Bài Tập Lớn Điều Khiển Số

BÀI TẬP LỚN Môn: Điều khiển số Đề 30: “Thiết kế khâu điều chỉnh kiểu deadbeat cho mạch vòng dòng điện, tối ưu modul số cho mạch vòng tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RH 5A-5502”... ĐỘNG

BÀI TẬP LỚN Môn: Điều khiển số

Đề 30: “Thiết kế khâu điều chỉnh kiểu deadbeat cho mạch vòng dòng điện, tối

ưu modul số cho mạch vòng tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RH 5A-5502” Gáo viên hướng dẫn: Phạm Văn Toàn

Sinh viên: Lê Văn Luận

Mã sv: 45902

CHƯƠNG 1 ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1 Các thông số của động cơ RH-5A5502

Ua=12 (V)

Ia=0,5 (A)

Ra=8,6 (Ω)

La=2,7 (mH)=2,7.10-3(H)

Kb=0,12 (V/rpm)=0,12.9,55=1,146(V/rad/s)

Kt=1,11 (N.m/A)

J=1,6.10-3 (kgm2)

Bf=2,3.10-3 (N.m/rpm)=2,3.10-3.9,55=0,021965(N.m /rad/s)

2 Ta có phương trình

Thực hiện biến đổi Laplace ta có:

Trong đó :

Ua: là điện áp phần ứng (V)

Ia: là dòng điện phần ứng (A)

Ra: là điện trở phần ứng (Ω)

La: là điện cảm phần ứng (H)

E: là sức điện động (V)

Kb: là hằng số điện áp phần ứng (V/rpm)

M: là mômen quay trên trục động cơ (N.m)

Kt: là hằng số mômen (N.m/A)

Mc: là mômen cản trên trục động cơ (N.m)

J: là mômen quán tính (kgm2)

ω: là tốc độ quay trên trục động cơ (rad/s)

Bf: là hệ số ma sát ổ trục (N.m/rpm)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có mô hình động cơ 1 chiều kích từ độclập trên miền

Laplace như sau:

Hình 1.1: Mô hình động cơ 1 chiều trên miền Laplace

3 Mô phỏng động cơ 1 chiều

Hình 1.2: Mô hình mô phỏng động cơ 1 chiều trên miền Laplace

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

t(s)

Hình 1.3: Đáp ứng dòng của động cơ 1 chiều

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t(s)

Hình 1.4: Đáp ứng tốc độ của động cơ 1 chiều khi chưa nhânvới hằng số hộp số

-Nhận xét :

+Dòng điện có độ quá điều chỉnh lớn

+ Tốc độ tăng lớn hơn định mức

CHƯƠNG 2 MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN Ở MIỀN GIÁN

ĐOẠN THEO KHÂU ĐIỀU CHỈNH DEAD-BEAT

1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện theo khâu điều chỉnh DEAD-BEAT

Hình 2.1: Mô hình mạch vòng dòng điện động cơ 1 chiều

Tbđ=0,001

Từ mô hình ta có đối tượng của hàm truyền hở như sau:

Đồng nhất phương trình (*) và (**) ta có hệ phương trình 3 ẩn như sau:

Thực hiện biến đổi Z biểu thức trên ta có:

Chọn Ti=0,001(s)

Biểu diễn Gs ω(z) dưới dạng z-1

Ta tổng hợp bộ điều khiển Rωtheo kiểu Dead-Beat nên ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh có dạng như sau:

Chọn đa thứcL(z-1) có dạng: L(z-1)=l0+l1.z-1+l2.z-2

2 Mô phỏng bộ điều khiển dòng điện

Hình 2.2: Mô hình mô phỏng mạch vòng dòng điện động cơ 1 chiều

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

t(s)

1 2

Hình 2.3: Đáp ứng dòng điện động cơ 1 chiều khi có bộ điều khiển dòng

Trong đó : Đường 1: là tín hiệu đặt Đường2: là đáp ứng dòng điện

-Nhận xét:

+Đáp ứng dòng sau 1 thời gian bám theo tín hiệu đặt

+ Khi có bộ điều khiển dòng thì độ quá điều chỉnh động cơ giảm xuống nhưng vẫn lớn

+ Thời gian đạt xác lập nhanh khoảng 0,01(s)

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ Ở MIỀN GIÁN ĐOẠN

THEO KHÂU ĐIỀU CHỈNH TỐI ƯU THAM SỐ

1 Sơ đồ mạch vòng tốc độ

Hình 3.1: Mô hình mạch vòng tốc độ động cơ 1 chiều

Từ mô hình ta có đối tượng của hàm truyền hở như sau:

VớiTω=10.Ti=10.0,001=0,01 (s)

Chọn bộ điều khiển có dạng (PI) như sau:

2 Mô phỏng bộ điều khiển tốc độ

Hình 3.2: Mô hình mô phỏng mạch vòng tốc độ động cơ 1 chiều

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

t(s)

1 2

Hình 3.3: Đáp ứng tốc động cơ 1 chiều khi có bộ điều khiển tốc độ và chưa

nhân với hằng số hộp số

Trong đó: - Đường 1: là tín hiệu đặt

- Đường 2: là đáp ứng dòng điện

-Nhận xét :

+Đáp ứng tốc độ sau 1 thời gian bám theo tín hiệu đặt

+ Độ quá điều chỉnh lớn và xuất hiện dao động

+ Thời gian đạt xác lập nhanh khoảng 0,3(s)