báo cáo thực hành điều chỉnh tự động truyền động điện

Đặc tính cơ của hệ thống :-Tốc độ đặt và fản hồi tốc độ :... nhận xét và đánh giá kết quả mô phỏng :+Từ kết quả mô phỏng với tín hiệu STEP ta thấy rằng tốc độ của động cơ bám theo tín hi

BàI thí nghiệm 1 và 2 Tổng hợp mạch vòng dòng đIện và mạch vòng tốc độ

+Các thông số lựa chọn của động cơ chính kích từ độc lập mô phỏng là :

Pđm = 50 kW là công suất định mức của động cơ



u

u

T =

u

u

R

L

+Các thông số của các cảm biến và của bộ chỉnh lu :

Ti = 0.002 s là hằng số thời gian của khâu phản hồi dòng

Tđk = 0.0001 s là hằng số thời gian của mạch đIều khiển



T = 0.001 s là hằng số thời gian của máy phát tốc

1.4.các phơng trình của động cơ đIện một chiều :

+Phơng trình phần ứng :

R u = E u+(R u+R f )I u

+Phơng trình đặc tính cơ đIện :

f u

K

R R K

U





+Phơng trình đặc tính cơ :

K

R R K

U u u f

2 ) ( 



   

1.TổNG HợP MạCH VòNG DòNG ĐIệN :

Ta có :

-Hàm truyền của khâu chỉnh lu là :

) 1

)(

1

K

v dk

cl





-Hàm truyền của khâu phản hồi dòng là :

) 1

( T p

K i

i



-Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ là :

) 1

( T p

K







-Hàm truyền của động cơ kích từ độc lập là :

) 1

(

/ 1

p T

R u

u



-Ta có hàm truyền của đối tợng điều khiển của bộ điều chỉnh dòng là:

) 1

)(

1 )(

1 (

/ )

(

) (

p T p T p T

R K K p

U

p U S

u dk

i

u i cl dk

i oi











-Trong đó : T si=T i+T v +T dk << T u bỏ qua các hệ số bậc cao ta

có :

) 1

)(

1 (

/

p T p T

R K K S

u si

u i cl oi







-áp dụng tiêu chuẩn mô đun tối u ta có hàm truyền của hệ thông kín :

2 2

1

1

p p

F oMi





 -Nh vậy ta sẽ có :

oi i

oi i oMi

S p R

S p R p

F

) ( 1

) ( )

(



 -nh vậy ta có : F + F *R*S =R*S

R =F/S*(1-F) R=1/S*(F-1-1) -Thay biểu thức của hàm mô đul tối u vào và tính toán ta có :

) 2 2

( /

) 1 )(

1 (

2

2p p

R K K

p T p T R

u i cl

u si



 





 -Sau quá trình tính toán và chọn   =T si ta có :

- Hàm truyền của khâu đIều chỉnh dòng là :

2 /

2

1 )

(

u si

i cl

u u u

si cl i

u i

pT T

K K

T R R

T K pK

p T p

-Là khâu tỉ lệ tích phân

2.2.tổng hợp mạch vòng tốc độ:

-Ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh tốc độ sau khi đã tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng là :

) 1

( ) (k T T p K

R K S

s c i

u o









T s=2T si+TT s rất nhỏ

-Dùng tiêu chuẩn tối u đối xứng để tồng hợp mạch vòng tốc độ ,

-Ta có hàm truyền tối u đối xứng :

3 3 2 2 8 8

4 1

4 1

p p

p

p

F DX





























-theo tính toán ở trên ta có : R=1/S*(F-1-1) -sau khi tính toán và chọn   =T s ta tìm đợc bộ đIều chỉnh tốc độ

là khâu tỉ lệ tích phân :

T p

T K K

K R

p T p

R

s c i

u

s

2

8 ) (

4 1 )

(















2.3.Tính toán các thông số :

dm=1500 / 9.55 = 157 rad/s

K e=K/9.55 = 0.105K

-Tinh mô men định mức :

P =M * 

 M dm=

dm dm P

 = 157

50000

=118.47 Nm

 I dm=

dm

dm U

P

= 440

50000

= 113.64 A

 K =

dm

dm I

M

= 64 113

47 118

= 1.04

 K e = 0.105*K =0.105*1.04 =0.1092

-R u đợc tính theo công thức :

R u =

dm

dm dm I

U

) 1

( 5

64 113

440 ) 9 0 1 ( 5

2 0

01 0



u

+Từ sơ đồ cấu trúc của hệ thống ta có : U d K cl*U dk

+chọn U dk=10 V ta có : K cl=440 / 10 = 44

có T si T iT vT dk 2 + 2.5 + 0.1 = 4.6*10-3 s

+chọn : U id  6V

 0 052

64 113

6







dm

id i I

U K

Ud  10V

 0 064

157

10







dm id U K





+Nh vậy ta sẽ tìm ra thông số cho bộ đIều chỉnh dòng RI là :

) 05 0

*

1 1

( 10

* 6 4

* 052 0

* 44

* 2

05 0

* 2 0 )

1 1 ( 2

)

p pT

T K K

T R

p

R

u si

i cl

u u

-Sau khi tính toán ta đợc các thông só cài đặt cho bộ PI:

48 0



al

proportion , integal  0 104

K

jR

) 04 1 (

2 0

* 1 )





+Tìm các tham số cho bộ điều chỉnh tốc độ :

- ta có :

T s=2T si+T

- với T =0.001 s , T si=0.0046 s

 T s  0 01s

-Với các thông số :

s

T s  0 01 , R u=0.2  , K  0 064 , K i  0 052 , K =1.04 ,

s

T c  0 185

p

p p

T T K K

K R

p T p

R

s c i

u

s

* ) 01 0 (

* 8

* 185 0

* 04 1

* 052 0

064 0

* 2 0

* 01 0

* 4 1 8

) (

4 1

)

(

2 2



















p p

R

* 00102 0

1 40

)



+Nh vậy các thông số của bộ điều chỉnh tốc độ là :

40



al

proportion , integal  0 00102

-Sơ đồ cấu trúc :

-Trong sơ đồ có thêm khâu hạn chế dòng và khâu lọc -khâu hạn chế dòng đăt : Imax= 10

Imin=-10 -khâu lọc chọn là khâu quán tính bậc nhất :

p

* 01 0 1

1



+Các đặc tính thu đợc sau mô phỏng là:

Đặc tính cơ của hệ thống :

-Tốc độ đặt và fản hồi tốc độ :

-Sai lệch tốc độ :

-Mô men và tốc độ của động cơ :

nhận xét và đánh giá kết quả mô phỏng :

+Từ kết quả mô phỏng với tín hiệu STEP ta thấy rằng tốc độ của động cơ bám theo tín hiệu đặt

+Sai lệch tốc độ là không đáng kể nh vậy bộ đIều chỉnh tốc độ là thoả mãn đợc yêu cầu bám

+nhìn vào dòng của động cơ ta thấy động cơ chỉnh bị quá tảI trong thời gian rất ngắn

BàI thí nghiệm 3 Tổng hợp mạch vòng vị trí +Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng vị trí:

+Trong đó ta chọn các thông số nh sau :

+với sơ đồ cấu trúc nh trên ta sẽ lần lợt tổng hợp mạch vòng tốc độ và mạch vòng vị trí :

1.tổng hợp mạch vòng tốc độ :

+Ta có :

S=

p Tc K Ki p T

Ru

si* ) * * * 2

1

+tổng hợp Rw theo tiêu chuẩn MÔ ĐUN TốI TốI ƯU :

- Hàm chuẩn mô đul tối u :

1

p

p 

 



-Ta có :

) ( ) ( 1

) ( ) ( )

(

p S p R

s S p R p

F wM





-nh vậy ta có : F + F *R*S =R*S

R =F/S*(1-F) R=1/S*(F-1-1) -Thay biểu thức của hàm mô đul tối u vào ta có :

) 2 2 (

*

*

* )

* 2 1 (

1 )

(

2

2p p

p Tc K Ki p T

Ru p

Rw

si









-) 2 2 (

*

*

* )

* 2 1 ( )

p p

Ru

p Tc K Ki p T p













-Chọn   2Tsi ta có :

si

RuT

Tc K Ki p

Rw

4

*

* )

thay các thông số vào và tính toán ta có :

125 3 ) (p 

Rw

-Nh vậy tổng hợp bộ đIều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn mô đun tối u ta có

đ-ợc bộ P

p Tw

Kw S

K

S K

* 1

* 1

*





hay S’=1K Tw*S**p(1K Tw*S**p Kw)

thay các giá trị vào :S’=(Kw1 2T4T**p p)

si

si





do ở trên ta có Tw=2Tsi

si

si

* )

* 4 (

* 2 1





2.tổng hợp mạch vòng vị trí :

tổng hợp mạch vòng vị trí theo tiêu chuẩn mô đun tối u :

hàm chuẩn mô đun tối u :

- FM=1 2 2 2 2

1

p

p 

 



-Ta có :

) (

"

) ( 1

) (

"

) ( )

(

p S

p R

s S

p R

p





-nh vậy ta có : F + F *R*S “=R*S”

R =F/S”*(1-F) R=1/S”*(F-1-1) Thay các dữ liệu vào :

) 2 2 (

* )

* 4 (

* 2 1

1 )

(

2 2

p p

p i p T Kw

p T p

R

si

si















hay

) 2 2 (

* 2 1

* )

* 4 (

)

p p

p T

p i p T Kw p

R

si

si













 chọn  =2Tsi

ta có :

) 2 1 (

* 4 )

* 2 1 (

* )

* 4 (

)

(

p T p T p T

p i p T Kw p

R

si si

si

si











bỏ qua các thành phần bậc cao và quá nhỏ nh Tsi2 thì ta có :

si si

si T p T

i p T Kw p

R

4

* )

* 4 1 (

* )

* 4 (

)

(









hay

Kw

T p T

i p Kw

T p

R

si si

si

4

* )

* 4 1 (

* )

*

4 1 ( )

(









do Kw=1 nên ta có :

si

T

i Kw p

R

4

* )



+Nh vậy khi tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí theo tiêu chuẩn mô đul tối u ta đợc

bộ đIều chỉnh loại P

thay các thông số vào tính toán ta có :

125 )

R

ta có sơ đồ cấu trúc của mạch vòng đIều chỉnh vị trí là :

+CàI đặt các tham số cho Rw và R và chạy mô phỏng ta thu đợc các đặc tính nh sau :

+Ta cã sai lÖch vÞ trÝ nh sau :

Nhận xét và đánh giá kết quả mô phỏng :

+Nhìn vào các đặc tính thu đợc thì ta thấy rằng hệ thống có độ trễ khá lớn ở những dây đầu (ụ thể là ở 2s đầu) sau đó thì vị trí bám theo tín hiệu

đặt

+Sai lệch tốc độ là lớn vào thời điẻm đầu sau đó thì sai lệch về 0

+Có những sai số trên là do ta tổng hợp đợc bộ điều chỉnh là khâu tỉ lệ

nh vậy nếu muốn vị trí thực bám theo tín hiệu đặt thì ta phảI tồng hợp lại bộ

đIều chình và lựa chọn các thông số sao cho bộ điều chỉnh vị trí là khâu vi phân tỉ lệ thì sé thoả mãn đợc yêu cầu tác động nhanh