệu phản hồi lấy trên Scope2 ... F= 0.5*(y(k)+5)-4*(t(k)-7); if F> 0 y(k+1)=y(k); t(k+1)=t(k)+dt; else y(k+1)=y(k)+dt; t(k+1)=t(k); end k=k+1; end while (t(k) . P Chơng 3. Mô phỏng bằng Matlab truyền đ ng chính của máy bào giờng hệ truyền đ ng F- Đ 3.1. Lựa chọn tham số Các thông số: -Công suất đ nh mức : P đm = 12 (KW) -Điện áp đ nh mức phần ứng: U đm . tính lớn. Mô phỏng chuyển đ ng chính của máy bào giờng là cơ sở đ chúng ta biết đ c dạng chuyển đ ng và đ điều chỉnh tốc đ bàn máy. Đ thực hiện việc mô phỏng này ta sử dụng phần mềm Matlab. làm tăng đ tác đ ng nhanh và đ chính xác cao cho hệ truyền đ ng. Tuy nhiên việc tiến hành bằng mô hình thực vẫn đang là vấn đ khó khăn. Trang bị điện _điện tử máy gia công kim loại đ cập tới