THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH VỊ TRÍ Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Nội dung chính: 8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí 8.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính 8.3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian 8.4 Các tính chất hệ điều chỉnh vị trí thực tế 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc khơng đổi 8.6 Hệ điều khiển vị trí làm việc chế độ bám 8.7 sai lệch hệ thống có nhiễu phụ tải 8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí - - - Hệ thống truyền động điện điều khiển vị trí sử dụng rộng rãi công nghiệp cấu truyền động cho tay máy, người máy, cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, quay anten, kính viễn vọng v.v… Tuỳ thuộc vào cấu mà công suất truyền động nằm dải rộng từ vài chục W đến hang vài trăm kW Trong hệ điều chỉnh vị trí đại lượng điều khiển (lượng đặt φ) có ý nghĩa quan trọng định cấu trúc điều khiển hệ 8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí - - - Thông thường việc điều khiển φlà hàm thời gian, hàm nhảy cấp, hàm tuyến tính tuyến tính đoạn theo thời gian, hàm parabol ham điều hoà Để xây dựng hệ điều khiển người ta dựa quy luật tối ưu tác động nhanh truyền động điện việc nghiên cứu quỹ đạo pha chuyển động Xét trường hợp lượng điều khiển hàm nhảy cấp ta có 8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí - - φt giản đồ ω(t), ε(t), φ(t) quỹ đạo pha tối ưu hình vẽ φt t ε φω t t ωx φ t t Δφ Δφ∞ t K đường cong chuyển 8.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí Đối với giản đồ ω(t), ε(t) φ(t) ta có: - < t < T/2 ω(t) = ε maxt φ(t) = εmaxt2/2 T/2 < t Mdt mơmen hãm lớn thực tế cần có Truyền động hãm thời điểm muộn nhiều mômen điện từ nhỏ Cho nên tốt ta chọn Md < Mdt tức hệ điều chỉnh với mômen hãm nhỏ thực tế cần có Khi Md < Mdt gây tượng giật phần truyền động Và thời gian hãm lớn tg 8.4 Các tính chất hệ điều chỉnh vị trí thực tế Khi hãm với mômen điện từ cực đại làm cho điều chỉnh bão hồ sai lệch tốc độ ∆ω = ωw - ω nhỏ Điều làm cho đặc tính độ hệ thời điểm kết thúc trình bị dao động Để dập dao động phải chỉnh định hệ số khuyếch đại hệ điều chỉnh tốc độ dịng điện Có sai lệch hệ thực tế với lý thuyết phần hệ số khuếch đại điều chỉnh vị trí 8.4 Các tính chất hệ điều chỉnh vị trí thực tế Ngồi điều chỉnh vị trí cần phải nghiên cứu ảnh hưởng phần truyền động Thực tế tồn mômen ma sát khô Thành phần gây qn tính chận trễ q trình động, đặc biệt ý cuối trình động, đặc biệt ý cuối trình hãm phải đảm bảo │Mđt│ < Mms khơng gây dao động 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc không đổi - - - Trong phần có yêu cầu phải giữ gia tốc không đổi; điều không thực ảnh hưởng mômen phụ tải lớn tác động lên q trình q độ khơng bù Do người ta thường dung thêm mạch vòng điều chỉnh hia tốc để giữ gia tốc khơng đổi (hình vẽ) Sau tổng hợp mạch vịng dịng điện ta gần thay khâu quan tính bậc có số thời gian τ 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc không đổi - Hàm truyền đối tượng điều chỉnh mạch vòng gia tốc là: U ε KΦ Fsε ( p) = = Kω K I UI J (1 + pτ I )(1 + τ f ω ) 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc khơng đổi - Hàm truyền đối tượng điều chỉnh mạch vòng gia tốc là: U ε KΦ Fsε ( p) = = Kω K I UI J (1 + pτ I )(1 + τ f ω ) 8.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc khơng đổi - - Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu môdul ta có K Rε FRε ( p ) = = P pτ σ K Sε Trong τσ = τI + τf ω; K Sε KΦ = Kω K I J 8.6 Hệ truyền động ĐKVT làm việc chế độ bám - - Yêu cầu hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám đảm bảo cấu dịch chuyển bám theo đại lượng điều khiển với sai lệch cho phép Sai lệch vị trí Δφ định tới độ xác hệ thống Hai yếu tố ảnh hưởng tới độ xác - Quan hệ lượng điều khiển φW cấu trúc hệ Ảnh hưởng nhiễu loạn lên đại lượng Δφ 8.6.1 Xét độ xác hệ theo lượng điều khiển - - - Lượng đk φW thường hàm biến đổi theo thời gian có tốc độ gia tốc không đổi hàm điều hịa Nếu điều chỉnh vị trí tổng hợp theo hàm chuẩn modul đối xứng có hàm truyền dạng PI hệ có đặc tính vơ sai cấp Muốn nâng cao độ xác hệ thực cách tăng hệ số phẩm chất tăng cấp vô sai hệ Điều làm giảm độ dự trữ ổn định hệ Khắc phục điều cách dùng phương pháp điều khiển bù 8.6.2 Nâng cao độ xác dùng điều khiển bù theo lượng điều khiển - Cấu trúc: Wb(p) ϕω ∆ϕ W’(p) _ - - + + ϕ W’’(p) Trong Wb khâu bù Với W(p) hàm truyền hệ thống hở ta có W’(p) = W(p) / W’’(p) Tc Wb ( p ) = p +p Hàm truyền khâu bù K Rω Điều kiện để thực hàm bù cần có mạch vịng địng điện tác động nhanh 8.6.2 Nâng cao độ xác dùng điều khiển bù theo lượng điều khiển - Mạch vòng dòng điện tổng hợp theo tiêu chuẩn modul tối ưu có dạng W ( p) = KI - - - 2τ σ p + 2τ σ + Bộ điều chỉnh tốc độ vị trí tổng hợp theo tiêu chuẩn modul đối xứng Hàm truyền hở mạch vòng điều chỉnh tốc độ là: Wω ( p) = 2 4τ σ p(2τ σ p + 2τ σ + 1) Hàm truyền kín là: Wkω ( p) = 2 4τ σ p(2τ σ p + 2τ σ + 1) + Hàm bù hợp lý Wb(p) = τ1p 8.6.2 Nâng cao độ xác dùng điều khiển bù theo lượng điều khiển - Hàm truyền sai lệch tính 64τσ p + 64τσ p + 32τσ p + 8τσ (1 −τ1 ) p ∆ϕ = 2 8τσ p[4τσ p ( 2τσ p + 2τσ +1) +1] +1 3 2 8.7 Sai lệch hệ thống truyền động bám có tác động nhiễu phụ tải - Trong phần trước ta nghiên cứu hệ truyền động với nhiễu tải Mc= 0; - Nếu hệ có bố trí mạch vịng điều chỉnh dịng điện, tốc độ vị trí Mc≠ hàm truyền theo nhiễu loạn có dạng ϕ Mc - - = To p [1 + Wω ( p ) ][1 + Wo ( p ) ] Trong Wω(p): hàm truyền mạch vịng tốc độ Wo(p): Hàm truyền hở hệ 8.7 Sai lệch hệ thống truyền động bám có tác động nhiễu phụ tải 16τ σ + Wo ( p ) = 2 128τ σ p [4τ σ p (2τ σ p + 2τ σ p + 1) + 1]  Hàm truyền hở hệ vô sai cấp điều chỉnh hệ tổng hợp theo tiêu chuẩn modul đối xứng  Khi tác động nhiễu loạn giảm nâng cao độ tác động nhanh hệ Nhưng độ tác động nhanh bị hạn chế giá trị số thời gian nhỏ 8.7 Sai lệch hệ thống truyền động bám có tác động nhiễu phụ tải  Thực tế biến động phụ tải không xác định trước Vì biện pháp người ta thường sử dụng để khắc phục ảnh hưởng nhiễu loạn phụ tải dùng cấu trúc bất biến với nhiễu loạn phụ tải ... chính: 8. 1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí 8. 2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính 8. 3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian 8. 4 Các tính chất hệ điều chỉnh vị trí thực tế 8. 5 Điều chỉnh vị. .. vị trí tối ưu với mạch vịng điều chỉnh gia tốc khơng đổi 8. 6 Hệ điều khiển vị trí làm việc chế độ bám 8. 7 sai lệch hệ thống có nhiễu phụ tải 8. 1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí - - - Hệ. .. dài dịch chuyển 8. 1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí - Cấu trúc điều khiển biến trạng thái điều khiển Rφ Rω Rε BĐ 8. 2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính - Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính