Chuong 1 - Tong quan ve He dieu khien tu dong TDD.pptx

Tự động điều chỉnh Truyền Động Điện
NỘI DUNG:
1. Cấu trúc hệ tự động điều chỉnh truyền động điện
2. Các phương pháp tổng hợp bộ điều chỉnh
3. Mô hình hóa các thiết bị trong hệ truyền động điện
4. Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động cho động cơ một chiều
5. Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động cho động cơ xoay chiều

1.1 Cấu trúc, phân loại
1.2 Những vấn đề chung khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động
1.3 Độ chính xác và đáp ứng của hệ điều khiển truyền động điện
1.4 Các bộ điều chỉnh P, PI, PID
1.5 Phương pháp tổng hợp các tham số bộ điều chỉnh
1.6 Giới thiệu công cụ mô phỏng hệ tự động điều chỉnh TDD
Chương 1: Tổng quan về hệ tự động điều chỉnh
truyền động điện

- Hệ truyền động điện là hệ thống chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng
cơ năng để làm dịch chuyển các cơ cấu sản xuất. Đồng thời có thể điều khiển dòng
năng lượng đó tùy theo yêu cầu công nghệ của máy sản xuất.
- Điều chỉnh tự động: được thực hiện nhờ sự thay đổi liên tục của thông số đầu
vào theo mức độ sai lệch của thông số đầu ra so với giá trị định trước, nhằm khắc
phục sai lệch đó. Như vậy khi có tác động của nhiễu làm ảnh hưởng đến thông số
đầu ra, thì thông số đầu vào sẽ thay đổi và động cơ sẽ có một đặc tính cơ khác,
điểm làm việc của động cơ sẽ dịch chuyển từ đường đặc tính cơ này sang đường
đặc tính cơ khác và vạch ra một đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động.
Như vậy: “Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động là quỹ tích của điểm làm việc
của động cơ trên vô số các đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh vòng hở”.
Việc thay đổi tự động thông số đầu vào được thực hiện nhờ mạch phản hồi. Vì vậy
hệ này còn được gọi là hệ “điều chỉnh vòng kín”.

- Cấu trúc hệ điều khiển tự động truyền động điện:
FX
Bộ
ĐK
Bộ Biến
đổi
Có tín hiệu
Phản hồi
Motor
Tín hiệu ĐK
u
i
f
TĐĐ
,M

Tải
Sensor
 M
Bộ phát xung
Sensor
Tín hiệu đặt
Nguồn điện

- Mô tả sơ đồ cấu trúc hệ thống dưới dạng sơ đồ hàm truyền đạt hoặc phương
trình trạng thái: Viết phương trình toán học mô tả các khâu/các thiết bị trong hệ
thống, thực hiện biến đổi laplace và mô tả mối quan hệ của thông số đầu ra và
đầu vào dưới dạng hàm truyền đạt.

- Biến đổi laplace:

- Biến đổi cấu trúc hệ điều khiển:

Phân loại:
- Theo loại động cơ: Hệ truyền động động cơ 1 chiều; XC KĐB; Đồng bộ
- Theo tham số điều khiển:
+ Điều khiển tốc độ
+ Điều khiển mô men
+ Điều khiển vị trí
- Theo khả năng quan sát tín hiệu: Hệ thống liên tục; Hệ thống không liên tục
- Theo tính chất của đối tượng điều khiển: Tuyến tính; Phi tuyến; Tuyến tính hóa
- Theo bộ điều khiển:
+ Điều khiển PID
+ Điều khiển mờ
+ Điều khiển trượt
+ Điều khiển nơ ron
- Theo phương pháp điều khiển:
+ Điều khiển theo sai lệch
+ Điều khiển thích nghi
+ Điều khiển dự báo

- Bộ biến đổi được chọn theo tiêu chí:
+ Yêu cầu về khởi động, hãm, dừng, đảm bảo công suất khi vận hành, khả năng
quá tải...
+ Yêu cầu về vùng điều chỉnh và độ chính xác điều khiển...
(Khi chọn được bộ biến đổi trong công nghiệp ta đã có: Các mạch vòng điều khiển bộ biến
đổi và động cơ, điều khiển lo-gic của bộ biến đổi và động cơ, được tích hợp trong điều khiển
bộ biển đổi).
- Thiết kế điều khiển mạch vòng điều khiển công nghệ của hệ truyền động
(mạch vòng tốc độ hoặc mô-men):
+Cần quan tâm tới thiết bị đo tốc độ có độ chính xác theo yêu cầu công nghệ.
+Xây dựng động lực học các quá trình điện tử, điện cơ và cơ học. Tiến hành tổng
hợp hệ, mô hình hóa mô phỏng để đánh giá kiểm tra.
-Thiết kế điều khiển lô-gic cho tổng thể hệ truyền động

- Tổng hợp hệ thống thường giải quyết các dạng vấn đề:
+ Tổng hợp cấu trúc hệ điều khiển: Ta đã biết động học đối tượng, lượng
đặt và yêu cầu điều khiển, cần phải xác định cấu trúc điều khiển.
+ Tổng hợp tham số bộ điều khiển: Dựa trên cấu trúc đã có, lượng đặt đã
định trước, xác định hàm và tham số bộ điều khiển.
+ Tổng hợp chức năng: Dựa trên cấu trúc và tham số hệ điều khiển, cần
xác định lượng đặt điều khiển.
+ Tổng hợp kết hợp ba bài toán tổng hợp trên.

1.3 Độ chính xác và đáp ứng của hệ điều khiển TĐĐ
- Đáp ứng của hệ điều khiển: Là phản ứng của tín hiệu đầu ra theo thời gian khi
tác động đầu vào một giá trị nhất định.
- Các chỉ tiêu đánh giá đáp ứng động của hệ điều khiển:
+ Thời gian gia tốc (Ta):
+ Lượng quá điều chỉnh:
+ Thời gian điều chỉnh (Tr):
+ Số lần dao động (n):
- Độ chính xác giai đoạn xác lập:
max %
PV SV
SV



y
sp
y
max

e
a
T r
T t
.100%
sp
sp
y y
y




1.4 Bộ điều khiển P, PI, PID
- Hàm truyền PID:
p
k
l
1
s

Ds

+
+
+
U(s)
E(s)
( ) 1
( )
( )
R p D
l
U s
F s k s
E s s


   
a)
t
u(t)
e(t)
b)
t
u(t)
e(t)
c)
t
u(t)
e(t)
e)
t
t
u(t)
e(t)
d)
t
u(t)
e(t)
Đáp ứng các bộ đk
a) P
b) I
c) PI
d) PD
e) PID

1.5 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh theo pp mô đun tối ưu
- Hàm truyền hệ kín chuẩn tối ưu mô đun:
y (s)
y(s)
R
F (s) s
F (s)
+
-
2 2
1
( )
1 2 2
k
F s
s s

 
 
 
y(t)
y*
t
0
,
0
( ) ( ) ( )
( )
( )
( ) 1 ( ) 1 ( ) ( )
R s
k
R s
F s F s F s
y s
F s
y s F s F s F s
  
 

1.5 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh theo pp mô đun tối ưu
- Hàm truyền hệ kín chuẩn tối ưu mô đun: 2 2
1
( )
1 2 2
k
F s
s s

 
 
 
STT Hằng số
thời gian
Hàm truyền đối tượng Fs(s) Bộ điều khiển FR(s)
Chức năng Hàm truyền
1 -
1
s
k
s



I 1 1
.
2 s
k s


2 1
T 


1
(1 )(1 )
s
k
T s s


 
PI 1 1
1
1
2 s
T T s
k T s



3 1
T 


1 (1 )
s
k
T s s



P 1
2 s
T
k 

4 2 1
T T 

 
2 1
(1 )(1 )(1 )
s
k
T s T s s


  
PID 1 1 2
1
(1 )(1 )
2 s
T T s T s
k T s


 
5 2 1
T T 

 
2 1
(1 )(1 )(1 )
s
k
T s T s s


  
PD 1
2
(1 )
2 s
T
T s
k 



1.6 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh theo pp mô đun đối xứng
- Hàm truyền hệ kín chuẩn mô đun đối xứng:
y (s)
y(s)
R
F (s) s
F (s)
+
-
0
,
0
( ) ( ) ( )
( )
( )
( ) 1 ( ) 1 ( ) ( )
R s
k
R s
F s F s F s
y s
F s
y s F s F s F s
  
 
2 2 3 3
1 4
( )
1 4 8 8
k
s
F s
s s s

  

  


  
3,1 
 7,8 
 13,3 
 18 
 t
y1(t)
m
43,4%


m
8,1%


*
y
y

1.6 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh theo pp mô đun đối xứng
- Hàm truyền hệ kín chuẩn mô đun đối xứng: 2 2 3 3
1 4
( )
1 4 8 8
k
s
F s
s s s

  

  


  
STT Hằng số
thời gian
Hàm truyền đối tượng
Fs(s)
Bộ điều khiển FR(s)
Chức năng Hàm truyền
1 1
T 


1
(1 )(1 )
s
k
T s s


 
PI 1 1 4
2 4
s
s
T
k s

 

 

2 1
T 


1 (1 )
s
k
T s s



PI 1 1 4
2 4
s
s
T
k s

 

 

3 2 1
T T 

 
1 2
(1 )(1 )
s
k
T s T s s


 
PID 2
1 (1 4 )(1 )
2 4
s
s T s
T
k s

 

 
 
4 2 1
T T 

 
2
2 1 (1 )
s
k
T T s s



PD 1 2
(1 4 )
2 s
TT
s
k






1.7 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh theo pp Zigler-Nichols 1
- Hàm truyền đối tượng:
W ( )
1
dt
Ke
s
Ts




Tham sè
Bé § K
Kp Ti Td
P

K
T
PI

K
T
.
9
,
0

.
33
,
3
PID

K
T
.
2
,
1

.
2 
.
5
,
0
- Hàm truyền bộ điều chỉnh PID:

1.8 Tổng hợp tham số bộ điều chỉnh sử dụng công cụ Matlab

1.9 Giới thiệu công cụ mô phỏng hệ thống điều khiển tự động
- Lệnh thao tác hàm truyền trong matlab:
Komega=0.033;
Kf=4.8;
Kvf=5.25;
Tnl=0.01;
J=0.16;
H1=tf([2.22*2*Kf*Kvf/3],[Tnl 1]);
H2=tf([1],[J 0]);
Hdt=H1*H2/(1-Komega*H1*H2)
***********************************************************
Hdt =
0.05967 s^2 + 5.967 s
----------------------------------------------------
2.56e-06 s^4 + 0.000512 s^3 + 0.02363 s^2 - 0.1969 s

1.9 Giới thiệu công cụ mô phỏng hệ thống điều khiển tự động
- Simulink khảo sát đáp ứng, phân tích hệ thống điều khiển tự động:

Chuong 1 - Tong quan ve He dieu khien tu dong TDD.pptx

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Similaire à Chuong 1 - Tong quan ve He dieu khien tu dong TDD.pptx

Similaire à Chuong 1 - Tong quan ve He dieu khien tu dong TDD.pptx (20)

Chuong 1 - Tong quan ve He dieu khien tu dong TDD.pptx