Lập trình điều khiển x stage 1 cihều bằng động cơ bước

lai máy phát điện qua mô hình mô phỏng trên máy vi tính với ứng dụng Simulink của MatLab Chương 1: Tìm hiểu hệ thống tự động điễu chỉnh vòng quay của Diezel lai máy phái điện Nội dung ch

QUA MO PHONG TREN

SIMULINK CUA MATLAB

CBHD: TS TRAN LE BINH

SVTH:

VO HONG SON MSSV: 103106032 KHA VINH TRÍ 103106040

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM Độc lập — Tự do — Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG-ROBOT

TP Hô Chí Minh, ngày 29 tháng 09 năm 2007 NHIỆM VỤ ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP

(Chú ý: Sinh viên phải dán tờ này vào trang nhất của bản thuyết minh)

HỌ VÀ TÊN: VÕ HỎNG SƠN MSSV : 103106032

NGANH : CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG LỚP : 03DHCT0I

1- Dau dé Dé an:

Nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động động cơ Diesel lai máy phát điện

qua mô phỏng trên Simulink của MatLab

2- Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung va số liệu ban đầu):

I Tìm hiểu hệ thống 1 tự động điều chỉnh vòng quay của Diesel lai máy phát điện

1 Yêu cầu của điều chỉnh vòng quay đối với Diesel lai máy phát điện

2 Tìm hiểu bộ điều tốc UG — của hãng Woodward

3 Tìm hiểu về động cơ diesel có tăng áp bằng Turbin khí xả -

II Mô phỏng hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay của Diesel lai máy phát điện trên máy vi tinh

1 Lợi ích của việc nghiên cứu hệ thống bằng mô phỏng trên máy vi tính

2 Phần mềm MatLab với việc mô "phỏng hệ thống điều khiển tự động

3 Mô phỏng hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay của Diesel tăng áp bằng Turbin khí xả lắp bộ điều tốc UG

III Khai thác mô phỏng hệ thống trên máy vi tính để tìm hiểu hoạt động của hệ thống

3- Ngày giao nhiệm vụ Đồ án:

Ngày 29 /09 /2007 4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày 07/01/2008

5- Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

1 TS TRAN LE BINH Hướng dẫn chính (100%)

Ngày }Z thang 07 nam 2008

CHỦ NHIỆM KHOA NGƯỜI HƯỚNG DAN CHINH

(Kỹ và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

ZL a

4

TS LE DINH PHUONG TS TRAN LE BINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM Độc lập — Tu do — Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG-ROBOT

ne TP Hé Chi Minh, ngay@7 thang 0{ nam 200%

PHIEU NHAN XET DO AN TOT NGHIEP

(Dành cho cán bộ hướng dẫn)

I- HỌVÀTÊNSV : VÕ HỎNG SƠN MSSV : 103106032

KHA VĨNH TRÍ 103106040

NGÀNH : CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG LỚP : 03DHCT0I

2- Dé tai:

Nghiên cứu hệ thống điều khiến tự động động cơ Diesel lai máy phát điện

qua mô phỏng trên Simulink của MatLab

3- Tổng quát về bản thuyết minh :

Số trang De " Số chương _ fẸ

Số bảng số liệu _ Sốhìnhvẽ _ :©

Số tài liệu tham khảo h A fit Kay Phan mềm tính toán _

Hiện vật (sản phẩm) Web Thuyét Minh bang may tinh E b% 4- Tổng quát về các bản vẽ : Tống số bản vẽ: ‹

Bản A0: + BảnAl Bản A2:

Bản A3: Bản A4: Khô khác:

Số bản vẽ bằng tay: Số bản vẽ trên máy tỉnh:

5- Nôi dun: và aN ưu điểm chính:

ie cay HT Raa, eben, Bp P54 A Moco đến 4

6- Nhữn thiếu sót chính: the Mey hf be” AS ~ s ~

Được bảo về

1 Bồ sung thêm để được bảo vệ

¡1 Không được bảo vệ

Giáo Viên Hướng Dẫn

(Kỹ và ghi rõ họ tên)

= w&

PBT LS Rae

LỜI CÁM ƠN

20+ aR

Chúng em xin chân thành cảm on TS TRAN LÊ BÌNH đã giúp chúng

em thực hiện luận văn tốt nghiệp trong thời gian qua Xin cám ơn thấy đã

cung cáp tài liệu và hướng dan chung em tan tình thực hiện công việc

Cám ơn thây đã giúp ching em giải quyết những khó khăn và sửa chữa

những sai sót trong quá trình nghiên cứu để chúng em có thể thực hiện

luận văn tốt nhát

Chung em xin gửi đến thây những lời chúc tốt đẹp nhất, cũng như sự

kinh trọng cao nhất của chúng em đối với một người thầy - một thể hệ di

trước đã hết lòng chuyển đạt những vốn kiến thức, kinh nghiệm cho thể hệ

sau nhu ching em

Ching em chan thanh cam on thay |

Nhóm sinh viên thực hiện

lai máy phát điện qua mô hình mô phỏng trên máy vi tính với ứng

dụng Simulink của MatLab

Chương 1: Tìm hiểu hệ thống tự động điễu chỉnh vòng quay của Diezel

lai máy phái điện

Nội dung chính của chương này, tập trung vào vấn để tìm hiểu các

yêu cầu của điều chỉnh vòng quay đối với động cơ diesel lai máy phát

điện, các bộ điều chỉnh tốc độ đối với vòng quay về cấu tạo và nguyên

lý hoạt động, tìm hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ diesel có tăng

áp bằng tuabin khí xã Từ tìm hiểu để đưa ra các phương trình vi phân

mô tả động học hệ thống điều khiển tự động cho động cơ diesel có

tăng áp bằng tuabin khí xã và các hàm truyên đạt cho hệ thống mô

phỏng

Chương 2: Mô phỏng hệ thống tự động điểu chỉnh vòng quay của

Diezel lai máy phái điện trên máy vì tỉnh

Nêu ra vai trò, lợi ích của việc mô phỏng trên máy tính Giới thiệu

về phần mềm MATLAB và ứng dụng mô phỏng Simulink: lịch sử phát

triển MATLAB, các hướng dẫn cơ bản, các hướng dẫn về Simulink và

các hướng dẫn về thiết kế giao diện (Giude Layout) Lap ham truyền

đạt và sơ đồ khối của hệ thống điều khiển tự động, từng bước thực

hiện việc mô phỏng hệ thống trên ứng dụng Simulink của MATLAB

Chương 3: Khai thác mô phỏng hệ thông trên máy vì tính để tìm hiểu

hoạt động của hệ thông

Khai thác mô phỏng trên máy tính Khảo sát sự thay đổi của vòng

quay diesel khi thay đổi các biến số của hệ thống Khảo sát sự thay đổi

của vòng quay diesel, của lượng nhiên liệu cấp vào (qua bơm cao ap)

và của áp suất không khí nạp khi tăng tải hoặc giảm tải trên hệ thống

Trên cơ sở khai thác mô phỏng hệ thống, kỹ sư điều khiển có định

hướng tốt trong việc chọn các thong sô điều chỉnh bộ điều tốc cho phù

hợp với điều kiện làm việc của hệ thống

Chương 4: Tạo giao điện mô phỏng bằng Guide Layout

Thiết kế giao diện cho trình mô phỏng hệ thống Các bước xây

dựng giao diện và sử dụng giao diện

MỤC LỤC

Lời nĩi đẦu -.-cc-eesseeteHHH.1112110011001111111111 cccrrrrrrrrrrrrrrrrrkrrkik 1 Chương 1: Tìm hiểu hệ thống tự động điều chỉnh vịng quay của Diezel lai máy Phat GEM 221 .14 2 1.1 Yêu cầu của điều chỉnh vịng quay đơi với diesel lai máy phát điện 2 1.2Tìm hiểu về bộ điều chỉnh chế độ vạn năng hoạt động giản tiếp — bộ điều tốc UG-40 của hãng WoodWard - - 5: se cv Sn nh n2 3 1.2.1 Cau tao va nguyên lý của bộ điều tốc UG-40 3 1.2.2 Phương trình động học của bộ điều tốc UG-40 se 6 1.3Tìm hiểu về động cơ diesel cĩ tăng áp bằng tuabin khí xả 18 1.3.1 Các đặc tính tĩnh học của động cơ diesel, sec co 18 13.2 Các đặc tính động học của động cơ diesel cĩ tăng áp bằng

tuabin khi xả - thiết lập phương trình động học của động cơ 24

Chương 2: Mơ phỏng hệ thống tự động điểu chỉnh vịng quay của

Diezel lai máy phát điện trên máy vi tính: . -5- 5-5-5 << vs seseses 31 2.1Lợi ích của việc nghiên cứu hệ thống bằng mơ phỏng trên máy vi 00a 31 2.2Phan mềm MATLAB với việc mơ phỏng hệ thống điều khiển tự

2.2.1 Giới thiệu chung về MATLAB à can 32

2.2.2 Co bản về MatLab, 255 5222222221112 33 2.2.3 MATLAB với ứng dụng SimuliHE nen 44 2.2.4 Thiết kể giao diện MATLAB với GUI LAYOUT 57 2.3Mơ phỏng hệ thống tự động điều chỉnh vịng quay của Diezel tăng

áp băng Turbin khí xả lắp bộ điều tốc UG - tt 1Essce 61 2.3.1 Xây dựng hàm truyền đạt và sơ đê khối của hệ thỐngg 61 2.3.2 Tiến hành mơ 2 phỏng hệ thống trên Simulink của MATLAB 63

Chương 3: Khai thác mơ phỏng hệ thơng trên máy vi tính để tìm hiểu hoạt động của hệ thống — 79

3.1 Khảo sát độ ơn định của vịng quay diesel lai máy phát điện lắp bộ điều tốc UG-40 s21 122222 neo 79 3.1.1 Thay đổi giá trị kl — hệ số truyén hoi tiép CỨN à àà ằccicceriee 79 3.1.2 Thay đổi giá trị k2 — hệ số truyễn hồi tiếp mÊMm e 81 3.1.3 Thay đổi giá trị k3 — hệ số điều chỉnh van kim hồi tiếp meém 82 3.1.4 Thay đổi giả trị k4— hệ số J1 nga ằậaa 83

3.1.5 Thay đổi cùng lúc giá trị các biển số Ằ Sun 83

3.2Khảo sát các tín hiệu ra của hệ thống ¬ e 85 Chương 4: Tạo giao diện mơ phỏng bằng Guide Lay0ut <‹ 87

Dé tai: NC hé thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

LỜI NÓI ĐẦU

Đối với ngành kỹ thuật, luận văn tốt nghiệp là học phần cuối cùng vả cũng là bắt buộc để đánh giá trình độ, sáng tạo tư duy và khả năng vận dụng

kỹ năng, kiến thức đã tiếp thu trong suốt quá trình được đào tạo từ ghế nhà trường Đây là thước đo đánh giá trình độ tri thức của một sinh viên kỹ thuật Với đề tài “Nghiên cứu (tìm hiểu) hệ thống điều khiển tự động cho động

cơ Diezel lai máy phát điện qua mô hình mô phỏng trên máy vi tính với ứng dụng Simulink của MatLab”, khi đề cập đến động cơ Diesel lai máy phát điện thì chúng ta đều biết nó có vai trò ứng dụng rất lớn, đặc biệt là ú ứng dụng rất nhiều trên tàu thủy ngoài ra còn nhiều lĩnh vực khác Đề tài này không đi sâu vào nghiên cứu (tìm hiểu) cho động cơ Diesel, việc nghiên cứu chỉ chủ yếu đi vào chỉ tiết, cầu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển

tự động cho động cơ Diesel, nghiên cứu về các ham truyền đạt và sơ đồ khối của hệ thống điều khiển tự động và dé thuận lợi trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu ta str dụng thêm các phân mềm mô phỏng hệ thông này

Ngày nay với trình độ kỹ thuật phát triển, việc vận dụng các phần mềm

mô phỏng là việc làm rất quan trọng, giúp người thiết kế tối ưu trong quá trình tính toán, giảm thời gian, cũng như chỉ phí cho công trình, mà kết quả

mô phỏng nhận được lại gần đúng với thực tế

Matlab la phan mém mô phỏng được đánh giá là rất cao về độ tin cậy, khả năng ổn định, giao diện, cấu trúc là thân thiện với người dùng, nên được chọn làm chương trình mô phỏng cho hệ thống điều khiển tự động cho động cơ Diesel lai máy phát điện qua mô hình trên máy tính với ứng dụng Simulink của Matlab

Đến đây xin được đi vào nội dung cụ thể việc nghiên cứu (tim hiéu) va

mô phỏng của luận văn

Nhóm sinh viên thực hiện

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai may phát điện qua mô phỏng Simulink cla MatLab

CHUONG I

TIM HIEU HE THONG TU DONG ĐIÊU CHỈNH VÒNG QUAY CỦA DIESEL LAI MÁY PHÁT ĐIỆN

1.1Yêu cầu của điều chỉnh vòng quay đối với diesel lai máy phát điện

Động cơ diesel lai máy phát điện được xem là thiết bị sản xuất điện năng

cho các nhu cầu về điện trên tàu thuỷ Đặc điểm quan trọng nhất của các nhu

cầu về điện là bảo đảm điện áp không đôi Đối với điện xoay chiều, nhu cầu

đó còn cần phải bảo đảm tan số của dòng cũng không đổi

Điện áp do máy phát cấp lên lưới điện phụ thuộc vào phụ tải, dòng kích

thích và tân số góc quay của trục máy phát Đề duy trì điện áp không đổi, ta

can 6n dinh vong quay truc dẫn động cơ diesel lai máy phát

Sự cần thiết sử dụng liên tục các bộ điều tốc (điều chỉnh) đối với động cơ

diesel lai máy phát điện trên các trạm phát của tàu thuỷ là không thê thiếu, vì

nếu không có các bộ điều chỉnh sẽ không có khả năng bảo đảm tần số và điện

áp không đổi, cũng như không có khả nang ổn định vòng quay cua diesel lai

máy phát điện làm việc song song Bộ điều chỉnh này làm nhiệm vụ phần tử

điều khiển để duy trì chế độ cần thiết

Các máy phát điện xoay chiều thường đựơc trang bị các bộ điều chỉnh đặc

biệt tác động lên dòng kích thích và đảm bảo điện áp không đổi khi vòng

quay thay đổi trong thời gian nhất định Ôn định vòng quay đề ổn định tần số

£ Điều này được nhận thấy rõ qua biểu thức:

f=P.n/60 trong đó:

P: số cặp cực của máy phát

n: số vòng quay của trục

Việc giữ cho điện áp của máy phát điện xoay chiều không đổi được thực

hiện nhờ hai bộ điều chỉnh: Bộ điều chỉnh vòng quay trục động cơ sơ cấp và

bộ điều chỉnh điện áp Tuy nhiên, việc giữ cho điện áp này không đổi chủ

yếu đựa vào bộ điều chỉnh vòng quay của trục động cơ sơ câp diesel lai máy

phát, còn bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều hiện đại chỉ cho phép giữ điện áp

với độ đáp ứng yêu cầu khi vòng quay irục động cơ diesel không vượt quá

£5%,

Theo thông số của Liênxô cũ, sai số tĩnh học của điện áp cho phép là

+2.5% và +5% đối với tần số của dòng

Đối với hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay diesel lai máy phát điện

thường đòi hỏi độ chính xác cấp II và III Chi số không tải của các hệ thông

này không được vượt quá 0,2% - 0,3% Độ nghiêng (trung bình) của đặc tính

điều chỉnh cần hiệu chỉnh trong giới hạn 0-8% tốc độ định mức Tuy nhiên,

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

đối với các động cơ hoạt động song song, độ nghiêng định mức của đặc tính tĩnh học điều chỉnh của các bộ điều chỉnh không được nhỏ hơn 2% và không lớn hơn đại lượng đảm bảo độ sai lệch tĩnh học tần số của đòng trong giới hạn +5%

Chỉ số không tuyến tính của đặc tính điều chỉnh không được lớn hơn 0,3%

- 0,6% Chỉ số không thống nhất phụ tải khi hoạt động song song phụ thuộc vào cấp chính xác của hệ thống tự động điều chỉnh và đối với cập chính xác

HI chỉ số không thống nhất cho phép dưới 10%

Chi số không ôn định vòng quay đối với cấp chính xác III cho phép không quá 1% Thời gian của các quá trình chuyển tiếp không được vượt quá 3s, còn khi mất tải hoàn toàn là 5s Sai số động học cho phép dưới 5%

Qua các yêu cầu trên ta thấy rằng, các yêu cầu đối với hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay của diesel lai máy phát điện rất khat khe

Ngoài bộ điều chỉnh tự động vòng quay cua diesel lai may phát điện, người ta còn bố trí vào hệ thống bộ điều chỉnh an toàn để bảo vệ động cơ khỏi tăng tốc quá mức Khi bộ điều chỉnh an toàn hoạt động, động cơ sẽ dừng lại và chỉ có thể khởi động lại sau khi xử ly sự cố bằng tay Sự cân thiết phải

bồ trí bộ điều chỉnh an toàn được giải thích bởi trạng thái động cơ có thé chuyền sang chế độ không tải một cách đột ngột khi ngắt các phụ tải điện Các diesel lai máy phát điện hiện đại được trang bị các bộ điều chỉnh chế

độ vạn năng hoạt động gián tiếp kiểu PI3MA,PH30 ,WoodWardUG-8§ và các

bộ điều chỉnh hai tín hiệu

Để làm rõ sự cần thiết của hệ thong tu dong diéu chinh vòng quay của diesel lai máy phát điện, ở phần tiếp theo, ta sẽ tiền hành tìm hiểu vệ bộ điều chỉnh chế độ vạn năng hoạt động gián tiếp (chọn tìm hiểu bộ điều tốc UG-40 của hãng WoodWard làm đại diện) và tìm hiểu về động cơ diesel có tăng áp bằng tuabin khí xả

1 2Tim hiểu về bộ điều chính chế độ vạn năng hoạt động gián tiếp — bộ điều tốc UG-40 của hãng WoodWard

1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý của bộ điều tốc UG-40

Bộ điều chỉnh chế độ vạn năng hoạt động gián tiếp (bộ điều tốc) do hãng WOODWARD sản xuất được sử dụng rộng Tãi, lắp trên các động cơ lai chong chóng và lai máy phát điện Bộ điều tốc WOODWARD được phân thành nhiều kiểu như: SG, PSG, UG, PG, PGA Ở đây ta tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ điều tốc UG

Bộ điều tốc ÙG có các dạng: UG-8, UG-32, UG-40 Bộ điều tốc UG là bộ điều tốc có hồi tiếp mềm và hỏi tiếp cứng, trên bộ điều tốc còn bồ trí thêm các bộ phận khác dùng để hiệu chỉnh hệ số ö, lượng cấp nhiên liệu, v.v Trên hình dưới đây trình bày kết cấu và sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc UG- 40:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc tác dụng gián tiếp

có hồi tiếp kết hop (loai UG-40)

1- 1 xo; 2- ty trượt; 3,4- cần bẫy; 5- quả văng: 6- trục; 7- tranh chỉnh bù; 8- xilanh phân phối; 9- con trượt phân phối; 10- vành điều chỉnh; 11- két dầu nhớt; 12- bơm bánh răng; 13- cam chỉnh

độ không đồng đều; 14- cần nối; 15- piston bộ khuyếch đại; 16- kim van tiết lưu; 17,22- lò xo; 18- piston bị động; 19- piston chủ động; 20- xilanh bộ khuyếch đại; 21- chốt; 23,24- thanh nối; 25- bình ôn áp; 26- núm điều chỉnh phụ tải; 27- vị trí hiệu chỉnh kim bù; 28- trục truyền động thay đổi hệ số không đồng đều

Theo sơ đồ trên, ta thấy bộ điều tốc UG-40 co bố trí bình ổn áp 25 để luôn luôn Ổn định á áp suất dầu trong bộ điều tốc Trong quá trình hoạt động, dầu á ap lực cao luôn luôn được cấp vào khoang trên xilanh bộ khuyếch đại 20, vì thé

bộ điều tốc luôn luôn có xu hướng cắt nhiên liệu nếu không cấp dầu áp lực cao cho khoang dưới xilanh bộ khuyếch đại 20

Khi tăng phụ tải, vòng quay trục động cơ giảm, lò xo ] đây ty trượt 2 xuống dưới, nên con trượt 9 cũng bị đây xuống Vành điều chỉnh 10 mở cửa

a nên dầu áp lực cao được cập vào khoang dưới bộ khuyếch đại Do kết cầu tiết điện đạng hai cấp nên dưới tác dụng áp lực dầu, piston 15 dịch chuyển lên phía trên, thông qua cần 14 và trục 6 day thanh răng bơm cao áp tăng lượng nhiên liệu cấp vào Khi đó thông qua cân chỉnh bù 7, piston 19 dịch chuyén xuống dưới, do bộ phận tiết lưu qua van kim 16 làm cho dầu không kịp hồi về két 11 nên piston 18 bị đây lên trên, vì thế lo xo 17 bị nén và cần bây 3, con trượt 9 được nâng lên

Ï—_Ÿ-.-.-.-———— — — — a

xuống, ty trượt 2 dịch chuyền lên phía trên góp phân nâng con trượt 9 đi lên

Khi vành điều chỉnh 10 đóng kín cửa a, độ dịch chuyển piston 15 ngừng lại

ứng với lượng nhiên liệu cần thiết duy trì phụ tải mới

Quá trình điều chỉnh vẫn còn tiếp tục Lò xo 17 bị nén sẽ dãn ra từ từ nhờ dầu được thoát ra két 11 qua van tiết lưu 16, do đó một đầu cần bẩy 3 nối với

piston 18 bị kéo xuống Tốc độ đi xuống của cần bẩy 3 phụ thuộc vào độ mở

van kim 16, d6 nhớt của dầu và độ cứng của lo xo 17 Ngoài ra do tang lượng

nhiên liệu cấp vào, vòng quay động cơ phục hồi, quả văng xoè ra nên ty trượt

2 và đầu còn lại của can bay 3 được nâng lên Tốc độ nâng lên của đầu còn

lại của cần bây 3 phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật động cơ, quán tính của hệ

thống Nếu tốc độ dịch chuyền hai đầu cần bay 3 phù hợp với nhau (hai đầu

chuyên động ngược chiều) thì hai đầu cần bây 3 quay quanh chốt 21, con

trượt 9 năm yên tại chỗ, quá trình điều chỉnh kết thúc với thời gian chuyển

tiếp ngắn và độ điều chỉnh nhỏ Nếu hiệu chỉnh không chính xác, tốc độ dịch

chuyên hai đầu cần bây 3 không phù hợp với nhau làm cho con trượt 9 dao

động lên xuống, thời gian quá trình chuyển tiếp tăng lên

Khi giảm tải, vòng quay tăng lên, do quán tính của các quả văng 5, ty trượt 2 được nâng lên, vì thế con trượt 9 cũng được nâng lên, vành điều chỉnh

10 dịch chuyển lên phía trên mở cửa a, dầu áp lực cao ở khoang dưới piston

15 thông qua cửa xả b chảy về két II Do độ chênh áp suất, piston 15 dịch

xuông dưới, thông qua cần 14 và trục 6 kéo thanh răng bơm cao áp về phía

giảm lượng nhiên liệu cấp vào

Khi trục 6 quay theo chiều kim đồng hồ, một mặt thông qua cần chỉnh bù

7, piston 19 dịch chuyển đi lên, lò xo 22 bị nén, đồng thời tạo độ chân không

phía dưới piston Do độ mở van kim 16 nhỏ nên piston 18 bị hút xuống kéo 1

đầu cần bây 3 xuống và do đó kéo con trượt 9 đi xuống Mặt khác, cơ cau

truyền động tạo ra hỏi tiếp cứng Khi trục 6 quay thông qua cụm cơ cau 23,

24, 28 va don bay 4 tang dé căng lò xo 1, đây ty trượt 2 xuống, do vậy càng

góp phần đây con trượt 9 đi xudng Sau khi vành 10 đóng kín cửa a, độ dịch

chuyên piston 15 dừng lại, kết thúc giai đoạn đầu của quá trình điều khiển

Sau dd, do lò xo 22 dãn nở đây piston 19 đi xuống từ từ, độ chân không phía dưới piston 19 giảm nhờ dầu từ két 11 cấp vào qua van tiết lưu 16 Thời

gian trở lại trạng thái ôn định tương tự như phân tích ở trên

SVTH: VÕ HỎNG SON — KHA VINH TRI 5

Dé tai: NC hé thong DKTD DC Diezel lai máy phát điện qua m6 phong Simulink cia MatLab

1.2.2 Phuong trinh động học của bộ điều tốc UG-40

Để nghiên cứu và đánh giá các tính chất động học của bộ điều chỉnh và

làm rõ mức độ ảnh hưởng của các phân tử hiệu chỉnh cần biểu thị quá trình

chuyền động của chúng băng toán học

“ễễ- _

Ề 2 [een Be: ae,

—z(~ moony Gale biết |~>(= Bit maith PR ahaa

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Phương trình động học của bộ cảm biến biểu thị sự thay đổi của toạ độ ra

Y theo thời gian được khảo sát trên tất cả các lực tác động kể cả lực quán

tính Khi chuyển động các lực sau đây quy đổi về khớp trượt và biểu thị trên

hình 1.3 tác động lên bộ cảm biến:

-_ Lực giữa A là tổng lực li tâm của đối tượng (quả văng) quy đổi về khớp

trượt

-_ Lực phục hồi E, bằng (hoặc tỷ lệ) với lực căn lò xo

-_ Trọng lực G của các khối lượng chuyển động quy ‹ đổi về khớp trượt

- Lực ma sát khô F„; tác động ở tất cả các chỉ tiết liên quan đến chuyển

động với khớp trượt và quy đối về khớp trượt

- Luc ma sat udt Fry cla khớp trượt, các đối tượng, ngăn kéo và các chi

tiết khác chuyên động trong dau

- Phan hre quy déi vé cdc dong chảy và các lực không cân bằng và lực cản

bên ngoài ở ngăn kéo điều khiển R› liên quan đến khớp trượt

Theo nguyên tắc D” alamber, khối lượng quy đổi của tất cả các chỉ tiết chuyển động là m có thể viết:

Lực phục hồi quy đổi E, bằng lực căng lò xo, là hàm của dịch chuyển

khớp trượt Yạ, toạ độ cho trước Xu, dịch chuyển Yụur dưới tác động của hồi

Cho nên, đối với trường hợp tông quát: E= E(K,;X,)

Lực ma sát ướt quy đổi tý lệ với tốc độ chuyển động:

Ty = D đu

at

Với D là hệ số tỷ lệ được xác định bằng thực nghiệm

Khi chuyển sang dạng số gia tương ứng với trạng thái cân bằng ban đầu, phương trình động học của bộ cảm biến được viết:

hai a SG = =— =

SVTH: VÕ HỎNG SƠN - KHA VĨNH TRÍ 8

OX, 0 OX Jo ~ lay, 0 ~ | O¥ yp 0

Đôi với các lò xo hình nón hệ sô góc (= có thê có các giá trị khác

Khi chuyén sang toa d6 tuong déi, ta ky hiéu:

AX, _ Am, AX Alr —-

=|—— | X2"x, lễ Ì c *c dế Ì HT Yar [a Ì cb © yan ——|o

Chia tat ca cdc hang muc cho E“"= A“ , cudi cing có thể viết:

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Nếu cho rằng giá trị cho trước không thay đổi, còn hồi tiếp không ảnh

hưởng đến độ căng lò xo (hồi tiếp động năng), thì phương trình động học của

Phương trình động học của bộ khuyếch đại thay đổi toạ độ ra của bộ

khuyếch dai Yxp được xác định bởi chuyển động của pittông servomotor

Chuyển động của pittông phụ thuộc vào hai yếu tố: Lực tác động lên pittông

và quá trình thuỷ động học của chất lỏng lưu động Dịch chuyển của điểm C,

dịch chuyển ngăn kéo điều khiển, được nhận làm toạ độ vào bộ khuyếch đại

Xkp

Khi pittông servomotor chuyén động có thể có các lực sau đây tác động

lên nó: Lực của áp suất dầu, bằng P¡Š¡ và P¿S;, trong đó SŠ; và S; là điện tích

hữu dụng của pittông servomotor; trọng lực G; các lực ma sát khô Em; Và ướt

Emsu; lực cản bên ngoài R về phía cơ câu truyền động cho cơ quan điều chỉnh,

liên kết các phần tử hỏi tiếp và các phần tử thực tế hoá các chức năng bổ

a

SVTH: VO HONG SON — KHA ViNH TRI 10

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát dién qua m6 phong Simulink cua MatLab

Chuyén động của pittông servomotor trên cơ sở điều kiện tác động lực có

thể biểu thị bằng phương trình sau:

Mat khac, chuyén động của pittông được xác định theo quá trình lưu động

của chất lỏng Thể tích chất lỏng do pittông ép từ khoang dưới trong một đơn

vị thời gian được xác định theo phương trình dòng liên tục

fcs — diện tích mở cửa số của ngăn kéo, là hàm của toạ độ vào bộ

khuyếch dai Xxp (dịch chuyén ngăn kéo)

~ tốc độ lưu động của chất lỏng qua cửa số ngăn kẻo

&—hé sé luu dong

Sự phụ thuộc của thể tích do pittông servomotor ép có thể biểu thị dưới

đạng:

ƒ =V(X,z;})

Hoặc V =V(X„„:P;;§; P„) (1.11)

Để đơn giản hoá, ta bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực, các lực ma sát ướt và

khô, cũng như cho rằng, lực cản là hang sé (R=const), không có rò ri, chat

lỏng không chịu nén, áp suất ở khoang trên servomotor là không đổi và bằng

áp suất nguồn (PIEPN)

Với các điêu kiện kê trên, phương trình tác động của các lực là:

Y,

Néu thém vao diéu kién trén răng các lực quán tính rất nhỏ so với luc tao

nên do pittông servomotor, thì:

PS — ñ > S, -—R=0

Suy ra R= 5 1 (ps - R)= const ,

2

Còn chuyển động của pitt6ng servomotor được xác định bởi quá trình và

điều kiện lưu động chất lỏng được viết dưới đạng gia số như sau:

đ(AY,z)

5, -——_#8+ = AV eG (1.13) 1.13 Còn việt dưới dạng tuyên tính gần đúng thì:

Bang cách chia từng số hạng cho lưu lượng chất lỏng định mức chảy qua

các cửa sô V“" ta thu được:

bởi các điều kiện tác động các lực và cả các điều kiện lưu động chất lỏng Ta

khảo sát trường hợp này và sẽ nhận được phương trình chuyển động của bộ

Phương trình tác động của các lực ở dạng gia sô sẽ là:

đ”{AY,

ae) = S,AP, (1.19)

| Phương trình tuyến tính hoá của dòng liên tục ở dạng gia số khi tính đến

sự phụ thuộc của thê tích do pittông servomotor ép có dạng:

4(AY,,g)_( ôV ôV |

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Giải đồng thời 2 phương trình (1.19) và (1.20) bằng cách khử AP;, ta thu được các đại lượng tương đối:

định bởi các điều kiện lưu động chất lỏng với tốc độ chảy ra cửa số không

đổi œ, phương trình chuyển động servomotor (phương trình dòng chảy liên

tục) ở dạng gia số có thể viết như sau:

Ở loại bộ khuyếch đại này, khảo sát voi X #» =Y“" khi chuyên sang toạ độ

tương đối ta thu được:

Phuong | trinh chuyén dong cua hồi tiếp mềm

Khâu hỏi tiếp mềm gôm hai khâu liên kết nối tiếp: khâu cơ giới (thanh truyền) và khâu thuỷ lực Hỏi tiếp chỉ gồm bộ khuyếch đại và là khâu hôi tiếp

động học

Điểm E của thanh truyền 1 nhận chuyển động từ servomotor và khoảng dịch chuyên của nó là toạ độ vào của hôi tiếp mềm X; Còn toạ độ ra của

thanh truyền là toạ độ trung gian Nó băng toạ độ vào của khâu thuỷ lực (dịch

chuyển của điểm G), ký hiệu toạ độ này là Y Khâu thuỷ lực gôm pittông

phát 3, van tiết lưu 4 và pittông thu 5 cùng lò xo 6 Pittông phát 3 làm dịch

SVTH: VÕ HỎNG SƠN - KHA VĨNH TRÍ 13

chuyén pittong thu 5 thong qua khoang thuy luc, ap suất trong đó P¡ thay đổi

và phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của các pittông phát và thu, cũng như phụ thuộc vào lưu lượng chảy qua van tiết lưu 4 Ap suat du (hoac chan không) ở khoang sẽ biến mất theo thời gian, vì lưu chất chảy qua van tiết lưu

Vì thế, ở trạng thái cân bằng pittông thu chỉ có một vị trí tương ứng với cân bằng giữa các lực tác dụng của lò xo bằng không Toạ độ ra của hồi tiếp mềm Y¡ ở trạng thái cân bằng cũng bằng không Dầu được tháo (hoặc hút) qua các cửa sô 5 khi dịch chuyên ptttông thu một đại lượng (một khoảng) lớn hơn chiều cao các cửa số S

Hình 1.5 Động học hỏi tiếp mềm 1- Thanh truyền với gối đi động: 2- thanh di chuyển gồi;

3- pittông phát của hôi tiếp mềm; 4- van kim tiết lưu;

5- pittông thu của hồi tiếp mềm; 6- lò xo hồi tiếp mềm,

Chuyên động của hồi tiếp mềm được viết bằng phương trình toán học

tuyến tính của nó

Khi khâu cơ giới chuyên động, các lực ở phía toạ độ vào (từ pittông servomotor) lớn hơn rất nhiều các lực quán tính và lực cản Cái đó cho phép không tính đến ảnh hưởng của các khối lượng và các lực cản lên đặc tính

chuyên động Quan hệ giữa toạ độ vào X; và toạ độ trung gian Y sẽ được xác

định bởi tỷ lệ hình học và được biểu thị bằng sự phụ thuộc tĩnh học dưới

Dé tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

động chất lỏng qua van tiết lưu 4 Trong trường hợp tổng quát, các lực tác

dụng lên pittông thu gồm Có:

| - _ Áp lực của lưu chất: F, = /P

-_ Lực kéo và nén của các lò xo #„ = eY, (nếu các lò xo bị kẹp thì Z„ =2eY,)

| - Luc quan tính của các khối lượng quy đổi của pittông và các khối lượng

2

của chất lỏng và thanh truyén gan voi nd F =m, =

- _ Lực ma sát ướt ở cặp pittông thu và ống lót Fins

- Lye can bén ngoai R; tac dong lén pittông thu về phía các chỉ tiết gắn với

cán của nó bao gồm ngăn kéo điều khiển

- Luc ma sat khé Fuss

Với mục đích đơn giản hoá việc lập phương trình, ta bỏ qua các lực ma sát khô, ma sát ướt và lực cản bên ngoài R¡, lúc đó phương trình chuyển động

của khâu thuỷ lực được viết như sau:

2

Khi chuyén sang dang sé gia va cho rằng diện tích của pittông thu fpr và

độ cứng lo xo C là các đại lượng hằng số, ta thu được:

Sự thay đổi ap suất của lưu chất AP; được xác định bởi các điều kiện lưu

động của chất lỏng qua van tiết lưu

Lưu lượng của chất lỏng qua van bằng: Ứ„, = f0

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Diéu kién này cho phép xác định độ thay: đỗi áp suất AP, Sau khi thay AP;

vào phương trình (1.27), ta có:

mụ 4 AX)_ fnUy đẠY)D Sor d(NŸ)_ vay (1.29)

dt’ beta 4E Ey at Khi chuyén sang dang không thứ nguyên, ta đưa vào các toạ độ tương đối y= an ; ye AY và chú ý đến phương trình chuyển động của khâu cơ gidi Y, yu

y =&¿x,, sẽ thu được phương trình liên hệ giữa toạ độ vào x¡ và toạ độ ra y¡

của khâu hồi tiếp mềm:

2

mX ”ÿ, +t yin, +eY,"y, = "¬ y"kyx, do a (130)

Chia tất cả các số hạng của phương trình này cho đại lượng định mức của lực tác dụng lên pittông thu #“” =cŸ“” = /„„AP“", cuối cùng ta thu được:

Trong do:

Tại — thời gian quán tính của hồi tiếp mềm:

T=" c

T¡ — thời gian của hồi tiếp mềm: là tỷ số của thể tích công tác (định

mức) của xylanh pittông thu /„„y;” trên lưu lượng qua van tiết lưu định mức

như tương ứng với sự thay đôi tiết điện pitttông phát

Ngoài hệ số truyền kự, thời gian T¡ cũng là thông số hiệu chỉnh của hồi tiếp Thời gian này có giá trị xác định đối với mỗi một độ mở van tiết lưu —

môi một diện tích ft Nó là thông số hiệu chỉnh cơ bản đối với hồi tiếp mềm,

vì trong đa số các trường hợp không có bộ phận đề thay đổi hệ số truyền ky

Nếu bỏ qua ảnh hưởng của các lực quán tính, thì phương trình liên quan

động của hồi tiếp mềm ở các tốc độ của pittông servomotor lớn và loại trừ

điều chỉnh quá mức, người ta bố trí các cửa số tháo bố sung nhằm hạn chế

hành trình của pittông thu Chiều cao các cửa số này trên hình 1.5 được kí

hiệu S Khi các cửa số tháo được mở, chuyên động của pittông thu sẽ ngừng

# Phuong trình chuyén động của hồi tiếp cứng

Phương trình chuyên động của hồi tiếp cứng xác định sự phụ thuộc giữa

toạ độ ra Ynr và vào XS Phương trình này thu được như phương trình

chuyển động của cơ cấu động học Hồi tiếp bao gồm hai khâu: bộ khuyếch

đại và bộ cảm biến và là khâu hôi tiếp kiểu lực Ảnh hưởng của các lực tác

động và khỗi lượng quán tính khi cơ cấu hồi tiếp cứng chuyên động không

được tính đến, vì lực của servomotor lớn hơn nhiều so với các lực cản và lực

quán tính

Đại lượng vào của hồi tiếp cứng Xmr là dịch chuyển điểm K của thanh truyền cô định trên trục ra của bộ khuyếch đại (Hình 1.2) Điểm L của thanh

truyền hồi tiếp cứng cũng có dịch chuyển như vậy Đại lượng ra Yur được đo

bằng dịch chuyển thắng đứng của pittong làm thay đổi sức căng lò xo hiệu

chỉnh Dịch chuyên này phụ thuộc vào bánh lệch tâm a được tạo ra giữa điểm

tựa thanh truyền (điểm Oa) và tâm profin cam hồi tiếp

Bánh lệch tâm a được hiệu chỉnh bằng cách thay đổi tổng chiêu dài thanh truyền (b+a)

Phương trình quan hệ gia số toạ độ vào và ra được viết như sau:

MY yp = AX yp (1.33)

Và chuyên sang toạ độ tương đối: Yur =KurXar - (1.34)

Trong đó: kụr — hệ số hồi tiếp, bằng:

Phương trình của bộ cảm biến (phương trình 1.7)

7Ệÿ+1+Z„y= k,x—k, eke ~ hy Yur

Phương trình của bộ khuyếch đại, trong trường hợp các cửa số ở ngăn kéo

có chiều rộng không đổi (phương trình 1.18) la 7, Ty»„„ =x„„ và đối với trường

hợp pittông tuỳ động (phương trình 1.23) là 7;ÿ„; + y„y = Xep

Phương trình của hỏi tiếp mềm (phương trình 1.32): 7ÿ, + y,=Tj/kv3, Phương trình của hồi tiếp cứng (phương trình 1.34): up = Kye Xp Phuong trinh quan hé gitta cdc toa d6: x, = Xu, =Vep (1.35a)

Dé tai: NC hé thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink cia MatLab

Toạ độ ra của bộ điều chỉnh Yạ, do tác động của nó về phía nhập của đối

tượng, có dấu nguge voi dau toạ độ của bộ khuyếch dai Yxp, vì thế:

Phương trình chuyển động của thanh truyền BQ biểu thị quan hệ giữa toạ

độ ra của bộ cảm bién Yq, toạ độ vào của bộ khuyếch dai Xxp va toa độ ra

của hồi tiếp mềm Y; Từ sơ dé biểu thị trên hình 1.5 ta thấy là:

AX xy = AY., L+l, 5 _ AY, ‘'L+h, 4

Chuyén sang dai lượng không thứ nguyên, ta có: x„; = y- y, (1.36)

1.3Tìm hiểu về động cơ diesel có tăng áp bằng tuabin khí xả

13.1 Các đặc tính tĩnh học của động cơ diesel

Các hệ thống động cơ diesel trên tàu thuỷ được xem là đối tượng điều chỉnh vòng quay Quá trình hoạt động của đối tượng điều chỉnh thường kèm

theo việc nhập, biến đổi, tích lũy và xuất năng lượng hoặc vật chất Các tính

chất của đối tượng điều chỉnh (tính chất tĩnh học và động học) được xác định

bởi tính chất của động cơ diesel như là một thiết bị tạo ra năng lượng, cũng

như xác định bởi các tính chất của nhu cầu năng lượng

Momen do động cơ tạo nên Mạ, đặc trưng cho phía nhập năng lượng, xác

định bởi các tính chất của động cơ và biểu thị:

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

- Thông qua đại lượng vào đối tượng, nó bằng đại lượng ra của cơ quan

điều chỉnh, đối với động cơ đốt trong đó là hành trình của ptttông bơm

cao áp h

- Thông qua thông số được điều chỉnh — tốc độ góc của trục œ

- Thông qua các đại lượng của các yếu tô khai thác

Các yêu tố khai thác bao gồm: trạng thái kỹ thuật động cơ và bơm nhiên liệu, loại và tính chất của nhiên liệu, điều kiện khí hậu, v.v

Cho rằng các thông số của các yếu tố khai thác đối với chế độ cân bằng được khảo sát không thay đổi, thì momen của động cơ được viết theo sự phụ thuộc (hàm số) sau đây:

M,=M,(h,o) (1.37)

Các sự phụ thuộc nảy tương ứng với các đặc tính bộ phận và đặc tính ngoài của động cơ Để nghiên cứu các tính chất của động cơ đóng vai trò là đối tượng điều chỉnh, thì ta cần biết các đặc tính nảy

Momen cản Mc, đặc trưng cho phía xuất năng lượng, được xác định bởi các tính chất của các thiết bị phụ tải Phụ tải ở đây có thể là chân vịt, máy phát điện, các thiết bị sử dụng hệ thống diesel tàu thuỷ

Nếu máy phát điện một chiều đóng vai trò là thiết bị phụ tải, thì sự phụ thuộc A⁄„ = M⁄„(o) có thể rất gần với tuyến tính Trên thực tế, khi từ trường F

không đổi, sự phụ thuộc mà chúng ta quan tâm sẽ thu được như sau:

Ng= 2 công suât điện do máy phát tạo ra;

n¿ — hiệu suất máy phát;

U - điện áp ở các đầu dây máy phát;

R - lực cản phụ tải (điện trở trong máy phát);

K~ hệ số tý lệ

Nếu bỏ qua độ tụt áp bên trong, ta được U = C.F.œ Lúc đó, ta cho là hiệu suất máy phát không đối, đối với momen cản trên trục có thể thiết lập sự phụ thuộc M,¿= La, trong đó L- thông số phụ tải có độ lớn tỷ lệ thuận với độ dẫn điện 1/R

Đặc tính xuất ở đây tạo thành một họ các đường thang Mc= Mc(a) khi

L = idem (đường liền biểu thị trên hinh 1 7a)

Đối với máy phát điện xoay chiều sự phụ thuộc Mẹ= Mc(œ) cũng có thê

tất gần với tuyến tính,nếu phụ tải nối với máy phát chỉ gôm những điện trở thuần R

Trong các điều kiện khai thác thực tế trên tàu, sự phụ thuộc Mc= Mc(œ) đối với các diesel phát điện xoay chiéu có đặc tính phức tạp Điều đó được giải thích bởi máy phát tàu thủy cung cấp điện năng cho các máy móc thiết bị SVTH: VO HONG SON -~ KHA VĨNH TRÍ 19

khác nhau, các đặc tính cơ học của chúng khác xa nhau Ngoài ra các thiết bị

có công suất định mức khác nhau có thể không dùng hết phụ tái

Hình 1.7 Đặc tính tĩnh học của phụ tải đối với máy phát điện

Tất cả các yếu tố này thay đổi tỷ lệ giữa các thành phần thuận và kháng của phụ tải ở tần số khác nhau, nghĩa là ở tốc độ góc khác nhau Vì thế các

đặc tính xuất năng lượng trong điều kiện đã cho không thể ổn định.Trên hình

1.7a đường đứt quãng biểu thị dạng có thể của đặc tính này đối với một số

thành phan cụ thể của nhu cầu điện năng

Nếu như máy phát được trang bị bộ điều chỉnh điện áp, bù trừ nhanh sự

thay đổi tốc độ và duy trì điện áp không đổi, thì đặc tính xuất hiện năng

lượng hoàn toàn khác han Trong trường hợp này công suất tiêu thụ sẽ không

đổi vi điện áp không đổi Nếu bảo đảm công suất tiêu thụ không đổi, thì khi

tăng tốc độ quay sẽ làm cho momen quay giảm, điều này được suy từ hệ thức

Ne=A.Mc.o Vi vay đặc tính Mc=Mc(œ) khi L=idem sẽ tuyến tính nhưng

giảm dần như biểu thị trên hình 1.7b

Momen cản trên trục phát điện được viết dưới dạng hàm s6 sau:

Các sự phụ thuộc (ham số) đối với Mạ và Mẹ có thể biểu thị bằng đồ thị trên mặt phăng tọa độ hai thông số: mặt tọa độ M-œ hoặc mặt phẳng tọa độ

M-h và M-L

Trong trường hợp mặt phăng M-o ta thu được một họ đường:

Mạ= Ma(o@) khi h = idem (1.40)

Mc = Mc(o) khi L = idem Một trong chúng tương ứng với các đặc tính bộ phận của động cơ, còn đặc tính khác là đặc tính của máy phát Các đặc tính này gọi là đặc tính nhập

và xuất

Trong trường hợp mặt phăng M-h và M-L, ta thu được:

diesel, bởi quá trình công tác, tăng áp và hệ thống tăng áp cũng như bởi các

tính chất của cơ quan điều chỉnh bơm cao áp và vòi phun

Dạng các đặc tính xuất, đạng các tác động phụ tải được xác định bởi các tính chất của thiết bị phụ tải (máy phát) Mỗi thiết bị phụ tải đều có các đặc

tính và đại lượng vật lý của riêng mình đóng vai trò là thông số phụ tải, đối

với máy phát thông số phụ tải được kí hiệu là L

Khi nghiên cứu các tính chất của động cơ đóng vai trò đối tượng điều chỉnh cần phải kết hợp các đặc tinh nhập và xuất

Việc khảo sát các đặc điểm của trang thai can bang (dac tinh tinh học) của động cơ đóng vai trò là đối tượng điều chỉnh được khảo sát theo tương quan

các đặc tính xuất và nhập

Trạng thái cân bằng được xác định bởi các điều kiện: Mạ — Mẹ = =0

Các trạng thái cân bằng ở đối tượng có thể rất nhiều, một số giá trị nhất định của thông số điều chỉnh h và phụ tải L tương ứng với mỗi trạng thái cân

bằng Trạng thái cân bằng của đối tượng có thê ô ôn định hoặc không ô én định

Cái đó phụ thuộc vào quan hệ của các đặc tính xuất và nhập

Các đối tượng điều chỉnh có thể năm ở các trạng thái cân bằng khác nhau:

- Trang thai can bang 6 én dinh 1a trạng thái mà ở đó giá trị thông SỐ cần điều

chỉnh tốc độ quay lệch khỏi điểm cân bằng một đại lượng Aoœ về phía tăng

do ảnh hưởng của những nguyên nhân bất ngờ nào đó, thì độ tăng của mômen cản so với mômen động cơ đủ lớn để buộc đối tượng trở về trạng thái cân bằng

- Trang thai can bang không ổn định là trạng thái mà ở đó giá trị thông số

cần điều chỉnh tốc độ quay lệch khỏi điểm cân bằng một đại lượng Aoœ về phía tăng do ảnh hưởng của những nguyên nhân bất ngờ nảo đó nhưng độ tăng của mômen cản so với mômen động cơ không đủ để buộc đối tượng

trở về trạng thái cân bằng và tốc độ góc sẽ tiếp tục tăng

- Trạng thái trung hoà hoặc không tĩnh học là trạng thái cân bằng có

Mg=Mc , còn thông số cần điều chỉnh œ có thể nhận giá trị khác nhau (tại điểm này, các đường đặc tính xuất và nhập không cắt nhau, trạng thái cân băng có khả năng tổn tại khi các đặc tính trùng nhau)

Vì vậy, động cơ diesel không chỉ làm VIỆC với các nhu cầu khác nhau mà

còn có thể làm việc với cùng một nhu cầu nhưng có các tính chất tĩnh học

khác nhau

Khả năng của các đối tượng ổn định tự trở về trạng thái cân bằng gọi là

tính chất tự cân bằng Việc đánh giá m độ ôn định ở chế độ cân bằng được i eras GANT

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

thực hiện nhờ xác định hệ số góc của các đặc tính nhập và xuất hoặc hệ số tự

trạng thái cân bằng của đối tượng, có ý nghĩa thực tế khi xây dựng các đặc

tính tĩnh học tông quát của hệ thống tự điều chỉnh Các đặc tính tác động điều

chỉnh và phụ tải cũng xác định được các hệ số góc cần thiết đối với các

phương trinh tĩnh học và động học đối tượng

Nhờ các đặc tính nhập và xuất hoặc các đặc tính tác động phụ tải và điều chỉnh có thể xác định được tất cả các đại lượng đặc trưng trạng thái cân bang

của đối tượng Quan hệ giữa các đại lượng nảy cũng có thé duoc biéu thi

bang giai tich Tuy vay, su phu thuộc giải tích chính xác rất phức tạp, có thể

biểu thị thông qua sự phụ thuộc tuyến tính gần đúng giữa các số gia thông số

cần điều chỉnh và toạ độ nhập và xuất Sự phụ thuộc này gọi là phương trình

tĩnh học tuyến tính của đối tượng

Điều kiện ban đầu để lập phương trình là điều kiện trạng thái cân bằng của đối tượng Mạ=Mc hay Mạ-Mc=0 Điều kiện này được viết thông qua gia

số: AMạ= AMc hay AMa-AMc=0, trong đó ta chọn các giá trị ở chế độ ban

đầu nào đó

Sử dụng các sự phụ thuộc hàm số 1 37 và 1.39, sau khi phân tích thành

dãy Taylo và tuyến tính hoá ta biểu thị gần đúng gia số nhập và xuất thông

qua gia sô toạ độ

Dé tai: NC hé thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Các đạo hàm riêng đứng trước các gia số toạ độ nhập và xuất biểu thị các

hệ số góc của các đặc tính tĩnh học tác động điều chỉnh và phụ tải Chúng được xác định bởi tang góc nghiêng của các đường tiếp tuyến ở các điểm tương ứng với chế độ ban đầu Ký hiệu các hé sé nay bang Ky, va Ke:

mức) của đối tượng: hỶ” œ ám, , LẺ", Chuyên các toạ độ này sang dạng không

Hoặc y=k„x„ —k„.u (1.50)

Cac hé sé ky, Kn, kn, ke la cdc hé số góc không thứ nguyên của các đặc tính

Các hệ SỐ kạy và Kay la các tỷ lệ thức, được gọi là hệ số truyền của đối

tượng về phía nhập và xuất

"1 1

k-k, Z° “ k-k, Z Các biểu thức thu được trên biểu thị các tính chất tĩnh học của đối tượng

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

1.3.2 Các đặc tính động học của động cơ diesel có tăng áp bằng tuabin khí

xả - thiết lập phương trình động học của động cơ

Các tính chất động học của động cơ diesel là các tính chất của trạng thái

không ổn định của đối tượng, nghĩa là ở các trạng thái chuyên động hoặc

thay đối các thông số điều chỉnh theo thời gian

Ở chế độ chuyên động, sự cân bằng giữa các số thông nhập và xuất năng

lượng hoặc vật chất sẽ bị phá vỡ

Tuy nhiên động học của đối tượng điều chỉnh phụ thuộc vào các tính chất

tĩnh học và quán tính của nó Ngoài ra tính trễ cũng ảnh hưởng đến các tính

chất động học của đối tượng, nếu trong mạch tác động có khâu trễ

Như ta đã biết các tính chất tĩnh học của đối tượng được viết bởi các tính

chất nhập và xuất, chúng được biểu thị bằng các phương trình 1.37 và 1.39

hoặc bang cac phuong trinh tuyến tính gần đúng được đánh giá bởi hệ số tự can bang Z va hệ số góc của đặc tính tĩnh học của tác động điều chỉnh và phụ tải hoặc hệ số truyền kạx và kg, Quan tính của đối tượng phản ánh khả năng tích lũy năng lượng hoặc vật chất của đối tượng và chỉ xuất hiện khi có chuyển động Khi trạng thái cân bằng bị phá, quán tính ảnh hưởng đến tốc

độ, còn trong các trường hợp nhất định nó còn ảnh hưởng đến gia tốc mà tọa

độ ra của đối tượng (thông số điều chỉnh) bị thay đổi Ảnh hưởng của quán tính được phản ánh ở thời gian và đặc tính của quá trình chuyên tiếp

Tinh tré đặc trưng cho thời gian từ thời điểm bắt đầu chuyển động của cơ

quan điều chỉnh đến thời điểm bắt đầu thay đổi việc cấp nhiên liệu, nghĩa là thay đổi momen quay của động cơ Khi không có tính trễ sự thay đôi của

momen quay sẽ diễn ra ngay sau sự thay đổi tọa độ vào của cơ quan điều

chỉnh Ở động cơ đốt trong tính trễ bao gồm ba giai đoạn thời gian:

-_ Thời gian từ thời điểm tín hiệu bắt đầu tác động lên cơ quan điều chỉnh

(thanh răng bơm cao áp) đến thời điểm phun nhiên liệu vào xilanh

-_ Thời gian giữa thời điểm nạp nhiên liệu vào xilanh và thời điểm biến nó

thành mormen quay của động cơ (được gọi là thời “thời gian chết”)

- _ Ở các động cơ nhiều xilanh giai đoạn thử ba là thời gian cần để phát huy

momen quay trung bình trên trục, tương ứng với giá trị mới của tọa độ cơ

quan điều chỉnh (bơm cao áp) m hoặc h

“Thời gian chết” và thời gian đạt đến momen quay trung bình phụ thuộc vào vòng quay của trục động cơ: chúng giảm khi tăng vòng quay của trục Vì

vậy, ở các động cơ cao tốc các thành phân này xuất hiện ở mức độ thấp hơn

so với các động cơ thấp tốc Tính trễ ở các động cơ 2 kỳ cũng nhỏ hơn so với

động cơ 4 kỳ Nguyên nhân chính của tính trễ là sự gián đoạn việc cấp nhiên

liệu, tính chịu nén của nhiên liệu và thời gian cho quá trình biến đổi nhiên

liệu cấp vào thành momen quay trên trục động cơ

Tính trễ có ảnh hưởng xấu đến các quá trình thay đổi các thông số khi

điều chỉnh và điều khiển Trong quá trình điều chỉnh, do có tính trễ, thông số điều chỉnh sẽ bị sai lệch một đại lượng lớn Do tính trễ, tốc độ phục hồi trạng thái cân băng bị phá vỡ sẽ giảm và sai lệch thông số sẽ tăng lên

SVTH: VÕ HỎNG SƠN - KHA VĨNH TRÍ 24

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Đặc điểm của bất kỳ động cơ đốt trong hay động cơ diesel nào đóng vài

trò là khâu động học là nó có hai toạ độ vào và một toạ độ ra cơ quan điều

chỉnh — thông số điều chỉnh Một toạ độ vào tương ứng với nhập năng lượng (vật chất) Xạ = h, còn toạ độ còn lại tương ứng với xuất năng lượng X, = L Các toạ độ này là các thông số chính Ở trường hợp tổng quát còn có thể có

các toạ độ vào của tác động khai thác Xụ

Tương ứng với hai toạ độ vào của đối tượng, ta có thể khảo sát hai kênh tác động (hoặc kênh dẫn) Các toạ độ thay đổi trong mạch truyền tác động theo kênh dẫn có thể là hội tụ (tập trung) hoặc phân kỳ (phân tán) Vi thé, tat

cả các đối tượng được chia thành hai nhóm: nhóm có các thông số phân tán

và nhóm có các thông số tập trung Nếu trong đối tượng có một thông số phân tán và sự phân tản này được tinh đến thì chuyên động của đối tượng này được viết bằng phương trình vi phân ở dạng dạo hàm riêng

Trong hệ thống diesel va tua bin khí tàu thuý, các đối tượng điều chỉnh được xem là đôi tượng có thông số tập trung

Động học momen toán học tuyến tính của các đối tượng này được viết theo các phương trình vi phân thông thường với số bậc phụ thuộc vào số dung tích được tính đến

Ở đây, ta khảo sát phương trình động học của động cơ đóng vai trò là đối tượng điều chỉnh vòng quay không có tính trễ

Phương trình động học của động cơ diesel đóng vai trò là đối tượng điều chỉnh vòng quay được biểu thị dưới dạng:

sao ©) +(K,T— K,)Ao = K,Ah— K,AL (1.53)

Chuyên sang dạng không thứ nguyên, ta có:

Trong đó

= 5m gọi là hằng số thời gian (của bình tích) Ở đây nó là hằng số

thời gian của đối tượng (một bình tích)

Z=K,-K, - hệ số tự cân bằng, được tính theo các đặc tính tĩnh học

ye oe - độ lệch tương đói thong sé can diéu chinh Aw =o -0%

œ#"— Giá trị của thông số cần điều chỉnh ở chế độ cân băng ban đầu, nhận làm gốc tính toán Chế độ cân bằng ban đầu có thể được đặc trưng

bởi phụ M”” khi tác động xảy ra

Các hệ số Z„ kạ và kẹ được xác định ở điểm trạng thái cân bằng ban đầu

đề tính toán chuyên động của đối tượng

Đối với đại lượng T,, dé dang ta thấy đây là đại lượng tỷ lệ với momen quán tính các khối lượng quay 5% Nó biểu thị quán tính của đối tượng ở thứ

nguyên thời gian Nếu momen quán tính là hang số thì thời gian T; cũng là

hằng sô và đặc trưng cho quán tính của đối tượng Thông thường 5% được

xem là đại lượng không đổi (hăng)

Phương trình động học tuyến tính của đối tượng một dung tích có thé biéu thị ở dạng khác thông qua các hệ số truyén ka, va kay (chia cho hé số cân

ka Va kay — hệ sô truyền của đối tượng theo mỗi kênh dẫn, xác định bởi

các tính chất của đối tượng tại điểm chế độ cân bằng ban đầu

Các thông số thời gian Tạ và To đặc trưng cho quán tính của đối tượng một dung tích Tuy nhiên, thời gian Tạ chỉ được xác định bởi quán tính và đối

với đối tượng nó là đại lượng, tất yếu, là hằng số nếu dung tích 5 không đổi

Còn hằng số thời gian tăng tốc To chỉ có nghĩa vật lý đối với các đối tượng

có tính tự cân bằng dương Nó không những phụ thuộc vào quán tính mà còn

phụ thuộc vào hệ sô tự cân bằng Z

Vì hệ số tự cân bằng ở cùng một đối tượng có thể khác nhau ở các chế độ cần bang, cho nên hằng số thời gian tăng tốc Tọ sẽ phụ thuộc vào chế độ ban

đầu Đối với chế độ ban đầu được chọn, nó là hằng số

Tuy nhiên, trong thực té, động cơ diesel còn được trang bi hệ thống tăng

áp, nên tiếp theo đây ta sẽ khảo sát phương trình động học tuyến tính của

động cơ diesel có tắng áp Trong các sơ đồ tăng áp của động cơ, ta khảo sát

động cơ tăng áp bằng tuabin khí xả không được điều chỉnh theo hình 1.8

Từ sơ đồ hình 1.8 ta có thể thấy trong thành phần đối tượng điều chỉnh có hai bình tích năng lượng chính: một là các khối lượng quay của động cơ, cơ

cấu phụ tải và các bộ phận gắn với chúng: hai là các khối lượng quay của

tuabin tăng áp Ngoài ra, còn có các bình tích, bình chứa không khí và đường

ống - trong đó khối lượng không khí được tích lại và áp suất của nó thay đối,

ống góp xả - trong đó tích khí và khối lượng khí trong tuabin là bình tích thế

SVTH: VÕ HỎNG SƠN - KHA VĨNH TRÍ 26

năng, các vách bình chứa tuabin và ống góp xả, nhiệt năng được tích vào kim

loại Tuy nhiên có thể bỏ qua các bình tích này và tính trễ, các thông số của

bình tích không khí có thể xem là tập trung vì bỏ qua quán tính cho nên áp suất tăng áp trước động cơ Ps có thé lẫy băng áp suất sau máy nén Pg ở bất

kỳ thời điểm nào

Hình 1.8 Sơ đỗ nguyên lý động cơ tăng áp bằng tua-bin

Phương trình động học tuyến tính của động cơ tăng áp băng tuabin được tổng hợp từ các phương trình động học của động cơ — phụ tải; máy nén —

tuabin; bình chứa không khi

%# Dong co — phy tải (máy phát điện) „

Phương trình động học ban đầu của động cơ — phụ tải được việt tương tự như phương trình đôi với động cơ không có tăng áp ở dạng sô gia:

5 dao) =AM,-AM, Tuy nhiên, ở trường hợp đang khảo sát momen của động cơ sẽ là hàm tuyên tính 3 đại lượng:

M„=M,(h,o, P,) (1.56) Con momen can sé 1a (phuong trinh 1.39): M =M_(L,o)

Bang cach biéu thị số gia các momen AM và AMc ở dạng tuyến tính gần đúng thông qua sô gia các đại lượng xác định chúng, ta thu được:

dda) (ae } Ah+ [| Aw 4

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mơ phỏng Simulink của MatLab

T,y+ 2y = k,x; —keu +k,„@, (1.58)

Trong đĩ:

Tạ, Z, kụ, kc, được xác định như đối với động cơ khơng tăng áp

kpa — hệ sơ gĩc khơng thứ nguyên của đặc tính tĩnh học é„ = A/„(P,) khi

Phương trình động học ban đầu của máy nén — tuabin ở dạng SỐ gia:

Trong đĩ :

Aòg — số gia tốc độ gĩc của trục máy nén — tuabin: Ao, =o, - 0%”

3, - momen quán tính các khối lượng quay của máy nén tuabin;

AMT - số gia momen của tuabin khí;

AM - số gia momen cản của khí nén

Momen cua tuabin la ham số của lượng khí Gy, nĩ được xác định bởi

lượng nhiên liệu và khơng khí cấp vào động cơ, cũng như tốc độ gĨC cua roto tuabin œx Lượng nhiên liệu và khơng khí cấp vào động cơ cĩ thé xem 1a đại

lượng phụ thuộc vào toạ độ của cơ quan điều chỉnh h và tốc độ gĩc @ của

trục động cơ, cho nên: M; = M;(h,œ,@„ ) (1.61)

Momen can trén truc may nén: M, = M,(o,,P,) (1.62)

Biểu thị số gia các momen AM+ và AM ở dạng tuyến tính gần đúng thơng qua số gia các đại lượng xác định chúng, ta thu được:

3, Soe! dt ao) l5 tae (Be) aw ch da J

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

* \ Gam ), Me" | Amy j, M"”

ki — hé sé géc khéng thir nguyén cua dac tinh tinh hoc tac động điêu

chỉnh M; = M;(») khi các giá trị œ và œy không đôi:

6M, Ae

Kix = dh jy Min im?

koe — hé sd góc không thứ nguyên của đặc tính tĩnh học tác động điều

chỉnh M; = M;(œ) khi các giá trị h và œ không đôi:

ôM,\ œ0”

Kar = dm?

60 } 9 M;”"

kx — hé sé géc khéng thir nguyén dac tinh tinh hoc cla may nén

M,=M,(P,) khi cac gia tri @x không đối:

Vì ta bỏ qua quán tính của bình chứa không khí cho nên quan hệ giữa các

thông số và toạ độ của nó được biểu thị bằng sự phụ thuộc tĩnh học:

Trong do:

Gra — sản lượng máy nén;

Ga — lưu lượng không khí qua động cơ

Sản lượng máy nén Gn, khi các yếu tố bên ngoài ở các điều kiện khai thác

cụ thê không thay đôi, là hàm của hai thông số œ và Ps:

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Sau khi chuyên sang đại lượng không thứ nguyên và chia tất cả các hạng

mục cho lưu lượng không khí định mức G7” ta thu được:

kỹ - hệ số góc không thứ nguyên của đặc tính tĩnh học bình chứa về

phía nhập (của máy nén):

cơ và máy nén tuabin, ta thu được các phương trình:

e© Đối với động cơ, ta có:

T,y+ 2 =R,x¿T— kcH + ku (uy, — Kea Y)

Hoặc T7,ÿ+(Z +k,„k„„}y = kuxạ — kẹ + „Em, - (1.71)

e_ Đối với máy nén — tuabin, ta có:

1 + Ly = kuX; + Ñÿ — ku„(Emy; —kz„y)

Hoặc 7,ÿ, + +, + uy km i= Xu + (pela +}, (1.72)

Nếu ta kí hiệu: Z+k,ykeg = Zs Zp + Koken = Zl Kpakine = koa 3 Koukna + hor = pả 2

Ta sẽ thu được hệ thống hai phương trình động học tuyến tính của động

cơ có tăng áp bằng tuabin đóng vai trò là đối tượng điều chỉnh tốc độ góc của

TREN MAY TINH

Mô phỏng một hệ thống vật lý — kỹ thuật trên máy vi tinh thực chất là giải bằng máy tính hệ thống phương trình toán học mô tả hiện tượng vật lý — kỹ thuật đó Hệ thống phương trình toán học này có thể là tương đối đơn giản Nhưng thong thường để mô tả các hiện tượng vật lý — kỹ thuật xảy ra trong thực tế là những vi phân bậc cao khá phức tạp Thường không thể dung phương pháp giải tích để tìm nghiệm của chúng Tìm nghiệm của hệ thống phương trình này chỉ có thể là bằng phương pháp số, với sự hỗ trợ của máy tính Hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay của động cơ diesel lai máy phát điện cũng là một hệ thống như thế Việc giải bằng phương pháp số hệ thông phương trinh tất/trên máy tính, do đó cũng có thể thực hiện bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau Tuy nhiên, với khả năng hỗ trợ toán học rất mạnh của MATLAB cùng với công cụ Simulink của nó, việc mô phỏng cho hệ thống cần nghiên cứu tỏ ra khá thuận lợi Bằng luận văn này, chúng tôi muốn chứng tỏ điều đó

2.1 Lợi ích của việc nghiên cứu hệ thống bằng mô phóng trên máy vi tính

Trong việc nghiên cứu khoa học kỹ thuật, mô phỏng là công cụ quan trọng cho phép khảo sát các đối tượng, hệ thống hay quá trình kỹ thuật — vật

lý, mà không nhất thiết phải có đối tượng hay hệ thống thực Được trang bị một công cụ mô phỏng mạnh và có hiểu biết về các phương pháp mô hình hoá, người kỹ sư sẽ có khả năng rút ngắn thời gian và giảm chi phí nghiên

cứu — phát triển sản phâm một cách đáng kể Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi

sản phẩm là các hệ thống thiết bị kỹ thuật phức tạp với giá trị kinh tế lớn Cac khai nệm mô phỏng ÓƒˆL¡ne, Soƒfware-in-the-Loop, Hardware-in-the- Loop (hay Real Time Simulation) va Prototyping dA thê hiện rõ nét các bước của quá trình phát triển sản phẩm với sự hỗ trợ của máy tính

Mô phỏng còn giúp người kỹ sư xem xét, giả sử được một số tình huống

khẩn cấp và đưa ra các phương thức giải quyết vấn đề hợp lí và đáp ứng nhanh, nhằm để phòng các sự cố xảy ra đột ngột Việc mô phỏng trước các tình huống này phát huy khả năng phản ứng của người kỹ sư khi các sự cố Xây ra, giảm thiệt hai đáng kế về mặt vật chất lẫn kinh tế

Trong giáo dục đào tạo, mô phỏng giúp cho sinh viên, học viên tìm hiểu các hệ thống tự động trong điều kiện không có khả năng tiếp xúc thực tế

Đề tài: NC hệ thông ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink cla MatLab

hệ thống Bằng việc mô phỏng, sĩ quan điều khiển hoặc kỹ sư điều khiến có thể giả định trước các tình huống khẩn cấp (mất tải đột ngột, tăng giảm tải đột ngột, hoặc quá tải, v.v ) và đưa ra các xử lý phù hợp Đề phòng được các rủi ro gây thiệt hại có thể xảy ra

Như vậy mô phỏng ‹ đã mang lại các lợi ích khá lớn cho công tác nghiên cứu các hệ thong, các đối tượng Ngoài các lợi ích trên, nó còn mang đến lợi ích

về mặt kinh tế, giảm chỉ phí thử nghiệm thực tế, và có thể giảm cả về chỉ phí

thiệt hại

2.2Phần mềm MATLAB với việc mô phóng hệ thống điều khiến tự động 2.2.1 Giới thiệu chung về MATLAB

MATLAB là một bộ chương trình phần mềm lớn của lĩnh vực toán số học

mà thể hiện chính của nó là các phép tính vector và ma trận Phần cốt lõi của chương trình bao gồm các hàm toán, các chức năng nhập và xuất cũng như các khả năng điều khiển chu trình mà nhờ đó ta có thể dung nén cac Scripts Thêm vào đó, nó còn các Toolbox với phạm vi chuyên dụng mà người sử dung can nhw: Control System Toolbox, Signal Processing Toolbox,

Optimization Toolbox, Stateflow Blockset, Power System Blockset, Real-Time

Workshop va Simulink

Tên MATLAB là tên viết tắt từ "MATrix LABoratory", được phát minh

vào cuối thập niên 1970 bởi Cieve Ä4oler, và sau đó là bởi chủ nhiệm khoa máy tính tại Đại học New Mexico

MATLAB, nguyên sơ được viết bởi ngôn ngữ Fortran, và cho đến 1980,

nó vẫn chỉ là một bộ phận được dùng trong nội bộ của Đại Học Standford

Năm 1983, Jack Little, mét nguoi di hoc & MIT và Stanford, đã viết lại

MATLAB bang ngôn ngữ C và xây dựng cho nó thêm các thư viện phục vụ

cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống Toolbox (hộp công cụ), mô

phỏng Jack xây dựng MATLAB trở thành mô hình ngôn ngữ lập trình cơ

sO ma tran (matrix-based programming language) Va Steve Bangert la

người đã thực hiện trình thông dịch cho MATLAB Công trình được thực

hiện trong hơn một năm Sau này, Jack Little két hop voi Moler va Steve Bangerr quyết định đưa MatLab thành dự án thương mại, vì lý do đó công ty The MathWorks da ra doi vao nam 1984

Phiên bản đầu tiên là MATLAB I.0 ra đời năm 1984 viết bằng C cho

MS-DOS PC được phát hành đầu tiên tại IEEE Conference on Design and

Control tại Las Vegas, bang Nevada Hoa Kì

Nam 1986, MATLAB 2 ra đời trong đồ có hé tro UNIX

Đề tài: NC hệ thống ĐKTĐ ĐC Diezel lai máy phát điện qua mô phỏng Simulink của MatLab

Năm 1987, MATLAB 3 được phát hành

Năm 1990 Simulink 1.0 được phát hành và gói chung với MATLAB 3

Năm 1992, MATLAB 4 thêm vào hỗ trợ 2-D và 3-D đồ họa màu và các

ma trận truy tìm Trong thời gian này , công ty The MathWorks cũng cho

phát hành phiên bản MATLAB Student Edition (dành cho học sinh)

Năm 1993 MATLAB cho MS Windows ra đời Đồng thời công ty cũng bắt đầu có Website là mathwork.com

Năm 1995 MATLAB cho LINUX ra đời Trình dịch MATLAB có khả

năng chuyển dịch từ ngôn ngữ MATLAB sang ngôn ngữ C cũng được phát

hành trong giai đoạn này

Nam 1996 MATLAB 5 bao gồm thêm các kiểu đữ liệu, phát triển hình ảnh hoá, bộ truy sữa lỗi (debugger), và bộ tạo dựng GŨI

Năm 2000 MATLAB 6 cho đổi mới đesktop MATLAB, thêm vào tiện ich LABPACK va Fastest Fourier Transform in the West

Nam 2002 MATLAB 6.5 phat hanh nang cao tốc độ xử lý, sử dung phương phap dich JIT (Just in Time) va tai hỗ trợ MAC

Nam 2004 MATLAB 7 dugc phat hành, có khả năng chính xác hơn và

kiểu nguyên, hỗ trợ hàm lồng nhau, công cụ vẽ điểm, và phát triển thuật toán

tương tác

Hiện nay, MATLAB 7 phiên bản 14 đã ra đời hồ trợ cho hệ điều hành

Window XP Service Pack 3 với cải thiện Simulink cùng hơn 75 sản phẩm

khác

MatLab được dùng rộng rãi trong giáo dục, phổ biến nhất trong lĩnh vực đại số tuyến tính và giải tích

2.2.2 Cơ bản về MatLab

2.2.2.1 Khởi đông MATLAB

Để khởi động làm việc với MATLAB, ta nhap dup vao biểu tượng của MATLAB trên desktop Màn hình nền của MATLAB xuất hiện với các cửa

số chính như hình 2.1bao gồm:

Bande Lien te Hekh gh Mat Mane

nok @

8 hee ‘Pes ee tiẩMhefsd

tại âc manh, sả 6e — Fde Ed th “3041 PA

Sa eegans Í Me đôn Pd de ABLE GS Pha

‘ad BES ELLE fie Fớ đc SOE ONT And

lo Syyía Sígg at Teg haute te tg BG aed

Si eaten eat 1x6 Sạt la AGE % K0 E4

HT ti, 1⁄8 12L4Nf Cat ae

oe beats Lwtquamnn ‡ Ki 4⁄4©§ 5 8Ú PH-

FE COME HS SPS ŸSyaw $ RE AGRE OES Ped

sikh oy #E tặc PERE LOGE Tt ade

Fe SS fax §© HG ad 6#? Fta

Dp eo" fon MEER xe, a3 1 Bae G07 Se

Hình 2.1 Giao diện lăm việc trín MATLAB

Cửa số lệnh Command Windows: Đđy lă cửa số chính của MATLAB

Tại đđy ta thực hiện toăn bộ việc nhập dữ liệu vă xuđt kít quả tính toân Dđu

nhây >> bâo chương trình sẵn săng để gõ câc lệnh

Dữ liệu (lệnh) được thực hiện bằng câch nhập dữ liệu (gõ lệnh) vă kết

help: trợ giúp thông tin về một mục năo đó

echo, echo on/off: tắt mở hiển thị câc dòng của file m khi chạy chương

trình

cdit: gọi chương trình soạn file *.m

type tĩn_file: doc ndĩi dung file *.m

demo: goi chuong trinh demo

quit, exit: thoat chuong trinn MATLAB

Ngoăi ra còn có một sô phím hồ trợ thao tâc:

Phím Chức nắng Phim Chức năng

+ Gọi lại hăng trước End Về cuỗi hăng

Vv Goi lai hang kĩ Esc Xóa hang

€ Lui lai một ký tự Delete Xóa ký tự ở con chạy

> Tới một ký tự Backspace | Xóa ký tự trước con chạy

SVTH: VÕ HỎNG SƠN ~ KHA VĨNH TRÍ 34