DKS RFS32 - 6030

DKS RFS32 - 6030

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ SERVO

1.1 Những đặc điểm của động cơ Servo

Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu thì ta không biết,

kể cả đối với động cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được Việc thiết lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng

Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiếu máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng máy tính cho đến các

mô hình máy bay và xe hơi Ứng dụng mới nhất của động cơ servo là trong các robot,cùng loại với các động cơ dùng trong mô hình máy bay và

xe hơi

1.2 Mô hình động cơ Servor Hamonic RFS 32 – 6030

Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc của động cơ Servo

Sức điện động cảm ứng: e A =k e ω

Mômen quay : M = −k t I A

1

A

A

R

T s

+

f

M M

Js B

+ Hằng số thời gian phần ứng: A

A A

L T R

=

CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN

2.1 Khảo sát đối tượng điều khiển

a Thông số động cơ Servo Hamonic RFS 32 – 6030

b Mô phỏng động cơ Servo Hamonic RFsS 32 – 6030

Thông số động cơ Servo Hamonic RFS 32 – 6030

>> Kt=13.3;

>> Ra=0.40;

>> La=0.84;

>> Ta=2.1;

>> J=27;

>> Ke=1.37;

>> Bf=1.1e-001;

Mô hình Simulink của động cơ Servo Hamonic RFS 32 – 6030

Kết quả mô phỏng

2.2 Tổng hợp khâu điều khiển vị trí cho động cơ Servo Hamonic

Mô hình của động cơ Servo Hamonic RFS 32 – 6030

2.2.1 Tổng hợp khâu điều chỉnh dòng điện theo Dead – Beat

Hàm truyền đối tượng

2.5

2.1 s + 1

s

G i =

Chuyển sang miền Z (với chu kì trích mẫu T=0.2s)

>> D=tf([2.5],[2.1 1]);

>> c2d(D,0.2,'zoh')

Transfer function:

0.2271

-z - 0.9092

Sampling time: 0.2

( )

1 0.9092 ( )

s

G z

−

Sampling time: 0.01

Để đảm bảo khử sai lệch ĐC cần có:

( 1) ( ) ( )1 1

1 1

1

1

k

z

−

=  −  −  − =

Điều kiện trên thỏa mãn khi: 1 −L( ) ( )1 B 1 = 0, tức là khi ta chọn các hệ số

của L z( )−1 thỏa mãn:

1/

=

Đa thức L z( )−1 có dạng: ( )1 1

L z− = +l l z− .

1

1 m

l

⇒ =

+ + + +

Ta chọn khâu điều chỉnh dòng điện theo kiểu Dead – Beat với ( )1

0

L z− =l

0

1

4.4052 0.227

l

b

Và khâu điều chỉnh dòng điện có dạng;

1 0

1 0

( )

( )

1 ( )

i

l A z

R z

l B z

−

−

=

−

Thay vào ta thu được khâu điều chỉnh dòng điện theo chuẩn Dead - Beat

1 1

4.4052 4

( )

1

i

z

R z

z

−

−

−

=

−

2.2.2 Tổng hợp khâu điều khiển tốc độ theo Dead – Beat

Hàm truyền của đối tượng

>> a=tf([2.5],[2.1 1]);

>> b=13.3;

>> c=tf([1],[27 0.11]);

>> d=a*b*c;

>> e=c2d(d,0.2,'zoh')

Transfer function:

0.01136 z + 0.011

-z^2 - 1.908 z + 0.9084

Sampling time: 0.2

Từ đây ta suy ra hàm truyền của khâu Foh

( ) * ( )

G z =e R z

( ) ( )

1

0.05004 z + 0.003017 z - 0.044z

( )

1 - 2.908 z + 2.816 z - 0.9084z

s

B z

G z

A z

−

−

Khâu điều chỉnh Dead – Beat với ( )1

0

L z− =l

0

110.4 0.05004 0.003017 0.044

l

Và khâu điều chỉnh tốc độ có dạng:

1 0

1 0

( )

( )

1 ( )

l A z

R z

l B z

ω

−

−

=

−

Thay vào ta thu được khâu điều chỉnh tốc độ theo chuẩn Dead - Beat

110.4 - 321.04 z + 310.88 z - 100.28z

( )

1-5.524 z + 0.334z - 4.857z

R zω =

2.2.3 Tổng hợp bộ điều khiển vị trí theo tiêu chuẩn tích phân số

Hàm truyền đối tượng

1.101 z^5 - 3.147 z^4 + 1.949 z^3 + 2.009 z^2 - 2.796 z + 0.8825 ( )

z^7 - 9.432 z^6 + 27.64 z^5 - 41.49 z^4 + 42.35 z^3 - 34.05 z^2 + 18.39 z - 4.412

s

G z =

Sampling time: 0.2

1.101 z - 3.147 z + 1.949 z + 2.009 z - 2.796 z + 0.8825z ( )

1 - 9.432 z + 27.64 z - 41.49 z + 42.35 z - 34.05 z + 18.39 z - 4.412z

s

G z

⇒ =

-2

1.101 z ( )

1 - 9.432 z + 27.64 z

s

G z

⇒ =

Ta chọn khâu điều chỉnh có đặc tính PI:

1

1 1

( ) ( )

( ) 1

r r z

U z

R z

ϕ

−

−

+

+ chọn p1 = − 1

1

1

( )

1

r r z

R z

z

ϕ

−

−

+

−

ax 24

m

u = ta có:

=



 ≤ − −



0 24

r

⇒ =

Theo điều kiện ràng buộc

r ≤ −r −r b ;b1 = 0

r

⇒ ≤ −

Ta có:

1 ( ) W(z)

E z

=

Trong đó:

1

a = − 9.432

2

a = 27.64

b =

2 1.101

b =

Viết sai lệch điều chỉnh dưới dạng sai phân

−

= w − 10.432w + 37.072w − 27.64w + 10.432e k− − 37.072e k− − (1.101r − 27.64)e k−

Ta có:

0

1

2

1

1

1

1 1.101

e

e

e

=

=

=

= −

Áp dụng tiêu chuẩn tích phân diện tích bình phương ta có:

2

0

N

k

=

=∑

Thay vào ta có:

( )2

1 2

1 1 1 1 0.101

4 0.202 0.0102

Q

= + + + −

Phương trình bậc 2 của r1có điểm cực tiểu(hình bên) tại điểm r1 = 10(Thỏa

mãn điều kiện r1 ≤ − 24)

Vậy bộ điều chỉnh vị trí có dạng:

1 1

24 10

( )

1

z

R z

z

ϕ

−

−

+

=

−

2.3 Mô phỏng trên Simulink

Kết quả mô phỏng

Bộ điều khiển số được sử dụng rất nhiều trong đời sống vì tính tối ưu của

nó Nếu chu kỳ trích mẫu càng bé thì đặc tính của hệ càng mượt và gần giống với hệ liên tục