CHƯƠNG 8 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH VỊ TRÍ

- Trong hệ điều chỉnh vị trí đại lượng điều khiển lượng đặt φ có ý nghĩa quan trọng quyết định có ý nghĩa quan trọng quyết định cấu trúc điều khiển hệ... Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉ

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

5. 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng

điều chỉnh gia tốc không đổi

6. 8.6 Hệ điều khiển vị trí làm việc trong chế độ

bám

7. 8.7 sai lệch hệ thống khi có nhiễu phụ tải

8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí

- Hệ thống truyền động điện điều khiển vị trí

được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như

cơ cấu truyền động cho tay máy, người máy,

cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, quay anten, kính viễn vọng v.v…

- Tuỳ thuộc vào cơ cấu mà công suất truyền

động nằm trong dải rộng từ vài chục W đến

hang vài trăm kW

- Trong hệ điều chỉnh vị trí đại lượng điều khiển (lượng đặt φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định ) có ý nghĩa quan trọng quyết định cấu trúc điều khiển hệ

8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí

- Thông thường việc điều khiển φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định là một hàm của thời gian, có thể là một hàm nhảy cấp, hàm

tuyến tính hoặc tuyến tính từng đoạn theo thời gian, hàm parabol và ham điều hoà

- Để xây dựng hệ điều khiển người ta dựa trên

quy luật tối ưu tác động nhanh truyền động điện bằng việc nghiên cứu quỹ đạo pha chuyển

động

- Xét trường hợp lượng điều khiển này là hàm

nhảy cấp ta có

8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí

- giản đồ ω(t), ε(t), φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định (t)

và quỹ đạo pha tối ưu

trên hình vẽ dưới

-

t φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định t

K đường cong chuyển

t

ωxφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định

Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định ∞

8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí

 Đối với giản đồ ω(t), ε(t) và φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định (t) ta có:

8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí

- Cấu trúc điều khiển biến trạng thái

điều

khiển

Rφφ Rφω Rφε BĐ

8.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính

- Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính mà ta nghiên cứu

có bộ điều chỉnh vị trí Rφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định là tuyến tính: giả sử các mạch vòng trong đã được tổng hợp theo

phương pháp môdun tối ưu dạng chuẩn, hàm truyền kín của mạch vòng tốc độ là:

- Hàm truyền của sensor vị trí là khâu tích phân

2 2

Rφ

2 2

1

(p)

F

p p

F s ( )  1

8.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính

- Ta có cấu trúc của hệ như sau:

- Bộ điều chỉnh vị trí ở đây được tính chọn theo điều kiện với gia tốc hãm cực đại εhmax đối với quãng đường hãm cực đại Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định hmax sao cho thời gian hãm không vượt quá thời gian tmax

8.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính

- Tại thời điểm hãm, tương ứng với điều kiện là tín hiệu sai lệch tốc độ Δω ở đầu vào bộ điều chỉnh tốc độ bằng không Ta có biểu thức gần đúng là Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định h.FR.φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định = ωh

- Ở đây Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định h, ωh là tín hiệu về quãng đường và tốc độ tại điểm bắt đầu hãm Vì vậy quãng

đường hãm cực đại là

 εhmax: gia tốc hãm cực đại;

 Cφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định : hệ số đo lường vị trí:

max

max

2 max

8.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính

- Hàm truyền bộ điều chỉnh vị trí

- Điều chỉnh vị trí tuyến tính thường hay dùng trong truyền động máy nâng, thang máy, các máy khai thác mỏ…

max

max max

2

2

8.3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian.

- Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu điều khiển vị trí tối ưu theo thời gian với thiết bị

tương tự

- Nhiệm vụ của hệ là phải đảm bảo thời gian

ngắn nhất khi chuyển trạng thái đầu sang trạng thái ổn định khác

- Khi ta lập cấu trúc nhiều mạch vòng và tổng

hợp theo phương pháp môdun đối xứng sao

cho hàm truyền của đối tượng điều chỉnh là hai khâu tích phân

8.3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian.

- Phương trình đối với tốc độ và vị trí là

ω = Cεmaxt; φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định = Cεmaxt2 + φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định 0

- φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định 0 là vị trí ban đầu

- Sơ đồ khối điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian

-φ

J J

8.4 Các tính chất của hệ điều chỉnh vị trí trong thực tế.

- Nhiễu loạn Mc sẽ ảnh hưởng đáng kể đến đặc

tính động của hệ

1. Nếu như ta đặt Md > Mdt thì mômen hãm sẽ

lớn hơn thực tế cần có Truyền động sẽ hãm tại thời điểm muộn hơn rất nhiều và mômen điện từ nhỏ Cho nên tốt hơn ta chọn Md < Mdttức là hệ được điều chỉnh với mômen hãm

nhỏ hơn thực tế cần có

- Khi Md < Mdt sẽ gây hiện tượng giật phần cơ

truyền động Và thời gian hãm sẽ lớn hơn tg hãm tối ưu

8.4 Các tính chất của hệ điều chỉnh vị trí trong thực tế.

2. Khi hãm với mômen điện từ cực đại có thể

làm cho bộ điều chỉnh bão hoà khi sai lệch tốc

độ ∆ω = ωω = ωw - ω nhỏ Điều này sẽ làm cho đặc tính quá độ của hệ ở thời điểm kết thúc quá

trình bị dao động Để dập dao động này phải chỉnh định hệ số khuyếch đại của hệ điều

chỉnh tốc độ và dòng điện

3. Có sự sai lệch giữa hệ thực tế với lý thuyết là

ở phần hệ số khuếch đại của bộ điều chỉnh vị trí

8.4 Các tính chất của hệ điều chỉnh vị trí trong thực tế.

4. Ngoài ra trong điều chỉnh vị trí cần phải

nghiên cứu cả ảnh hưởng phần cơ truyền

động Thực tế tồn tại mômen ma sát khô

Thành phần gây quán tính chận trễ quá trình động, đặc biệt chú ý ở cuối quá trình động,

đặc biệt chú ý ở cuối quá trình hãm phải đảm bảo │Mđt│ < Mms thì không gây dao động

8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi.

- Trong các phần trên chúng ta có yêu cầu là

phải giữ gia tốc không đổi; điều này sẽ không

thực hiện được nếu như ảnh hưởng của

mômen phụ tải lớn tác động lên quá trình quá

độ không được bù

- Do vậy người ta thường dung thêm mạch vòng điều chỉnh hia tốc để giữ gia tốc không đổi (hình vẽ)

- Sau khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta có

thể gần đúng thay nó bằng khâu quan tính bậc

1 có hằng số thời gian là τ

8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi.

- Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh mạch vòng gia tốc là:

) 1

)(

1 (

1 )

I I

s

p

K

K J

K U

U p

8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi.

- Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh mạch vòng gia tốc là:

) 1

)(

1 (

1 )

I I

s

p

K

K J

K U

U p

8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi.

- Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu môdul ta có

K p

P

K p

F

2

1)

I

J K

K    

8.6 Hệ truyền động ĐKVT làm việc trong chế độ bám

- Yêu cầu hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc trong chế độ bám là đảm bảo cơ cấu dịch chuyển bám theo đại lượng điều khiển với sai lệch cho phép

- Sai lệch vị trí Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định quyết định tới độ chính xác của hệ thống

- Hai yếu tố chính ảnh hưởng tới độ chính xác

- Quan hệ giữa lượng điều khiển φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định W và cấu trúc

của hệ

- Ảnh hưởng nhiễu loạn lên đại lượng Δφ) có ý nghĩa quan trọng quyết định

8.6.1 Xét độ chính xác của hệ theo lượng điều khiển

- Lượng đk φ) có ý nghĩa quan trọng quyết định W thường là hàm biến đổi theo thời gian có tốc độ hoặc gia tốc không đổi hoặc là

hàm điều hòa

- Nếu bộ điều chỉnh vị trí tổng hợp theo hàm

chuẩn modul đối xứng có hàm truyền dạng PI thì hệ có đặc tính vô sai cấp 2

- Muốn nâng cao độ chính xác của hệ có thể

8.6.2 Nâng cao độ chính xác dùng điều khiển bù

theo lượng điều khiển

- Cấu trúc:

- Trong đó Wb là khâu bù Với W(p) là hàm truyền

hệ thống hở ta có W’(p) = W(p) / W’’(p)

- Hàm truyền của khâu bù

- Điều kiện để thực hiện hàm bù là cần có mạch vòng đòng điện tác động nhanh

p

p K

T p

8.6.2 Nâng cao độ chính xác dùng điều khiển bù

theo lượng điều khiển

chuẩn modul tối ưu có dạng

tiêu chuẩn modul đối xứng Hàm truyền hở của mạch vòng điều chỉnh tốc độ là:

- Hàm bù hợp lý là Wb(p) = τ1p

1 2

2

1 )

2 ( 4

1 )

1 )

1 2

2 ( 4

1 )

W k

8.6.2 Nâng cao độ chính xác dùng điều khiển bù theo lượng điều khiển

- Hàm truyền đối với sai lệch được tính là

1 ]

1 )

1 2

2 ( 4

[ 8

) 1

( 8

32 64

64

2 2

1

2 2

3 3

4 3

p

p p

p p

8.7 Sai lệch của hệ thống truyền động bám khi có tác động của nhiễu phụ tải

- Trong các phần trước ta đã nghiên cứu hệ

truyền động với nhiễu tải Mc= 0;

- Nếu hệ có bố trí 3 mạch vòng điều chỉnh dòng điện, tốc độ và vị trí và Mc≠ 0 thì hàm truyền theo nhiễu loạn có dạng

- Trong đó Wω(p): là hàm truyền của mạch vòng tốc độ

- Wo(p): Hàm truyền hở của hệ

] 1

][

1 [

1

) ( )

(

2

p o p

o



8.7 Sai lệch của hệ thống truyền động bám khi có tác động của nhiễu phụ tải

 Hàm truyền hở của hệ là vô sai cấp 2 khi bộ điều chỉnh của hệ được tổng hợp theo tiêu

chuẩn modul đối xứng

 Khi tác động của nhiễu loạn giảm thì sẽ nâng cao độ tác động nhanh của hệ Nhưng độ tác động nhanh này bị hạn chế bởi giá trị của các hằng số thời gian nhỏ

] 1 )

1 2

2 ( 4

[ 128

1 16

1

2

2 1 1

2

2 1

1 )

p p

8.7 Sai lệch của hệ thống truyền động bám khi có tác động của nhiễu phụ tải

 Thực tế sự biến động của phụ tải là không xác định trước Vì vậy biện pháp người ta thường

sử dụng để khắc phục ảnh hưởng của nhiễu loạn phụ tải là dùng cấu trúc bất biến với

nhiễu loạn và phụ tải