Báo Cáo Thực Hành Điều Khiển Số

Báo Cáo Thực Hành Điều Khiển Số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

*****

BÁO CÁO THỰC HÀNH

ĐIỀU KHIỂN SỐ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN VĂN TIẾN SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG THỊ LOAN LỚP : ĐKS - N02

Hải Phòng, Tháng 5 Năm 2012

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ CHO ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU RH-11D3001

1 Thông số động cơ

Thông số động cơ được lưu trong m_file RH11D3001.m

Ra=4.7%Ohm

Ta=0.00034%sec

Kt=4.91%Nm/A

Ke=0.5%V/rpm

Bf=1.7e-2%Nm/rpm

J=43e-3%kgm2

Mc=4.4%momen can dinh muc

Udk=24%dien ap dinh muc

Mô hình toán của động cơ trên miền liên tục:

 - = +

 = ( -

 = Kt

 = Ke.�

Chuyển sang Laplace ta được:

- = + s - = + s s.� = ( - ) � = ( - )

= =

= .n = .n

Với = ta có:

= ( - )

2

� = ( - )

=

= .n

Cấu trúc động cơ mô phỏng trên Simulink

Kết quả đáp ứng tốc độ khi không tải và khi co tải

Nhận xét: Khi có nhiễu tải động cơ bị giảm tốc độ và không có khả năng lấy lại tốc độ đặt

2 Thiết kế bộ điều khiển dòng cho động cơ trên miền liên tục

Để thiết kế khâu điều chỉnh dòng, thường sử dụng hàm truyền đạt của mạch điện phần ứng và bỏ qua sức từ động cảm ứng Khi đó hàm truyền của động cơ là: = =

Sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu một pha có điều khiển Giả sử điện áp điều khiển đặt vào là 10V Có thể coi gần đúng hàm truyền của bộ biến đổi là 1 khâu quán tính bậc nhất PT1:

=

Với = 0.0005s, = = 2.4 => =

Từ đó ta có hàm truyền của mạch phần ứng :

G1(s) = =

nên k = 0.511; T1 =0.00034; T2= 0.0005

Áp dụng phương pháp tối ưu độ lớn ta tìm được bộ điều khiển tối ưu độ lớn PI: R(s) = (1+ ) với =

4

= = 0.00034 Do đó

R(s) = (1+ ) = 0.66(1+ )

Sử dụng cảm biến dòng để phản hồi dòng về Cảm biến có hàm truyền:

=

Với = 0.0001s, = = 7.8 => =

Sơ đồ mô phỏng mạch vòng tốc độ trên Simulink:

Kết quả mô phỏng đáp ứng dòng điện:

3 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ

Khi thiết kế mạch vòng tốc độ ta coi bộ điều khiển dòng là 1 khâu nối tiếp với động cơ và cũng thuộc đối tượng điều khiển Khi đó ta có hàm truyền của đối tượng điều khiển như sau:

= Với là hằng số thời gian cơ học

= = = 0.055

là hằng số thời gian thay thế của mạch vòng dòng

= 4 = 4*0.0005 =0.002

Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng ta tìm được khâu điều chỉnh tốc độ có dạng

PI như sau:

(s) = (1+ ) với = = 4 = 0.008

Vậy (s) =13.75 (1+ )

Sử dụng máy phát tốc để phản hồi tốc độ Hàm truyền của máy phát tốc như sau: =

Với = 0.001 s, = =0.032 => =

Sơ đồ mô phỏng 2 mạch vòng đòng điện và tốc độ trên Simulink:

6

Kết quả đáp ứng tốc độ:

4 Thiết kế bộ điều khiển số cho động cơ RH-11D3001

Em sử dụng phương pháp xấp xỉ liên tục để chuyển bộ PI từ miền liên tục sang miền gián đoạn

a Xấp xỉ liên tục bộ điều khiển dòng

(s) = (1+ ) = 0.66(1+ )

Nên

= 0.66, = 0.00034

Chọn T=0.01s

Áp dụng xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật và thành phần D theo khai triển chuỗi gần đúng bậc nhất ta có khâu điều chỉnh gián đoạn thiết kế

= với = = 0.66; = - (1 - ) = 18.75

=

b Xấp xỉ liên tục bộ điều khiển tốc độ

(s) = (1+ ) = 13.75(1+ )

Nên

= 13.75 , = 0.008

Chọn T=0.01s

Áp dụng xấp xỉ thành phần I theo phương pháp hình chữ nhật và thành phần D theo khai triển chuỗi gần đúng bậc nhất ta có khâu điều chỉnh gián đoạn thiết kế xấp xỉ liên tục sau:

= với = = 13.75; = - (1 - ) =3.44

=

Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển số trên Simulink:

Kết quả đáp ứng tốc độ:

8