DKS RH 14D - 3002

RH 14D - 3002

Chương 1 Tổng quan về động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002

1 Giới thiệu chung

Động cơ DC servo RH-14D 3002 Đối tượng điều khiển ở đây là động cơ Động cơ RH-14D 3002 của hãng Harmonic Động cơ này thuộc dòng RH Mini series là ldòng động cơ được thiết kế nhỏ gọn ,truyền động chính xác ,mô men lớn và có gắn sẵn encoder

Hình 1.1: Động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002

Tính năng của động cơ

-Kiểu chạy : Liên tục

-Kích thích : Nam châm vĩnh cửu

-Cách điện : lớp B

-Điện trở cách điện : 100M Ω

-Độ rung : 2.5g(5 … 400HZ)

-Shock : 30g (11ms)

-Bôi trơn : Dầu nhờn (SK-2)

- Nhiệt độ môi trường : 0 ~ 40oC

-Độ ẩm môi trường : 20 ~ 80 % ( không ngưng tụ )

2 Tham số động cơ

Hằng số mô men –Kt 5.76 Nm

3 Tham số Encoder cua động cơ Servo Harmonic RH 14D-3002

Chương 2 Xây dựng mô hình điều khiển vị trí Động cơ

Servo Harmonic RH 14D-3002

2.1.Cấu trúc điều khiển số vị trí động cơ

-Fω và Fφ lần lượt là hàm truyền phản hồi tốc độ và vị trí

-BBĐ Công Suất có chức năng biến đổi điện áp DC 0-5V thành 0-24V

Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển số vị trí động cơ phản hồi tốc độ và vị trí từ

Encoder

Hình 2.2: Phồi vị trí bằng cách lấy tích phân tốc độ theo thời gian

Công suất

-F w

F phi Phi

Công suất

-F w Tích

phân Phi

2 Xây dựng hệ phương trình tính toán động học động cơ Servo Harmonic

RH 14D-3002

Tham số chính:

-Ra=2.7

-La=1.1mH

-Kt=5.76 Nm/A

-Kb=0.6 V/rpm

-Bf=0.15 104

-J=81.6e-3

=> Ta có

(1) Chuyển sang miền Laplace ta có

1

.

.

.

a a

dc c

dc t a

b

a

s

J s

n

i

e K

ω











=



(2)

Có

( )*1/

1

a

T = R => = − T

+

Thay vào (2) ta được hệ phương trình sau :

( )*1/

1

1

.

.

.

a

a a

a

a

dc c

dc t a

b

a

s

J s

n

i

e K

ω

−



=









=



(5)

Từ hệ phương trình trên,ta có cấu trúc của động cơ như sau :

Hình 2.2 : Cấu trúc động cơ DC servo

Hình 2.3 : Đặc tính tốc độ động cơ

Hình 2.4 : Đặc tính dòng phần ứng động cơ 2.3 Xây dựng bộ điều khiển vị trí đông cơ Servo Harmonic RH 14D-3002

Để điều khiển vị trí động cơ DC servo thông thường ta dùng hệ thống ba vòng điều chỉnh ,Tuy nhiên động cơ DC servo RH-14D 3002 là loại động cơ

cỡ nhỏ nên có thể bỏ qua mạch vòng dòng

Ta chọn :

-Chu kỳ trích mẫu mạch tốc độ : Tw=0.001s

-Chu kỳ trích mẫu mạch vòng vị trí : Tφ=0.1s

Hình 2.6: Cấu trúc mạch vòng điều khiển vị trí 2.3.1 Xây dựng vòng điều khiển tốc đọ

Ta coi bộ biến đổi công suất là khâu quán tính bậc nhất với : Tf=1/f với f=30kZ(Tần số băm xung)

Hàm truyền bộ biến đổi công suất là :

0.0092 ( )

1 3.333 005 1

bd

bd s

=>Mạch vòng dòng điện có cấu trúc như sau :

2

2.133 ( )

3.324 005 0.08166 1.43

dc s

G

s

=

=>Hàm truyền đối tượng mạch vòng tốc đọ có cấu trúc sau :

1.963 ( )

1.108 009 3.597 005 0.08171 1.43

( ) dc

Gsw bd s

s G

Sử dụng công cụ SISO design của matlab=>xác định được hàm truyền đạt

của vòng điều chỉnh tốc độ là

w

0.05( 0.08) ( )

1

z s

z

−

Xấp xỉ luật PID sử dụng phương pháp hình thang cho thành phần I và phân

thức sai bậc 2 cho thành phần D

1 2 3 1

( ) ( )

3

7

2 2 5

2

2

r

r r r r

U z z

E z

T Tv

r Kr

Tc T

Tv T

T Tc Tv

r Kr

T Tv

r Kr

T

G

z

−

−

= − + −

=

= −

Cấu trúc :

Hình 2.7 Mạch vòng tốc độ

Mô phỏng hệ ta được :

Hình 2.8 Hệ tọa độ cực và đáp ứng của hệ thống trên SISO design 2.3.2 Xây dựng bộ điều khiển vị trí

Tổng hợp BĐK vị trí Rphi tương tự như các mạch vòng khác.Tuy nhiên cấu trúc của mạch vòng vị trí sẽ không có thành phần I mà chỉ là P hay PD

Để đơn giản,ta coi BĐK vị trí là một khâu khuếch đại với hệ số k=400,thời gian lấy mẫu la T=0.1 s

Sừ dụng khối c2000lib,chọn khối c2000 PI controller ta được cấu trúc sau :

Kết quả Mô phỏng :

Đáp ứng tốc độ

Đáp ứng vị trí

Kết Luận

Tài liệu tham khảo

Mục Lục