Bài Tập Lớn Điều Khiển Số
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (156.68 KB, 11 trang )
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
1
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)
2
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
3
Hình 1.2: Mô hình mô phỏng động cơ 1 chiều trên miền Laplace
1.4
1.2
1
i(A)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
t(s)
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
Hình 1.3: Đáp ứng dòng của động cơ 1 chiều
4
10
9
8
7
w(rad/s)
6
5
4
3
2
1
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
t(s)
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
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
5
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:
6
Thực hiện biến đổi Z biểu thức trên ta có:
Chọn Ti=0,001(s)
Biểu diễn Gsω(z) dưới dạng z-1
Ta tổng hợp bộ điều khiển Rω theo 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
7
⇒L(z-1)=0,4196+0,1718.z-1-0,0064.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
0.7
0.6
2
0.5
1
i(A)
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
t(s)
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
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.
8
+ 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:
Với d1=a1=-0,8717 và Vs=6,4832.
Với đối tượng và cách chọn bộ điều khiển như trên ta có:
9
2. Mô phỏng bộ điều khiển tốc độ
Hình 3.2: Mô hình mô phỏng mạch vòng tốc độ động cơ 1 chiều
9
8
7
2
w(rad/s)
6
5
1
4
3
2
1
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
t(s)
0.6
0.7
0.8
0.9
1
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
10
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)
11
