báo cáo thực hành môn tổng hợp hệ điện cơ

Viết gọn lại ta có sơ đồ như trên hình 2 ta có hàm truyền của đối tượng mạch vòng điều khiển của mạch vòng điều chỉnh dòng điện:... Vậy sơ đồ cấu trúc của hệ điều chỉnh tốc độ còn lại nh

BÀI THÍ NGHIỆM 1: TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN

I.Tổng hợp mạch vòng dòng điện

Uid Ui Uđk (p) K

cl (1+T đk p)(1+T v p)

Ud(+)

(-)

E(p)

1/Ru1+p.Tu KΦ

McM (+)

Ki = Rs: Điện trở của sensor

Ti = Rs.C: Hằng số thời gian của sensor dòng điện

Viết gọn lại ta có sơ đồ như trên hình 2 ta có hàm truyền của đối tượng mạch

vòng điều khiển của mạch vòng điều chỉnh dòng điện:

Từ sơ đồ hình 1 và hình 2 ta có hàm truyền của đối tượng điều khiển của mạch

vòng dòng điều chỉnh dòng điện:

Soi(p) = U i(p)

U đ k(p)= K cl K i/R ư

(1+ p Tdk)(1+ pTi)(1+ p Tu) (1)Trong đó:

Vậy ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện:

Ri(p) là khâu tích phân tỷ lệ (PI)

Kết quả khi tổng hợp mạch vòng dòng điện bằng tiêu chuẩn tối ưu modul ta có:

Các thông số cho trước

Ti: Hằng số thời gian máy biến dòng = 0,002s

Tv: Hằng số thời gian bộ chỉnh lưu = 0,0025s

Tđk: Hằng số thời gian mạch điều khiển bộ chỉnh lưu = 0,0001s

Tω: Hằng số thời gian máy phát tốc = 0,001s

Các phương trình phản ứng phần ứng trong động cơ điện một chiều:

NΦ.ω)/2πa: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

ω = U u

Kϕ - R u+R f

Kϕ IuPhương trình đặc tính cơ:

Ri = R u T u

2 K cl K i .T si.(1+p T1

u) (14)

Khâu hạn chế dòng được cài đặt tham số:

NΦ.ω)/2πahận xét: Mô phỏng mạch vòng dòng điện cho kết quả dòng điện mô phỏng ổn định, sai số nhỏ, số lần dao động lớn.

Vậy sơ đồ cấu trúc của hệ điều chỉnh tốc độ còn lại như trên hình 3, trong

đó ta lấy hàm truyền đạt của mạch vòng dòng điện là khâu quán tính bậc nhất,

bỏ qua các bậc cao

Hình 3 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ

Tiêu chuẩn này được sử dụng khi hệ thống khởi động đã mang tải, lúc đó takhông coi Ic là nhiễu nữa.

Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng modul:

Đó là khâu vô sai cấp hai đối với đại lượng đặt và vô sai cấp một đối với đại lượng nhiễu Ic.

Hình 5 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động T – Đ

Sau khi tổng hợp ra các bộ điều chỉnh, ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều

khiển tốc độ động cơ một chiều như hình 5.

II Tính toán các thông số của hệ thống truyền động động cơ một chiều kích

từ độc lập và tiến hành mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm Matlab.

Cũng trên hình 3 ta có:

U ωd =ω.K ω Chọn U ωd =10V

❑

⇒ K ω = 15710 = 0,064 (25)Trong công thức (2) ta có:

Mô phỏng hệ điều khiển tốc độ khi dùng Simulink

a) Bộ điều chỉnh tốc độ tổng hợp theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng (PI)

Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển tốc độ khi tổng hợp theo phương pháp modul đối xứng sử dụng bộ điều chỉnh tương tự PI

Trong đó bộ điều chỉnh tốc độ (PID tốc độ) được khai báo:

Kết quả mô phỏng

Udk:

Dòng điện:

Tốc độ 1:

Tốc độ 2:

b) Khi tổng hợp theo phương pháp modul tối ưu

Kết quả mô phỏng:

Dòng điện:

Tốc độ 1:

Tốc độ:

BÀI THÍ NGHIỆM 3 : TỔNG HỢP MẠCH VÒNG VỊ TRÍ

I Tổng hợp mạch vòng vị trí:

Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển vị trí

K ω : Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu

chuẩn môdul tối ưu

K ω : Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu

chuẩn môdul đối xứng

Ta có sơ đồ cấu trúc như sau:

Trong đó K r= 1

i : Hệ số khuếch đại của bộ truyền lực

T sω= T ω+T si=T ω+2(Tdk+T v+T i)

Tổng hợp mạch vòng vị trí cũng như tương tự như tổng hợp mạch vòng tốc độ,

ta dùndg tiêu chuẩn tối ưu môdul và hàm truyền đạt của mạch vòng tốc độ lấy làkhâu bậc hai bỏ qua các khâu bậc cao Vậy

1 Nếu tổng hợp mạch vòng tốc độ w dùng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có hàm truyền của đối tượng

Chọn Cτ σ= T sω

Ta có:

R φ ( p )= K ω

II Tính toán các thông số của hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập và tiến hành mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm Matlap

Ta có

l= φ.r = 2.πa.n.r : Chiều dài quãng đường cần di chuyển = 100(m)

r: Bán kính trục truyền tải cuối cùng = 0,32(cm)

T φHằng số thời gian bộ cảm biến vị trí = 0,3(s)

=> n = 2 πa r1 = 100

2 πa 0,032=50( v ò ng)

=> φ = 1r=2 πa n=100 πa (rad)

Tín hiệu xác định vị trí đặt phải xấp xỉ tín hiệu phản hồi túc là:

R φ= 3,4409(1+0,02P)

theo môdul đối xứng)

R φ=3,4409(1+0,04p)

Mô phỏng hệ điều khiển vị trí khi dùng Simulink

a) Bộ điều chỉnh vị trí tổng hợp theo tiêu chuẩn modul tối ưu (khi mạch vòng tốc độ tổng hợp theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng)

Trong đó bộ điều chỉnh vị trí (PID vị trí) được khai báo như sau:

Bộ điều chỉnh tốc độ (PID tốc độ) được khai báo:

Tốc độ:

Tốc độ 1:

Vị trí:

Vị trí 1:

b) Khi tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí theo phương pháp modul tối ưu (Khi mạch vòng tốc độ được tổng hợp theo modul tối ưu)

Trong đó bộ điều chỉnh vị trí (PID) được khai báo như sau:

III.Kết quả mô phỏng

Tốc độ 1:

Tốc độ:

Vị trí 1:

Vị trí:

Dòng điện: