đồ án tốt nghiệp nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống tuỳ động

SốhóabởiTrung tâmHọcliệu–ĐạihọcTháiNguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... Vịtrí đcho + trước - Vịtríbộđiềutiết hiểntốcđBộđiềuk ộ Khuếchđạicông CKT Vịtríđokiểm Phụtải BộgiảmtốcHình1-2Sơđồn

SốhóabởiTrung tâmHọcliệu–ĐạihọcTháiNguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hiệnnay,tựđộnghoáđangđượccácnhàmáyquantâmđặcbiệtvàđượcưngadụnghầuhếttrongcácmáycôngcụ,tronglĩnhvựcsảnxuấtximăng,c á n t hép, h ệt h ốngt h a n g máy,m á y n â n g , h ệt h ốngđ iềuk h i ểnr a đa,m á y c h é p h ì n h , ngườimáy

…

Việcdừngchínhxáchayđồngtốccủahaitruckcánđólàđiềurấtquant r ọng,nóảnhhưởngtrựctiếptớichấtlượngsảnphẩm,tớihiệuquảcôngviệc.Đểđ ạ t đượcđiềunàythìtronghệthốngđưathêmmạchvòngvịtrí,khiđóhệthốngđư ợcgọichunglàhệtuỳđộngvịtrí(hayhệbám.Đểnângcaochấtlượngthìmớidừn g lạiởcácmạchvòngphảnhồinênchấtlượngchưacaođồngthờicòncónhiềunhượcđiểmvìnóảnhhưởngđêntínhliêntụccủahệthốngdẫnđênlượngđầurac ũ n g dễbịthayđổi.Dođómộtvấnđềđặtralàlàmnhưthếnàođểnângcaochấtl ư ợ n g c ủ a hệ thống Trên cơ sởđó thì trong luận văn nàysẽ

cứuv àứngdụngphươngphápđiềukhiểnmờvàovàkếthợpvớibộđiềuchỉnhtruyềnthốnggọilàbộđiềukhiểnđểnângcaochấtlượngcủahệthống

Điềukhiểnmờhiệnđanggiữvaitròquantrọngtrong cáchệ t h ố n g điềukhiểnhiệnđại,vìnóđảmbảotínhkhảthicủahệthống,đồngthờilạithựchiệntốtcácchỉtiêukỹthuậtcủahệnhưđộchínhxáccao,độtácđộngnhanh,tínhbềnvữngvàổnđịnhtốt,dễthiếtkếvàthayđổi…

Khácvớikỹthuậtđiềukhiểntruyềnthốngthôngthườnglàhoàntoàndựavàođộchínhxáctuyệtđốicủathôngtinmàtrongnhiềuứngdụngkhôngcầnthiếthoặckhôngthểcóđược,hệđiềukhiểnlôgicmờđượcápdụnghiệuquảnhấttrongcácquátrìnhchưaxácđịnhrõhaykhôngthểđođạcc h í n h x á c đ ư ợ c , t r o n g c á c q u á t r ì n h đ i ề u k h

i ể n ở đ i ề u k i ệ n t h i ế u t h ô n g t i n Chínhkhảnăngnàycủađiềukhiểnmờđãgiúpgiảiquyếtthànhcôngcácbàitoánp h ứ ctạp,cácbàitoánmàtrướcđâykhônggiảiđược

Sauh ơ n 2 n ă m h ọ c t ậ p t ạ i t r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c Kỹt h u ậ t Côngn g h i ệ p T

h á i Nguyên,tôiđãđượcđàotạovàtiếpthuđượcnhữngkiếnthứchiệnđạivàtiêntiếnnhất

tronglĩnhvựctựđộnghoá.Trướckhitốtnghiệpcaohọc,tôinhậnđượcđềtài:“Nghiêncứutổn ghợpbộđiềuchỉnhlaisửdụngtronghệt h ố n g tuỳđộng”

Nộidungcủabảnluậnvănđượcđưachialàm4chương:

I.4.3 Hệthốngtuỳđộng điều khiểnkiểumãsố 7

III.2 Phântíchsaisốtrạngtháiổn định 30

III.2.1 Saisốđokiểm 31

III.2.2.2 SaisốnguyênlýcủahệthốngloạiI 33III.2.2.3 SaisốnguyênlýhệthốngloạiII 35III.2.2.4 Nhântốphẩmchấtcủatrạngtháiổnđịnh 36

III.5 Tínhphituyếncủabộđiềukhiểnvịtrí 55III.6 Tínhtoáncácthôngsốvàmôphỏnghệtuỳđộngvịtrí 57

khisửdụngbộđiềukhiểnPIDTínhtoáncácthôngsốhệtuỳđộngvịtríđốivớiđộng

cơđiệnmộtchiềukíchtừđộclậpIII.6.2.CH

ƢƠNG

IV

Môp h ỏ n g h ệ đ i ề u k h i ể n v ị t r í s ử d ụ n g bộđ i ề u k h i ể n

61PID

IV.3 Nhữngnguyêntắctổnghợpbộđiềukhiểnmờ 68

http://www.lrc-tnu.edu.vn SốhóabởiTrung tâmHọcliệu–ĐạihọcTháiNguyên

1

CHƯƠNGITỔNGQUANVỀVẤNĐỀNGHIÊNCỨU

I.1 Ứngdụngcủahệthốngtuỳđộngvịtrí

Hệthốngtuỳđộngvịtríđượcứngdụngrấtrộngrãitrongthựctế.Nhiệmvụcơbảncủanóchínhlàthựchiệnsựbámsátchínhxáccơcấuchấphànhđốivớichỉlệnhvịtrí(lượngchotrước),đạilượngđiềukhiển(lượngđầura)thườnglàvịtríkh ôn ggiancủaphụtải,tứclượngchotrướcthayđổitheomáy,hệthốngcóthểlàmcho đạilượngđiềukhiểnbámsátvàkhôiphụcđốitượngđiềukhiểnmộtcáchchínhxáckhôngcó

nhầmlẫn.Vídụđiềukhiểncơcấuéptrụccán

trongquátrìnhcánkiml oại ,phảilàmchokhehở g i ữ a haitrục cáncóthểtiếnhànhtựđiềuchỉnh; điềukhiểnquỹtíchgiacôngcủamáycắtđiềukhiểnsốvàđiềukhiểnbámcủamáycắtmôphỏnghình;cơcấunânghạcóthểlàm

chodừngchínhxácởnhữngvịtrímongmuốn;cơcấuláitựđộngtàuthuyềncóthểlàmchogóclệchcủaláchânvịtđặtởđu ôitàuthuyềnphỏngđúngtheogócquaycủabánhlái(vôlăng)đặtởbuồngláiđ i ều khiển tàuthuyềnđi đúngtuyến đườngđãvạchra;cơcấuđiềukhiểnanten

rađacủ a cụmsúng p h á o haykínhv i ễ n vọngđ iệ nt ử nhằ mđ ún g m ụ c tiêu;đi ều

k h i ể n độngtáccủangườimáy.Nhữngvídụtrênđâyđềulànhữngứngdụngcụthểvềhệthốngđiềukhiểntuỳđộngvịtrí

Chỉ lệnh vịtrí(cơcấuchotrước)tronghệthốngtuỳđộngvịtrícũngnhưđạil ư ợn g điềukhiểnlàvịtrí(hayđạilượngđiệnđạidiệnchovịtrí),đươngnhiêncóthểlàchuyểnvịgóc,chuyểnvịdài.Vìthếhệthốngtuỳđộngbuộcphảilàhệthốngphảnhồivịtrí Hệthốngtuỳđộngv ị t r í làmộthệthống tuỳđộngnghĩahẹp,về n g h

ĩa rộngmànói,lượngđầuracủahệthốngtuỳđộngkhôngnhấtthiếtphảilàvịt r í, màcóthểlàcácđạilượngkhác,chẳnghạn

nhưhệthốngđiềutốchaimạchvòngkíntốc đ ộ quayvà d ò n g đi ện l à m ộ t h ệ t hố ng tuỳđộng;m á y làmgiấy,m á y dệtn h i ề u trụcsửdụngnhiềuđộngcơcóthểcoilà hệthốngtuỳđộngđồ ng tốc…Hệthốngtuỳđộngnóichungcũngcòngọilàhệthốngbám

I.2 Cấutạonguyênlýlàmviệccủahệthốngtuỳđộngvịtrí

a Cấutạo:

- U

Sauđâysẽ thôngquamộtvídụ đơn giản đểnóirõvềcấutạo,nguyênlýlàmv iệccủahệthốngtuỳđộngvịtrí.Đâylàmộthệthốngvịtríkiểuchiếtápdùngđểbámđuổiantenrađa

Hệthốngnàygồmnhữngbộphậnchínhsau:

+B ộ đ o k i ể m v ị t r í : D o c h i ế t á p RP1vàRP2tạot h à n h b ộ đ o k i ể m v ị t r í (góc),trongđótrụcquaycủaRP1n ố ithôngvớibánhđiềukhiểnlàmgócchotrước,trụcquaycủachiếtáp

RP2t h ô n gquacơcấunốithôngvớibộphậnphụtảilàmphảnh ồ i gócquay,2bộchiếtápđềuđượccấpđiệnnhờnguồnđiệnmộtchiềuUs,nhưvậycóthểchuyểnthamsốvịtrítrựctiếpthànhđạilượngđiệnởđầura



đ

R1

ct+

OA2

BộKĐCSđiều UdMSKhiểnđược

nBộgiảmVôlăng Antenrada

Hình1-1Sơđồnguyênlýhệthốngtuỳđộngvịtríkiểuchiếtáp

+Bộkhuếchđạisosánhđiệnáp:DobộkhuếchđạiOA1,OA2tạothành,tr

o ng đóbộkhuếchđạiOA1chỉlàmnhiệmvụđảopha,cònbộkhuếchđạiOA2cótá c dụngsosánhvàkhuếchđạiđiệnáp.Tínhiệuđầuralàmtínhiệuđiềukhiểnbộkhuếchđạicôngsuấtkếtiếp,đồngthờicókhảnăngnhậnbiếtcựctínhđiệnáp

+Bộkhuếchđạicôngsuấtđảochiều:Đểdẫnđộngđộngcơchấphànhcủahệthố ng tuỳđộngchỉcókhuếchđạiđiệnáplàchưađủ,cònphảikhuếchđạicôngsuất,

+Cơcấuchấphành:ĐộngcơbámSMđểdẫnđộngcơcấuchấphànhmangphụtải(dànantenrađa),giữađộng cơvà phụtảicònphảiphốihợpănývớibộgiảm tốc

Bốnbộphậntrên đâykhôngthể thiếuđể tạonênhệ thốngđiềukhiển tuỳđộngvịtrí.Songchỉcólinhkiệnhoặcthiếtbịcụthểlàcóthểkhácnhau,vídụcóthể dùngcácbộđokiểmvịtríkhácnhau,dùngđộngcơbámkhácnhau(mộtchiềuh a y xoaychiều)…b.Nguyênlýlàmviệc

=0,Uct=0,Ud=0hệth ố n g mớingừngquayrồiởvàotrạngtháiổnđịnhmới(trạngtháixáclập)

Nếugócchotrướcđgiảmxuống,thìchiềuchuyểnđộngcủahệthốngsẽngượclạivớitrườnghợptrên.Rõrànglàhệthốngnàyhoàntoàncóthểthựchiệnđượcyêucầuđạilượngđiềukhiểnbámđuổichínhxácđạilượngchotrướcđ

I 3.Sosánhhệthốngtuỳđộngvịtrívớihệthốngđiềutốc

Thôngquaphântíchởtrêndễdàngnhậnranhữngchỗkhácnhauvàgiốngnhaugiữahệthốngtuỳđộngvịtrí(hệthốngtuỳ

động)vàhệthốngđiềutốc.Cảhaiđềulàhệthốngphảnhồi,tứclàthôngquaviệcsosánhlượngđầuracủahệthốngv ới lượngchotrướctạodựngmạchvòngkínđiềukhiển,vìvậynguyênlýcủahaihệthốngnàylàgiốngnhau

Đạilượngchotrướccủahệthốngđiềutốclàhằngsố,dùchotìnhtrạngnhiễuđ ộ n g n h ư t

h ế n à o , đ ề u mongmuốnđ ạ i l ư ợ n g đ ầ u r a k h ô n g thayđổi,v ì t h ế c h ấ t lượngchốngnhiễucủahệthốngluôntỏraquantrọngnhất.Cònhệthốngtuỳđộngthìchỉlệnhvịtrílàthườngxuyênthayđổi,làđạilượng“thayđổituỳcơ”,yêucầulượngrabámđuổichínhxáctheosựbiếnhoácủalượngchotrước,tínhnhanhnhạy,t í n h linhhoạt,tínhchínhxácthíchnghiđầuratrởthànhđặctrưngchủyếucủahệthốngtuỳđộng.Haynóicáchkhácchấtlượngbámđuổilàchỉtiêuchủyếucủahệthốngnày

Từhình1-1tacóthểthấy,hệthốngtuỳđộngcóthểxâydựngtrêncơsởhệth ố n g

đ i ều t ố c cà i t h ê m mạchvòngvịtrí,mạch vòngvịtrílà đặctrưng cấutrúcchủyếucủa

hệ thốngtuỳđộng.Vì vậyhệ thống tuỳđộngthườngphức tạp hơnhệthốngđiềutốc

I.4 Phânloạihệthốngtuỳđộngvịtrí

Theođàpháttriểncủakhoahọckỹthuậtđãxuấthiệnrấtnhiềuloạihìnhhệthốngtuỳđộng.Bởivìđặctrưngcơbảncủahệthốngtuỳđộngvịtrít h ể hiệnởmạchvòngvịtrí,thểhiệnởtínhiệuchotrướccủavịtrívàtínhiệuphảnhồivịtrícùn gvớicácmặtsosánhtổnghợpcủahaitínhiệunày.Vìvậycóthểcăncứvàođặctrưngđóđểphânnórathànhhailoạichínhđólàhệthốngtuỳđộngmôphỏngvàh ệ thốngtuỳđộngkiểusố

I.4.1 Hệthốngtuỳđộngkiểumôphỏng

Hình1-1làmộtvídụvềhệthốngtuỳđộngvịtrímôphỏngchuyểnvịgóc,cácloại tham số trong hệ thốngnàyđều làđạilượngmôphỏngthayđổi liêntục,bộđ okiểmvịtrícủanócóthểdùngbộchiếtáp,máytựchỉnhgóc,bộbiếnápquay,bộcảmứngđồngbộ.Sơđồnguyênlýcủahệthốngtuỳđộngvịtrík i ể u môphỏngđiểnh ì n h c ò n đượcthểhiệntrênhình1-2,thôngthườngtrên

cơsởcủahệthốngđiềutốccònbổxungthêmmộtmạchvòngvịtrí,nguyênlýlàmviệccủanógiốngnhưhình1-2

Vịtrí đ

cho +

trước -

Vịtríbộđiềutiết hiểntốcđBộđiềuk

ộ

Khuếchđạicông

CKT

Vịtríđokiểm Phụtải BộgiảmtốcHình1-2Sơđồnguyênlýhệthốngtuỳđộngkiểumôphỏng

t ro nghình1-3

Nhiệmvụcủabộmãsốchotrướcbiếnthànhxungsố,sauđólạiquamãsốgócp h

ab iế n đ ổ i (D/

A), nếu xu ất hiệ n mộtl ệ n h p hát xu ng th ì nós ẽ đ ưa ra mộtđư ơn g l ư ợ n g x u n g v

ư ợ t t r ư ớ c h oặ c c h ậ m sau g ó c p ha c h o t r ư ớ c đcủađ i ệ n ápsóngchữnhật,đạilượngxungtươngđươngnàycóthểbămrarấtnhỏđểgiữchohệ t hố ng có đ ộ chí nh

x ác r ất cao M ột loạt x un g x uất hiện sẽ l àm góc pha trướccủađiệnápdịchchuyểntheomộttốcđộnàođótrướchoặcchậm,tốcđộcủanóphụthuộcvàotầnsốxung

Độngcơchấphành

Bànmáy

Vịtríđ o kiểm(Bộđồngbộcảmứng)

Hình1-3Sơđồnguyênlýhệthốngtuỳđộngđiềukhiểngócphakiểusố

Bộphậnđokiểmvịtrísinhraphảnhồigócpha,chứcnăngcủanólàbiếnđổichuyểnvịcủabànmáythànhchuyểnvịgóc pha củađiệnápcóxungchữnhật

dùngbộđồngbộcảmứngđểth ực hiệnsựchuyểnđổichuyểnvị–

gócpha,độchínhxáccủanócóthểđạttới

0.001m,vìthếgócphacủanócóthểphảnánhchínhxácvịtríthựctếcủamáy

Chứcnăngchủyếucủabộdiệnphalàsosánhgócphachotrướcđv ớ igócphaphảnhồi,đổiđộlệchcủachúng=đ-

thànhđiệnápmôphỏng,cựctínhc ủ a đ i ệ n á p môp h ỏ n g nàyp h ả i p h ù h ợ p vớ

ic ự c t í n h c ủ a s a i s ố g ó c p h a Lượngđầura củabộn h ậ n diệnphasau k hi biếnđổisẽtrởthành đ ạ i lượng chotrướccủabộđiềutốc,saukhiphóngđạicôngsuấtđộngcơđiềukhiểnvàbànthaotáccủamáysẽdịchchuyểntheohướngloạibỏsaisố,vìvậylàmcholuônbámsátđ,tứclàlàmchobànmáythaotáctuântheochỉlệnhcủayêucầuchuyểnđộng

Bộnhậndiệncóthểlàmthànhdạngsố,nhưvậyđộchínhxáccủahệthống

cóthểđạttớimứccaohơn.Lúcmạchvòngkíngócphalàmviệc,vịtrícủacơcấuchấphànhchịusựđiềukhiểncủatínhiệuchotrước,gócphacủatínhiệuphảnhồibị khoanhlạitrongmộtphạmvigóc pha nhấtđịnhcủatín hiệu cho trước, vìthếhệthốngnàycònđượcđặttênlàhệthốngtuỳđộngđiềukhiểnmạchvòngkhoápha

D ù chohệthốngtuỳđộngsốkiểugócphanàytrênthựctếlàmviệctheocáchsosánh ,nhưngvìsửdụngtầnsốcao(tầnsốđượcsửdụngcủabộnhậndạngđềulớnhơn1 0 0 0 H z ,

c h u kỳnhỏh ơ n 1ms)t í n h n h a n h nhậycủa n ó k h ô n g t h u a k é m h ệ thốngmôphỏngnóichung.

ĐộngcơchấphànhD

Vịtríđ o kiểm(Cảmbiếnquangtrở)Hình1-4Sơđồnguyênlýhệthốngtuỳđộngđiềukhiểnxungsố

Tronghệthốngtuỳđộngđiềukhiểnthamsố,tínhiệuchotrướclàchỉlệnhxun

gD*,vớichứcnăngcựclướiphátraxungsốD,chúngcóthểlầnlượtđivàođầup h ép cộng hoặcphép trừ của thuật toán đảochiều Sau khi tính toánsẽtính được độlệch củaxungD=D*- D +Do, trongđóDolàhằngsốnhằmkhắc phụcảnhhưởngcủađộlệchkimchỉ0trongbộkhuếchđạitớibộthuậttoán.Tínhiệusailệchnà

yk h i quachuyểnđổimôphỏngtrởthànhtínhiệuchotrướccủabộđiềutốc,lạiquabộkhuếchđạicôngsuất,làmchođộngcơvàbànthaotáccủamáychuyểnđộngtheo hướngloạibỏsaisố.Nhờđộchínhxáccủacảmbiếnquangtrởrấtcaonênhệthốngnàycóthểđạtđượcđộchínhxácđiềukhiểnrấtcao

I.4.3 Hệthốngtuỳđộngđiềukhiểnkiểumãsố

Sốliệu

D*chotrước

Bộthuậttoánđảochiều

khiểntốc

Độngcơchấphành

Bànmáy

D

Vịtríđ o kiểm(Đĩamãquangđiện)

Hình1-5Sơđồnguyênlýhệthốngtuỳđộngđiềukhiểnmãsố

mãsốnhịphân.Linhkiệnđokiểmlàđĩamãsốquangđiệnhaybộphátxungphảnhồikiểusốkhác,dựavàomạchđiệnchuyểnđổinhậnđượctínhiệumãsốnhịphân,gắnkếtlạitạothànhb ộ chuyểnđổi“góc-số”hoặcbộchuyểnđổi“chuyểnvị –số”.Tínhiệuđầuravàtính i ệ u mãsốcủanóđồngthờinhậpvào

máytínhtiếnhànhsosánhvàxácđịnhsaisố,t h eo mộtquyluậtchuyểnđổinhấtđịnh(nhưchuyểnđổiPID),tạonêntínhiệuhiệuc h ỉ n h k i ểu s ố , sauđó lạichuyểnđổisố thànhtínhiệuđiệnáp,lấyđólàmgiátrịchot r ư ớ c củabộđiềutốc.Lúcsửdụngmáytínhđiềukhiển,quyluậtđiềukhiểncủahệthốngcóthểđượcthayđổidễdàngthôngquathayđổiphầnmềm,nhờvậyđộlinhh o ạt củaphươngphápđiềukhiểnđượctănglênrấtnhiều

Dùchohệthốngtuỳđộnglàkiểumôphỏnghaykiểusốthìcấutrúcmạchv ò n gkíncủachúngcũngcóthểcónhiềudạngkhácnhau.Ngoàinhữngdạngnàyhaydùngcủahệthốngbamạchvòngvịtrí,tốcđộ,dòngđiệncòncóthểsửdụngn h ữ n g phươngphápkhác:Hoặclàchỉcómạchvòngvịtrí,mạchvòngtốcđộmàkhôngcómạchvòngdòngđiện;hoặclàchỉcómạchvòngvịtrí,mạchvòngdòngđiệnmàk h ô n g c ó mạchv ò n g t ố c đ ộ ; h o ặ c l à c h ỉ c ó mộtm ạ c h v ò n g v ị t r í C á c phươngánkhácnhaucóứngdụngriêngcủanó

CHƯƠNGIIĐ O KIỂMTÍNHIỆUVỊTRÍ

Sựkhácbiệtgiữahệthốngtuỳđộngvịtrívớihệthốngđiềutốcđầutiênlàởđ okiểmtínhiệu.Bởivìđốitượngđiềukhiểntronghệthốngtuỳđộngvịtríphầnlớn làchuyểnvịdàihaychuyểnvịgóc,lúccấutạothànhhệthốngtuỳđộngvịtrín h ấ t thiếtphảichuyểnđổiđạilượngđokiểmvịtríthànhđạilượngđiệnthôngquathiếtbịđokiểmvịtrí.Loạithiếtbịnàythườngdùngnhưsensin,bộbiếnápquay,bộđ ồ n gbộcảmứng,đĩamãquangđiện

II.1 SENSIN(BS)

Sensinlàmộtbộcảmbiếnchuyểnvịgóc,tronghệthốngtuỳđộngthườngd ùngtheotừngcặpđốinhau.Khiđưanónốitiếpvớisensinthìcótênlàmáypháttin,khinốivớitrụccơcấuchấphànhthìcótênlàmáynhậntin

Theo côngdụng,sensinđượcchiathànhhailoạilàkiểumômenvàkiểuđiều

khiển

+Sensinkiểumômencóthểkhôngquakhâukhuếchđạitrunggianmàtrựctiếptruyềntínhiệuchuyểnvịgóc,cóthểlàm

chohaitrụcởxanhauvậnhànhđồngbộmàkhôngcó

mốiliênhệcơkhítrựctiếp.PhụtảicủaSensinkiểumômenthườnglàkim

đồnghồđothuộcloạihệthốngquayđồngbộcôngsuấtnhỏ.Đốivớiphụtảicôngsuấtlớnhơnthìmáytựchỉnhgóckiểumômenkhôngthểlàmchonóquayđ ư ợ c vàphảidùngmáytựchỉnhgóckiểuđiềukhiển.Nốimáynhậntintựchỉnhgóct hành trạngtháibộbiếnáp,màđầuracủanóphảithôngquakhâukhuếchđạitrunggianđểdẫnđộngphụtải,tạothànhhệthốngtuỳđộngsensin

+TađitìmhiểuvàphântíchnguyênlýlàmviệcSensinmộtpha(nhưhình

2-1)

i c

theohìnhsao

Sensinkiểuđiềukhiểndùngđểbiếnđổiđiệnápgócquay.Lúcsửdụnglấybadâydẫnđấuđầuracuộndâystatorcủahaimáytựchỉnhgócvớinhau,tổcuộnd ây rôtocủamáy

pháttinBSTnốivớinguồnđiệnkíchtừxoaychiềumộtpha,cònđ ầu ratổcuộndâyrôtomáynhậntinBSRlàđiệnáptínhiệuubsc ủ achuyểnvịgóc,nhưtrênhình2-2

e1b c2bst b1

b2 bsr ibHình2-2MạchđiệnSensinkiểuđiềukhiểnCôngthứcbiểuthịđiệnápkíchtừxoaychiềumộtphaufcủamáypháttinlà:

U ïtU m Sint

( )

1 1

) )

Dòngđiệndonógâynênsinhratừthôngft r o n glõisắtcủamáypháttin,kéo theolàsứcđiệnđộngcảmứnge1a,e1b,e1ctrênbacuộndâyOA1,OB1,OC1.Cács ứ c điệnđộngnàyvềmặtthờigianlàđồngpha,độlớncủachúngtỷlệvớithànhphầntừthôngftươngứngtrêncáccuộndây,nghĩalàtỷlệthuậnvớicosincủagócgồmgiữađườngtâmtrụctổcuộndâykíchtừrôtovàtrụctổcáccuộndâytrêns t a t o Nếubỏquasụtáptrởkhángrôtomáy

pháttin,đồngthờiđặtđườngtrụcOA1c ủ atổdâyphaA1t ạ ivịtrí0,lúcđườngtâmtrụctổcuộndâyrôtobắtđầutừvịtrí0quayđimộtgóc1,thìsứcđiệnđộngcảmứngcủatổcuộndây3phamáypháttinlà:

Basứcđiệnđộngnàysẽsinhrasứcdòngđiệntrongcáccuộndâystatocủamáypháttinvàmáy nhậntin,bởivì3cuộndâynhưnhau,nênvềmặtthờigianmàn ó i 3 d ò n g

đ i ện nàyvẫn bằngnhau,chỉcóđộlớnbiên độ làkhác nhau, 3 dòngđiệnt r on g 2lầnlượtlà:

+Rlàtổngđiệntrởcủacáccuộndâytrênstatomáypháttinvàmáynhậntin

+Xlàtổngđiệnkhángcủatoànbộcáccuộndâytrênstatomáyp háttinvàmáynhậntin.

1 1

,

,

2 ,

F2a =Fsin(ωtt-α)cosθ1

F2a =Fsin(ωtt-α)cos(120o-θ)

F2a =Fsin(ωtt-α)cos(120o+θ)Trongđó:F-giátrịbiênđộsứctừđộngcủahệsốliênquanbaogồmgiátrịdòngđiện K bs U ïm,

2c=F2a cos(120o+θ)

Sứctừđộngtổnghợptrênđườngtrụctổcuộndâytrênrôtomáynhậntinlà:

F2 F2a F2bF2cSứctừđộngtổnghợptronglõisắttừsinhratừthôngtổnghợp2,sauđótrongcuộndâyrôtomáynhậntinsinhrađiệnápcảmứngubs,điệnápnàyvềmặtthờigianvượttrướctừthông2mộtgóc90o,vìvậy:

ubs=Ubsmsin(t-+90o)cos(1-2) (2-1)Trongđó:Ubsm-

(2)ubsl àđiệnápxoaychiềumộtpha,vềmặtthờigiannóvượttrướcđiệnápkíchtừ

Uftrênrôtomáypháttinmộtgóclà(90o-)

)=cos,nghĩalàgócphacủađiệnápubsk h ô n gphảnánhđúngcựctínhc ủ a saisốgóc.Vìvậy,lúclấyđườngtrụcA1củatổcuộndâystatorlàmvịtrí0của

máyp h á t t i n , t ổ c u ộ n d â y r ô t o m á y n h ậ n t i n c h o v ư ợ t t r ư ớ c 90o,đ ồ n g t h ờ i đ

ặ t

đườngtâmtrụcA2củatổcuộndâystatorởvịtrívuônggócđổithànhvịtrí0củam á y nhậntinnhưtrênhình2-3

Hình2-3Vịtrí0củamáytựchỉnhgócTronghình1=0làvịtrí0củamáypháttin,,

0làvịtrí0củamáynhậntin,thì2

,90obanđầucủa máynhậntinthayvào biểuthức2-1sẽcó:

ubsk h ô n gliênquangìđếnvịtrítuyệtđốicủabảnthânmáypháttinv à máynhậntin,màchỉtỷlệthuậnvớisincủagócmấtđiềuchỉnh

Máytự chỉnhgócphânra bacấpchínhxáclà1,2,3,saisố nằm trongkhoảng0.250đến0.750.

cónhữngcôngdụngkhácnhau,riêngtronghệthốngtuỳđộngnóđượcdùnglàmcảmbiếnchuyểnvịgóc

Hình2-4làsơđồnguyênlýbộbiếnápquay,haicuộndâyS1v àS2l ầ nlượtđượckích từ bởi hai điệnáp xoaychiềuhình sinu1,u2v ớ ibiên độhaigócphabằngnhau,lệchphanhau900,nghĩalà:

ut(t)=Umsinotuz(t)=UmCosotĐểđảmbảođ ộchínhx á c đ ok iể m củab ộ b i ế n áp ki ểu quay,yêucầ uha idòngđiệnkíchtừtrênhaiphaphảithựcsựcânbằng,nghĩalàđộlớnbằngnhau,lệchpha900,vìthếtrongkhehởđiệntừtạoratừtrườngquaytròn.Điệnápcảm

ứngsinhratrongcuộn dâyR1củ arôtolà:

ubt(t)=m[u (t)cosθ+uz (t)sinθ ]=mU cos(ωt t+θ) (2-3)

stato

Trongđó:m-tỷsốvòng quấncó íchcủa cuộndâytrên rôtovà cuộndâytrên

Từcôngthức(2-3)cóthể thấy,bi ên độđiệnápđầuraubrcủabộbiếnáp

quaykhôngthayđổitheogócquay,màgócphacủanóbằnggócquaynày.Vìthếcó thểcoibộbiếnápquaylàmộtbộbiếnđổigócquay-gócpha.Lấyđiệnápđiều

phalàmtínhiệuphảnhồic ó thểtạonóthànhhệthốngtuỳđộngđiềukhiểngócp h a.

Nếumuốnkiểmtrasaisốgócgiữatrụcchotrướcvớitrụccơcấuchậphành,cũnggiốngnhưmáytựchỉnhgócdùngmộtcặpbộbiếnápquaynốiliềntrụcchotrướcvớibộpháttinbiếnápquayBRT,nốitrụccơcấuchấphànhvớibộnhậntinbiếnápquayBRR.C á

c h nốidâynhưtrênhình2-5

Đưađiệnápkíchtừxoaychiềuuflênmộttổcuộndâybấtkỳcủarôto,còntổcuộndâykiađượcnốingắnmạchhoặcnốitiếpvớimộtđiệntrởxácđịnhlàmn h i ệm vụbù.Từthôngthànhphầnr1,r2trongbộnhậntin,chúnghợpthànhtừ thôngr.Nếuvịtrírôtocủahaibiếnápquayđồngnhất,thìtừthôngrs ẽsongsongv ới cuộndâyR2rc ủ arôtobộnhậntin,sứcđiệnđộngcảmứngtrongR2rs ẽcựcđại.KhiR2rv àrt ồ ntạisaisốgócđiệnápđầuratỷlệthuậnvớicos,lúcđóđầuralàsóngđiềubiên,vớigiátrịbiênđiệnáplàUbr=kUfcos

Trongđó:k–hệsốbiếnđổigiữabộnhậntinbiếnápquayvàbộpháttin

bộnhậntinquayđimộtgóc900thìgiátrịbiênđiệnápđầuraUbrcóthểviếtthành:

Ubr=kUfcos(-900)=kUfsin (2-4)Nhưvậy,Ubrc óthểphảnánhcựctínhcủasaisốgócvàcóhệthứctươngtựnhưđiệnápđầuracủamáytựchỉnhgóc

điệnápđầuravàđườngconghìnhsinvớigiátrịbiênđộđiệnápkUfđ ộchínhxáccủ abộbiếnápquayphânthànhbốncấp0,I, II,III.Saisốhàmsốthườngtrong khoảng ±0,05%±0,34%.Saisốđiểm0biểuthịsaisốđiểm0lýthuyếtvàsaisốvà vịtrígiátrịcựctiểucủađiệnápthựctế,thườngnằmtrongkhoảng3‟8‟.Từn h ữ n g số li ệu

tr ên đâycó thểthấy,độ chính xáccủa bộ biến ápquaycaohơnsovớimáy tựchỉnhgóc,vìthếtronghệthốngtuỳđộngkiểusốđộchínhxáccaothườngdùngnólàmlinhkiệnđogóc.Nếumuốnnângcaothêmđộchínhxácđokiểmcònc ó thểdùngnguyênlý ghépnốimộtbộđothô,mộtbộđotinhđểtạo thànhhệthốngđ okiểm

II.3 BỘCẢMỨNGĐỒNGBỘ(BIS)

Nguyênlýlàmviệccủabộđồngbộcảm

ứnggiốngnhưbộbiếnápquay.Nócó hailoạicấutrúc,mộtloạidùngđểđochuyểnvịgócgọilàbộđồngbộcảmứngtrònxoay;cònmộtloạilà dùngđể đochuyển vịdài gọilàbộ

đồ ng bộcảmứngđ ư ờ n g thẳng

Bộđồngbộcảmứngđượcdùngrấtnhiềutrongthựctế,điểnhìnhvềsựứngd ụn gcủaloạiđochuyểnvịgóclàbộhiểnthịsốvàđịnhvịchínhxácdùngtrongmâmquaymáyc ô n g c ụ ( n h ư m á y t i ệ n đ ứ n g ) ; ứ n g d ụ n g đ i ể n h ì n h củal o ạ i đ o chuyểnvịdàilàhệthốngđokiểmvịtríbàndaochuyểnđộngtịnhtiếnởmáycôngc ụ S a u đâychỉgiớithiệusơlược về cấutrúcvànguyênlý làmviệc củabộ đồng bộcảmứngđườngthẳng

Bộđồngbộcảmứngkiểuđườngthẳngdohailinhkiệnphânđôicảmứngtạothành.Mộtlàthướctrượt,hailàthướccốđịnhtươngtựnhưrôtovàstatotrongbộbiếnápquay,nhưngcóđiểmkháclàchuyểnđộngtươngđốiởđâylàchuyểnđ ộ n g thẳng.Thôngthườngthướccốđịnhlắpđặttrênthân

máyhoặctrênbộphậncốđịnhvớithânmáy,cònthước trượtlắp trên bàn xedao hoặc trênbộ

phậncóchuyểnđ ộ n gtươngđốivới thânmáy.Khehở giữa t h ư ớ c trượtvà thướccốđịnhrấtnhỏ(0,25±0,005mm).Trênthướccốđịnhđượckhắcchiarấttinhtếbằngmạchintạothànhmộtbộcuộndây,tươngđươngvớitổcuộndâyđầuracủabộbiếnápquay

Trờnthướctrượtkhắchaibộcuộndõy,mộtbộgọilàbộdõyhỡnhsin,bộkiagọilàb ộdõyhỡnhcosin.Khimộttronghaibộđútrựngkhớtvớicuộndõytrờnthướccốđịnh thỡbộkiasẽởcỏch1/4bước(khoảngcỏchkhắcđộ),nghĩalàcỏchnhau90og ú cquayđiệnvàthểhiệnhaitổcuộndõyvuụnggúcnhau,nhưtrờnhỡnh2-6.

Điệnápđầura

T 4 T=2mm

Thuớc cố

định

Thuớctruợ t

cosin

Hỡnh2-6Bộđồngbộcảmứngkiểuđườngthẳng

Theotrạngthỏilàmviệc,cúthểchiahaibộđồngbộcảmứngthànhhailoạilàloạinhậnbiếtphavàloạinhậnbiếtbiờnđộ.Nếulàmchobộđồngbộcảmứngl à m việcởtrạngthỏinhậnbiếtpha,chỉcầncấpchohaicuộndõykớchtừcủathướct rư ợt điệnỏpkớchtừhỡnhsincúgiỏtrịbiờnđộbằngnhau,cựngtầnsốnhưnglệchpha90o.Lỳcnày,vớiphươngphỏpphõntớchtươngtựnhưởbộbiếnỏpquay,cúthểtỡmrađượcđiệnỏpcảmứngtrờncuộndõythướccốđịnhlà:

Ubis(t)=mUmsin(ωtot+2πxT) (2-5)

Trongđú:x-chuyểnvịcơhọc

bướccuộndõy,ýnghĩacủanúcũngtươngtựnhưbướcquấntrongmỏyđiệnthụngthườngvàđượctiờuchuẩnhoỏ

Từbiểuthứctrêncóthểthấybiênđộđiệnápđầurađượcđiềubiêntheo(X-x),lúchệthốngvậnhànhởgiátrịsaisốbằng0(gócquaytươngđốicủagiátrịsaisố nằmtrongphạmvi2)điệnápđầuracũngbằngkhông

Hệthốngtuỳđộngdohaitrạngtháilàmviệccủabộđồngbộcảmứngtạonênđềucóthểđạtđộchínhxácrấtcao,đólàvìđiệnápcảmứngđầuradochuyểnđ ộn gtươngđốigiữathướctrượtvàthướccốđịnhtrựctiếpsinhra,khôngquamột

cơcấutrunggiannào.Vìvậyđộchínhxácđolườnghoàntoànphụthuộcvàođộch ín

h xác của bản thânbộđồngbộcảmứng.Bộ đồngbộcảmứng thườngđượcchếkhắcbằngquanghọcbởinhữngthiếtbịtinhvichuyêndùngvớiđộchínhxácrấtcao(1m).Độchínhxáccủabộđồngbộcảmứngtrònxoayđạtcấpgiây(),trongp h ạm vi0,51,2cònbộbiếnápquaychỉđạtcấpchínhxácphút()

II.4 ĐĨAMÃQUANGĐIỆN

Đĩamãquangđiệncóthểtrựctiếpchuyểnđổichuyểnvịgócthànhtínhiệusố ,nólàmộtthiếtbị

mãtrựctiếp.Cũnggiốngnhưbộbiếnápquay,nóthườngdùngtronghệthốngmạchvòngkínlắptrêntrụcquaycủamáycôngcụđiềukhiểnsố.Theonguyênlýmãhoáphânthànhhailoạilàkiểugiasốvàkiểutrịtuyệtđối

II.4.1 Đĩamãkiểugiasố.

Đĩamãgiasốthựcchấtlàkếthợpcủabộphátxungquangđiệnvàmáy

đếmđ ảo chiều.Trênđĩatrònbộphátxungquangđiệncókhắccácrãnhnhỏởkhoảngcách bằng nhau, ngoàiracòncóhaitậphợprãnhnhỏđokiểma, b(nhưtrênhình2-7a) , vớikhoảngcáchnhưtrên,nhưnghainhómkhehởđokiểmnàylệch1/4bướcsovớivịtrítươngứngcủakhehởtrênđĩatròn,mụcđíchlàđểtạoragóclệchpha90og iữ a

h a i

tínhiệu đầuracủa haibộbiếnđổiquang điệna,b.Trụccủađĩatrònvàtr ụ c đonốivớinhau,cònhaitổkhehởđokiểmthìđứngyên.Khiquaytrụcđo,haibộbiếnđổibiếnđổiquangđiệnsẽtạothànhsónggầnnhưhìnhsinlệchphanhau9

0onhưtrênhình2-7b

Saukhixửlýmạchđiệnmộtcáchkháđơngiảncóthểnhậnđượctínhiệuxungtương ứng.K hi đ ĩ a trònquaytheochiều t hu ận (tronghình vẽlà chi ều mũitên) , tínhiệubvượttrướctínhiệuamộtgóc90o,đầuracủamạchđiệnlôgícfđưaratínhiệuxung;lúcđĩatrònquaychiềunghịchtínhiệuavượttrướctínhiệubmộtgóc90omạchđiệnlôgícđ ư a ratínhiệuxungngược

Nếuđ ư a n h ữ n g t í n h i ệ u n à y c h o m á y đ ế m đ ả o c h i ề u tiếnh à n h t í n h t o

á n thốngkêlàcóthểđođượcgócquaycủatrục

7Nguyênlýlàmviệcđĩamãquangđiệnkiểugiasốa,Sơđồnguyênlý;b,Đồthịlượngra

II.4.2 Đĩamãkiểutrịtuyệtđối

Đĩamãkiểutrịtuyệtđốibiểuthịvịtrícủatrụcnhờvàodọchìnhvẽđĩamãl ắ p trêntrục.Cáchmãhoáthườngdùngchếđộnhịphânhoặcchếđộnhịthậpphân(BCD)hoặcmãtuànhoàn

II.4.2.1 Đĩamãnhịphân

Trongđĩa mã nhị phân,tầng ngoàicùng là vị số thấp nhất, tầng trongcùng làvị

số cao nhất Từngoài vào trong, chế khắc theo chế độ nhị phân, nhưtrên 8a.Sốmãhoávàvịtrícủatrụcđượcđốichiếu trongbảng2-1.Lúcđĩamãquay,cót h ể sinhratìnhtrạngthayđổiđồngthờinhiềuhơnhaivịsố,dẫntớicóthểxảyra“saisốthô”.Chẳnghạn,khitừmãsố0111(sô7tronghệthậpphân)chuyểnsang1000(số8tronghệthậpphân),bởivìbóngquangtrởcóthểsắpxếpkhôngđềuhoặcđặctínhchếtạokhônggiốngnhau,cóthểlàmsailệchvịsốcao,vốnlàsố1000biến thành số0000, sai lệch là8 đơn vị.Để khắcphục nhượcđiểmnày,trongc h ế độnhịphânhoặcchếđộnhịthậpphân,trừvùngvịsốthấpnhấtra,cácvùngk h ác đ ề u p h ả i “ đ ọ c c h ọ n s ố ” t h e o h a i dãyb ó n g q u a n g t r ở L ú c v ị

hình2-s ố t h ấ p n h ấ t chuyểntừ“1”hình2-sang“0”cầntiếnvịhình2-số,đọcbóngquangtrởvượttrước.Lúctừ“0”chuyểnsang“1”khôngcầntiếnvịsố,đọcbóngquangtrởchậmsau.Lúcnàytrừv ù n g trịsốthấpnhất,cáchđọccácsốcóvịsốđốiứngvớinólàkhôngđổi

II.4.2.2 Đĩamãtuầnhoàn

Đặc điểmcủađĩamãtuần hoànlà giữhaicánhquạt liềnkềchỉcómộtmãsốthayđổi,vìvậylúcđọcsốkhácchỉcómộtbóngquangtrởxuấthiệnởvùnggiaon h a u Dùcó bị đọc nhầmcũng chỉnhầmsốđơnvị nhỏ nhất,khôngthểphátsinhsaisốlớn.Ngoàira,độrộngvịsốthấpnhấtmãsốtuầnhoànvịsốthấpnhấtrộnggấpđôisovớichếđộthậpphân,đâycũnglàưuđiểmcủanó.Nhượcđiểmcủanólàkhôngthểlàcácphéptínhtrựctiếpcủachếđộnhịphân,vìvậytrướckhitínhtoáncầnphảithôngquamạchđiệnchuyểnđổisangchếđộnhịphân.Đĩamãtuầnhoànn

Vịtrítrục Mãnhị

phân

Mãtuầnhoàn

220thểđạt tớ imứclư ợn g h o á đượcsai s ố Nh ư vậy,d ùn g đ ĩ a mãq u a n g đ iệ nđể đ o kiểmvịtrílàcóthểnângcaođộchínhxáclênrấtnhiều

CHƯƠNGIII THIẾTKẾỨNGDỤNGBỘĐIỀUKHIỂNTHÔNGTHƯỜNG

Nhưđ ã g i ớ i t h i ệ u t r o n g c h ư ơ n g 1 , h ệ t h ố n g t ù y đ ộ n g đ ư ợ c ứ n g d ụ n

g r ấ t nhiềutrongthựctế,đểminhhọađiềunàytrongchươngnàythiếtkếbộđiềukhiểnthôngthườngchothiếtbịnâng

III.1 TỔNGQUANVỀTHIẾTBỊNÂNG

III.1.1 Côngdụng

-Thiếtbịnângđượcsửdụngchủyếulàtrụctảivàtờitrục.Thiếtbịnângcónhiệmvụvậnchuyểnđấtđá,ximăng,gạchngói,than,thiếtbịmáymóc,nguyênvậtliệuvàngười

-Trụctải đượctrangbị ởgiếngđứng,tờitrụccócông suấtlớnđượctrangbịởcácgiếngnghiêng,tờitrụccôngsuấtvừavànhỏđượctrangbịtrênmặtbằngcôngnghiệp

Quãngđườngchuyểnđộngcủ a thùngnâng

Hình3-1SơđồcấutrúcTBNgiếngđứng1thùngnângk h

ô n g cócápnốiđuôi

-ĐốivớiTBNgiếngđứngmộtthùngnângkhôngcócápnốiđuôithìlựccảntrêntangkhinânghoặckhihạtheocótảiđượctính:

Trongđó: Fcn,Fch:Lựccảntrêntangkhinâng,khihạthùngcótải(N).

Fpn,Fph:Lựccảnphụkhinâng,khihạthùngcótải(N).mv:Khốilượnghàngvậnchuyển(kg)

m0:Khốilượngthùngnângkhikhôngcóhàng(kg).gc:khốilượngmộtmétcáp(kg/m)

H:chiềucaonâng(m)

S:quãngđườngchuyểnđộngcủathùngnâng(m).g :giatốctrọngtrường(m/s2)

Fcn

Fch

 m0 mv mdgc qH2S .g

Fpn

md:khốilượngcủađốitrọng(kg).

+Nếukhốilượngmộtmétcápnânggcvàcápnốiđuôiqbằngnhau:gc=qthìta có:

(3-5)(3-6)

LựccảnkhinângFpnh o ặ ckhihạFphp h ụthuộcvàolựccảnphụnhánhnâng

6

3

16

2

7H

S

1- Máynâng2- Cápnâng3- Tangnâng4- Thùngnângcótải5-Cápnối đuôi6- Ròngrọc7- Thùngnângkhôngtải

(3-11)

kv:H ệ s ố t í n h đ ế n s ứ c c ả n c ủ a k h ô n g k h í v à c ủ a mas á t t r o n g c á c ổ đ ỡ (thùngskípkv=1,15,thùngcũikv=1,2)

3

15

III.1.2.2 Thiếtbịnânggiếngnghiêng

a Thiếtbịnânggiếngnghiêngmộtthùngnâng

32

Tang4.ThùngnângL:ChiềudàivậnchuyểnHình3.5.SơđồcấutrúcTBNgiếngnghiêngmộtthùngnâng