ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - TÔN THẤT ĐỒNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THÁO QUẤN BĂNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Chuyên ngành : Tự Động Hóa Mã số : 605260 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN - 2010 Luận văn hoàn thành trường Đại học Kỹ tuật Công nghiệp Thái Nguyên Cán HDKH : TS Trần Xuân Minh Phản biện : PGS.TS Nguyễn Doãn Phước Phản biện : TS Bùi Chính Minh Luận văn bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn, họp tại: Phòng cao học số 03, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Vào 10 30 phút ngày 06 tháng 11 năm 2010 Có thể tìm hiển luận văn Trung tâm Học liệu Đại học Thái Nguyên Thư viện trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa LỜI NÓI ĐẦU Hiện Việt Nam, nhiều nhà máy sản xuất thép cán, giấy, vải, dây điện, bao bì… xây dựng nhiều, sản phẩm cuối nhà máy băng cuộn thép, cuộn vải, cuộn giấy, cuộn nilon tổng hợp Trong dây chuyền sản xuất nhà máy ln có khâu thực tháo-quấn lại vật liệu Được đồng ý dẫn dắt cán hướng dẫn khoa học, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ truyền động điện tháo quấn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập” Sau thời gian làm nghiên cứu liên tục, nghiêm túc; với hướng dẫn tận tình cán hướng dẫn khoa học, thầy cô khoa, giúp đỡ học viên lớp bạn đồng nghiệp Đến luận văn hoàn thành Qua tác giả xin gửi lời cám ơn tới quý thầy cô khoa Điện trường ĐH Kỹ Thuật Công nghiêp - ĐH Thái Nguyên; Ban Giám Hiệu toàn thể giáo viên khoa Điện trường Cao đẳng Công nghiệp Huế nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Đồng thời tác giả muốn gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Trần Xuân Minh, người trực tiếp hướng dẫn tác giả suốt thời gian qua Tác giả xin cám ơn gia đình, bè bạn ủng hộ vật chất lẫn tinh thần thời gian nghiên cứu để hồn thành tốt cơng trình nghiên cứu Mặc dù hướng dẫn tận tình cán hướng dẫn với nỗ lực cố gắng thân; song kiến thức cịn hạn chế, điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều, nên thuyết minh khơng tránh khỏi thiếu sót định Vì thế, tác giả mong tiếp tục giúp đỡ, góp ý nhiệt tình q thầy cô, bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! Tác giả luận văn Tôn Thất Đồng HV: Tơn Thất Đồng Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: 2.1 Ý nghĩa khoa học: 2.2 Ý nghĩa thực tiễn: Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu điều khiển động điện chiều kích từ độc lập truyền động cho hệ thống tháo-quấn băng vật liệu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu khảo sát hệ truyền động điện cuộn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập; Nghiên cứu lý thuyết điều khiển truyền động điện đại động điện chiều kích từ độc lập Từ xây dựng điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập có mơ men cản mơ men qn tính tải biến đổi phi tuyến Nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu hệ truyền động điện cuộn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập - Nghiên cứu xây dựng điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập cho tốc độ chuyển động lực căng dải băng vật liệu giữ ổn định - Mơ hình hố mơ đánh giá hệ thống phần mềm Matlab Phương pháp nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Chương 1: Tổng quan truyền động tháo-quấn băng vật liệu Chương 2: Nghiên cứu hệ thống truyền động điện tháo-quấn băng vật liệu dùng động điện chiều kích từ độc lập Chương 3: Bộ điều khiển mờ lai PI điều khiển động điện chiều kích từ độc lập truyền động cho hệ thống tháo-quấn băng vật liệu HV: Tơn Thất Đồng -1- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THÁO-QUẤN BĂNG VẬT LIỆU 1.1 Giới thiệu chung Mô tả hệ thống xử lý băng vật liệu điển hình: Hình 1.1: Mô tả hệ thống hệ thống xử lý băng vật liệu điển hình 1.2 Hệ thống truyền động tháo-quấn băng vật liệu 1.2.1 Cấu tạo tổng quát hệ thống tháo-quấn băng vật liệu (giấy) Trên hình 1.2 thể cấu trúc tổng quát hệ máy tháo-quấn băng giấy 1.2.2 Đặc điểm cấu tạo chức thành phần: Trong hệ máy hình 1.2 chia thành ba khâu: khâu tháo quấn cuộn giấy, khâu xử lý dải băng giấy, khâu quấn lại băng giấy HV: Tơn Thất Đồng -2- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: Tự động hóa Hình 1.2: Cấu trúc tổng quát hệ máy tháo-quấn băng giấy • Khâu tháo quấn cuộn giấy (Unwind): • Khâu xử lý dải băng giấy (Process web): • Khâu quấn lại băng giấy (Rewind): 1.2.3 Yêu cầu công nghệ hệ thống tháo-quấn băng vật liệu Khảo sát hệ thống máy tháo-quấn băng vật liệu điển hình có số đặc điểm sau: loại vật liệu sử dụng loại có khả co giản với mức độ xác định đồng tính chất vật lý Tóm tắt trình hoạt động điều khiển hệ thống tháo-quấn băng vật liệu điển hình biểu diễn qua sơ đồ hình 1.6 HV: Tơn Thất Đồng -3- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Unwinder Load cell Chuyên ngành: Tự động hóa Process web Load cell Rewinder Nip roller M Mr r r M M u u Driver Mu Driver Mu Tension Tension Controller Controller Load cell Driver Mr Driver Mr Control Control centre centre Encoder Mu Velocity Velocity Controller Controller Encoder Mr Hình 1.6: Quá trình hoạt động điều khiển hệ thống tháo-quấn băng vật liệu 1.2.4 Giới thiệu số mơ hình điều khiển hệ thống tháo-quấn băng vật liệu 1.3 Lý thuyết sức căng hệ thống tháo-quấn băng vật liệu 1.3.1 Khái niệm sức căng băng vật liệu 1.3.2 Lý thuyết điều chỉnh lực căng băng vật liệu Đối với hệ thống quấn băng vật liệu có cấu trúc đơn giản (roll-to-roll) khơng có khâu xử lý băng vật liệu phức tạp việc điều khiển lực căng giữ ổn định toàn dải băng thực cách điều khiển ổn định tỷ lệ tốc độ lăn kẹp băng (nip roll) giữa, tang tháo quấn tang quấn lại hai đầu; đồng thời để tăng độ xác điều khiển cần phải phản hồi lực căng thực dải băng đến điều khiển đo lực căng Trong trình làm việc biến thiên tốc độ, mô men động truyền động cho lăn kẹp băng, tang tháo quấn, tang quấn lại biến thiên bán kính tang quay HV: Tơn Thất Đồng -4- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa biểu diễn qua sơ đồ hình 1.13 thể tính phi tuyến biến đổi không xác định trước thơng số q trình làm việc hệ Mu(t) ωr(t) ωu(t) (a) Mr(t) Rr(t) (b) Ru(t) t Hình 1.13: Sơ đồ biểu diễn biến thiên tốc độ, mômen động truyền động cho lăn biến thiên bán kính tang quay hệ thống tháo-quấn băng vật liệu: (a) Động truyền động tháo quấn Động truyền động quấn lại Động truyền động lăn kẹp (nip roll) Mnip(t) (c) t ωnip(t) t Một số phương pháp điều khiển lực căng hệ thống tháo-quấn băng vật liệu: - Điều khiển gián tiếp mô men động truyền động từ yêu cầu lực lực căng đường kính tang cuộn đặt trước Phương pháp đơn giản thường sử dụng phổ biến cho khâu tháo quấn lại vật liệu - Điều khiển sở phản hồi trực tiếp lực căng dải băng từ cảm biến lực căng (load cell) - Điều khiển lực căng lăn nhảy (roll dancer), lăn vừa làm thiết bị đo lực căng đồng thời tự điều chỉnh lực căng 1.3.3 Giới thiệu đo lực căng băng vật liệu 1.4 Mơ hình phi tuyến hệ thống tháo quấn băng vật liệu: Khảo sát hệ thống quấn băng vật liệu giấy có sơ đồ truyền động hình 1.19 HV: Tơn Thất Đồng -5- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Khâu tháo quấn Unwind zone Khâu quấn lại Rewind zone Tu, Vu Tu, Vr ωu ωr Loadcell Tang (lô) quấn lại Rewind roll Tang (lơ) tháo quấn Unwind roll Hình 1.19: Khảo sát hệ thống tháo-quấn băng vật liệu điển hình - Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống tháo-quấn băng vật liệu dựa vào chủ yếu định luật vật lý sau: - Theo định luật bảo toàn khối lượng - Theo định luật Hook HV: Tôn Thất Đồng -6- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Tổng hợp phương trình vi phân mơ tả mơ hình phi tuyến hệ thống tháo quấn băng vật liệu bảng sau: Bảng 1.2: Tổng hợp phương trình tốn học mơ tả hệ thống tháo-quấn băng vật liệu Khâu tháo quấn (Unwind zone) Vận tốc dài tang tháo (m/s): Khâu quấn lại (Rewind zone) Vận tốc dài tang quấn (m/s):    K uU u Ru ÷  ÷ hVu2 & Vu =  − DuVu + TRu ÷+ J u + K w ( Ru4 − Ru40 )  2π Ru2 2 ÷  − 4hK w Ru Vu ÷  ÷ 2π      K rU r Rr ÷  ÷ hVr2 & Vr =  − DrVr − TRr ÷+ J r + K w ( Rr4 − Rr40 )  2π Rr2 2 ÷  − 4hK w Ru Vu ÷  ÷ 2π   Bán kính tang tháo (m): Bán kính tang quấn (m): hVu & Ru = − 2π Ru hVr & Rr = 2π Rr Vận tốc trục quay tang tháo (rad/s): Vận tốc trục quay tang quấn (rad/s): ωu = Vu Ru ωr = Vr Rr Momen quán tính tang tháo (Kg.m2): Momen quán tính tang quấn (Kg.m2): J u = J u + K w ( Ru4 − Ru40 ) J r = J r + K w ( Rr4 − Rr40 ) Lực căng dải băng (N): VT & T = − r + K (Vr − Vu ) L Với K = EA hệ số đàn hồi L Trong đó: Vu , Vr , Ru , Rr , ωu , ωr , J u , J r , U u , U r , T ký hiệu viết tắt hàm biến thiên theo thời gian tương ứng Vu (t ) , Vr (t ) , Ru (t ) , Rr (t ) , ωu (t ) , ωr (t ) , J u (t ) , J r (t ) , U u (t ) , U r (t ) , T (t ) Ru , Rr : Bán kính lõi trục quay J u , J r : Momen quan tính lõi trục quay Đặt: K w = ρ hwπ Kết luận: HV: Tôn Thất Đồng -7- Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa KФ U (p) Uid i - MC Ri K CL (1 + pTdk )(1 + pTv ) 1/R u I + pTu KФ jp - ω Ki + pTi Hình 2.16 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện Bỏ qua ảnh hưởng sức điện động, ta có sơ đồ cấu trúc thu gọn sau: UId UI(p) Ri(p) Udk(p) S0i(p) I(p) Hình 2.17 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng dòng điện Hàm truyền đối tượng điều khiển mạch vòng điều chỉnh dòng điện: S0i(p) = K K I ( p) = cl i U dk ( p ) R (1 + p.Tdk )(1 + p.Tv )(1 + p.Ti )(1 + p.Tu ) (2.3.39) Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul ta có hàm truyền hệ thống kín: FOMi(p) = + 2τ σ p + 2τ σ p (2.3.41) Ta có hàm truyền điều chỉnh dòng điện: Ri(p) = + p.Tu p.K CL K i Tsi R =  R.Tu  1 + ÷ p.K CL K iTsi  p.Tu  (2.3.43) Ri(p) khâu tỷ lệ - tích phân (PI) Khi bỏ qua ảnh hưởng sức điện động động ta có: I ( p) 1 1 = = U id ( p ) K i 2Tsi p (1 + Tsi p ) + K i + 2Tsi p + 2Tsi2 p (2.3.44) Tổng hợp mạch vòng dòng điện tiêu chuẩn tối ưu modul ta có: FOMi(p) = HV: Tôn Thất Đồng U i ( p) 1 = ≈ 2 U di ( p) + 2Tsi p + 2Tsi p + 2Tsi p - 13 - (2.3.45) Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa b.Tổng hợp điều khiển tơc độ Rω Sơ đồ khối cấu trúc mạch vịng tốc độ hình 2.18: Hình 2.18 Sơ đồ khối hệ điều chỉnh tốc độ PI Hàm truyền mạch vòng dòng điện sau: I ( p) 1 = U id ( p ) K i + 2Tsi p + 2Tsi2 p (2.3.47) Sơ đồ cấu trúc mạch vịng tốc độ thu gọn hình 2.19: Uωd Uω(p) S0ω(p) Rω(p) ω(p) Hình 2.19 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng tốc độ Trong đó: Soω(p) = R.K ω K K i Φ.Tc p(1 + pTsω ) (2.3.49) Hàm truyền mạch vòng tốc độ: * Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul: Hàm truyền điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu modul: Rω(p) = K K i Φ.Tc R.K ω 2.Tsω (2.3.52) Rω(p) khâu tỷ lệ (P) Hàm truyền mạch vịng tốc độ là: HV: Tơn Thất Đồng - 14 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa ω( p ) 1 = ' U ωd ( p ) K ω 2Tsω p (1 + Tsω p) + Với: 2Ts'ω = (2.3.53) K K i Φ.Tc R.K ω K p * Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng: Hàm truyền điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng là: + 4.Tsω p Rω(p) = R.K ω 8.T p sω K i K Φ.Tc (2.3.57) Rω(p) khâu tích phân - tỷ lệ (PI) Kết tổng hợp mạch vòng tốc độ tiêu chuẩn tối ưu modul ta có: ω( p ) 1 1 = ≈ 2 U ωd ( p ) + 2Tsω p + 2Tsω p K ω + 2Tsω p K ω (2.3.58) Kết tổng hợp mạch vòng tốc độ tiêu chuẩn tối ưu đối xứng ta có: ω( p ) 1 1 = ≈ 2 3 U ωd ( p ) + 4Tsω p + 8Tsω p + 8Tsω p K ω + 4Tsω p K ω (2.3.59) Đối với hệ truyền động điện cho hệ thống tháo-quấn băng vật liệu giá tri mơ men qn tính J biến đổi liên tục q trình làm việc Ta có biểu thức mơ men qn tính trục động là: Tc ( K Φ ) J= R (2.3.60) Hàm truyền điều chỉnh tốc độ Rω thiết kế theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng: Rω ( p ) = K i J K i J 1 × + × × K ω K ϕ 2Tsω K ω K ϕ 16.Tsω p (2.3.61) Qua ta thấy tham số KI KP Rω phụ thuộc vào mơmen qn tính J; đồng thời bên cạnh Mc trục động biến đổi liên tục 2.3.2 Thiết kế mô điều khiển tốc độ động chiều kích từ độc lập truyền động cho tang tháo-quấn băng vật liệu sử dụng điều khiển PI kinh điển 2.3.2.1 Đặc điểm tính tốn thơng số hệ thống truyền động HV: Tơn Thất Đồng - 15 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: Tự động hóa Các thơng số động điện chiều chỉnh lưu có sau: Pđm : Cơng suất định mức động = 2,2 kW Uđm : Điện áp phần ứng định mức = 220 V Iđm : Dòng điện định mức = 12 A nđm : Tốc độ quay rotor định mức = 1500 v/ph Rư : Điện trở phần ứng = 1,2 Ω Lư : Điện cảm mạch phần ứng = 0,031 H Ti : Hằng số thời gian máy biến dòng = 0,0005 s Tv : Hằng số thời gian chỉnh lưu = 0,00016 s Tđk : Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu = 0,0002 s Tω : Hằng số thời gian máy phát tốc = 0,0005 s Kbd : Tỷ số biến dòng = 50 Ksd : Hệ số sơ đồ = 0.832 Rd : Điện trở cấu đo lường = 100 Ω Cd : Điện dung cấu đo lường =5 μF Ufđm : Điện áp định mức máy phát tốc = 24 V nfđm : Tốc độ quay định mức máy phát tốc = 3000 v/ph J0 : Mơ men qn tính tang quay trục động = 0,016 2.3.2.3 Mô Simulink – Matlab điều khiển PI Kg.m2 * Sơ đồ mô Simulink khâu quấn lại vật liệu – Hình 2.20: Hình 2.20: Sơ đồ mơ điều khiển tốc độ động dùng điều khiển PI khâu quấn lại HV: Tơn Thất Đồng - 16 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa * Kết mô phỏng: - Kết so sánh tổng hợp: Tốc độ đặt Tốc độ Mô men tải Hình a Mơ men qn tính Hình b Hình 2.23: Kết mô tổng hợp kết tốc độ bám theo tốc độ đặt Mc J biến thiên Hình a - Kết tổng thể Hình b - Phóng to kết hình a - Tốc độ đặt thay đổi: HV: Tôn Thất Đồng - 17 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Hình 2.24: Tốc độ đặt - Mơ men tải Mc biến thiên: Hình 2.25: Mơ men tải Mc biến thiên - Mơ men qn tính J biến thiên HV: Tơn Thất Đồng - 18 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Hình 2.26: Mơ men qn tính tải J biến thiên Kết luận: Với giả định theo đặc điểm biến đổi thông số tốc độ, mô men cản mơ men qn tính tải cho khâu quấn lại băng vật liệu; kết xây dựng điều khiển cho truyền động động chiều kích từ độc lập dùng điều khiển PI thông thường; kết thu tốc độ đáp ứng động điện chiều bám tốt tốc độ đặt Mc J biến thiên liên tục; song cịn số vùng hệ thống có dao động lớn chưa bám tốt điều ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Đồng thời, thực tế làm việc thông số n, Mc J biến đổi phi tuyến phức tạp, không giống dạng biến thiên tuyến tính theo giả định mơ phỏng, thơng số biến thiên ngẫu nhiên mạnh theo tính chất hệ thống theo thay đổi loại vật liệu… khả điều chỉnh khơng cao điều chỉnh PI thông thường thông số KP, KI cố định không thay đổi theo biến đổi hệ thống Muốn đảm bảo tốt chất lượng điều chỉnh tốc độ bám tốc độ đặc J Mc hệ biến thiên điều chỉnh phải có khả tự động chỉnh định lại tham số PI; điều thực với điều chỉnh PI kinh điển mà cần có thêm điều chỉnh bên ngồi tự động thay đổi tham số K I KP cho phù hợp cho điều chỉnh PI, luận văn đề xuất sử dụng điều khiển mờ vịng ngồi làm nhiệm vụ tự động chỉnh định tham số K P , KI PI Cụ thể điều điều khiển mờ lai chỉnh định chương HV: Tôn Thất Đồng - 19 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa CHƯƠNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI PI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP TRUYỀN ĐỘNG CHO HỆ THỐNG THÁO-QUẤN BĂNG VẬT LIỆU 3.1 Nghiên cứu lý thuyết điều khiển mờ lai PID mờ 3.1.1 Tổng quan lý thuyết điều khiển mờ 3.1.2 Sơ đồ khối điều khiển mờ 3.1.3 Nguyên lý điều khiển mờ 3.1.4 Những nguyên tắc tổng hợp điều khiển mờ 3.1.5 Các điều khiển mờ 3.1.5.1 Bộ điều khiển mờ tĩnh 3.1.5.2 Bộ điều khiển mờ động 3.1.6 Hệ điều khiển mờ lai Hệ mờ lai hệ thống điều khiển tự động thiết bị điều khiển bao gồm hai thành phần: - Phần thiết bị điều khiển kinh điển - Phần hệ mờ 3.2 Bộ điều khiển mờ lai PI điều khiển tốc độ động chiều kích từ độc lập truyền động cho tang tháo-quấn băng vật liệu 3.2.1 Cơ sở thiết kế điều khiển mờ lai PI HV: Tôn Thất Đồng - 20 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ điều khiển mờ lai Cơ sở để thiết kế điều khiển mờ dựa vào việc phân tích sai lệch e(t) đạo hàm tín hiệu dω/dt, tham số K P, KI điều khiển PI tự động chỉnh định theo phương pháp chỉnh định mờ 3.2.2 Thiết kế điều khiển mờ lai PI - Xác định số lượng tập mờ cần thiết cho biến: Với yêu cầu điều khiển ổn định tốc độ hệ truyền động T-Đ, chọn số lượng tập mờ cho biến đầu vào biến đầu Trong : + Sai lệch ERROR chọn miền giá trị từ -15 đến +15 ERROR ∈ {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + Tốc độ biến thiên theo thời gian tốc độ thực dw/dt chọn miền giá trị từ -5000 đến +5000 dw/dt ∈ {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + Hệ số HsKP chọn miền giá trị từ đến 10 HsKP ∈ {S, MS, M, B} + Hệ số HsKI chọn miền giá trị từ đến 10 HsKP ∈ {S, MS, M, B} - Xác định hàm liên thuộc: Căn vào kinh nghiệm kỹ thuật điều khiển hệ truyền động T-Đ ta chọn hàm liên thuộc kiểu hình tam giác - Xây dựng luật điều khiển: Dựa vào chất vật lý, số liệu vào có được, kinh nghiệm điều khiển, dựa vào đặc tính độ thường gặp hệ thống điều khiển dùng PI , ta xác định luật điều khiển tương ứng Dùng luật hợp thành max-Prod, giải mờ theo phương pháp trọng tâm, hệ số HsKP, HsKI tính tốn lúc điều khiển là: HV: Tơn Thất Đồng - 21 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 49 ∑ y −l µ Al ( e(t ) ).µ Bl ( dw / dt ) p HsK p (t ) = l =1 49 − ∑ yI l µ Al ( e(t ) ).µ Bl ( dw / dt ) 49 ; HsK I (t ) = l =1 49 l =1 l =1 ∑ µ Al ( e(t ) ).µ Bl ( dw / dt ) ∑ µ Al ( e(t ) ).µ Bl ( dw / dt ) − Trong y −l , y I l tâm tập mờ tương ứng p Kết xây dựng ta có điều khiển mờ cho khâu quấn lại vật liệu sau: (a) Cấu trúc điều khiển mờ HsKP dω dt NB NM NS ZE PS PM PB NB B B B B B B B NM M M B B B M M NS S S MS M MS S S ERROR ZE PS S S S S S MS MS M S MS S S S S PM M M B B B M M PB B B B B B B B NM M M B ERROR NS ZE PS S S S S S S MS S MS PM M M B PB B B B HsKI NB NM NS HV: Tôn Thất Đồng NB B B B - 22 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật ZE PS PM PB B B B B Chuyên ngành: Tự động hóa B B M M M MS S S MS S S S M MS S S B B M M B B B B (b) Luật điều khiển mờ Hình 3.5: Kết xây dựng điều khiển mờ lai PI 3.2.3 Mô điều khiển mờ lai PI Sơ đồ mô Simulink – Matlab điều khiển mờ lai PI cho khâu quấn lại vật liệu biểu diễn hình 3.6: Hình 3.6: Sơ đồ mô điều khiển mờ lai PI cho khâu quấn lại vật liệu * Kết mơ phỏng: HV: Tơn Thất Đồng - 23 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Tốc độ với PI-mờ Tốc độ với PI Tốc độ đặt Hình 3.11: Kết mơ so sánh kết tốc độ điều khiển PI với điều khiển PI_mờ Kết luận: Qua kết mô ta nhận thấy tốc độ đầu điều khiển mờ lai PI bám tốt giá trị đặt cho trước, hẳn so với điều khiển PI thông thường Các bề mặt nhấp nhô san phẳng đáp ứng nhanh theo biến thiên mạnh thông số n, Mc J Với kết nhận thấy hệ thống quấn băng vật liệu có mơ hình phi tuyến phức tạp việc sử dụng để điều khiển mờ lai PI để điều khiển tốc độ động chiều kích từ độc lập đảm bảo yêu cầu chất lượng kỹ thuật hệ HV: Tôn Thất Đồng - 24 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua phân tích lý thuyết kết mô hệ thống tháo-quấn băng vật liệu truyền động động điện chiều kích từ độc lập, sử dụng điều khiển mờ lai PI điều chỉnh linh hoạt hệ số K P KI theo thay đổi hệ thống rút số kết luận sau: - Cấu trúc điều khiển hệ thống truyền động đưa đảm bảo khả bám nhanh tốc độ theo lượng đặt mô men cản Mc, mô men quan tính J hệ biến thiên liên tục theo thời gian - Với việc thay điều khiển PI kinh điển điều khiển PI có điều chỉnh tham số điều khiển mờ chất lượng động hệ thống nâng lên rõ rệt là: lượng điều chỉnh tốc độ giảm, thời gian điều khiển nhanh sai lệch giảm Như hệ truyền động tháo-quấn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập mà luận văn xây dựng giải pháp phù hợp cho nhiều hệ tháo-quấn băng vật liệu khác Kiến nghị: Với thời gian nghiên cứu lượng kiến thức có hạn nội dung luận văn nghiên cứu nhiều hạn chế Tác giả tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để áp dụng tốt kết nghiên cứu vào thực tiễn, đồng thời nghiên cứu thêm hệ thống điều khiển thông minh khác điều khiển mờ nơron, mờ trượt, thích nghi mờ, thích nghi bền vững, … để so sánh tìm kết điều khiển tối ưu HV: Tôn Thất Đồng - 25 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: [1] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (2004), Điều chỉnh tự động truyền động điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước (2002), Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] TS Trần Thọ, PGS.TS Võ Quang Lạp (2004), Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lãi (2006), Hệ mờ nơron kỹ thuật điều khiển, Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ [5] Lý Ngô Mai (2009), Nghiên cứu tổng hợp điều chỉnh lai sử dụng hệ thống điều chỉnh tốc độ động điện chiều điều khiển nhiều mạch vòng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Thái Nguyên [6] Bùi Quốc Khánh, Đoàn Quang Vinh, Nguyễn Hữu Phước, Điều khiển mờ lai PI cho đối tượng truyền động T-Đ có tham số J biến đổi, Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng [7] Cảm biến Loadcell, “Tìm hiểu cân điện tử công nghiệp”, Website: www.hiendaihoa.com.vn Tài liệu tiếng Anh: [8] MAGPOWR (2007), Tension control sulutions, Advanced Web tension and Torque control technologies, Magpowr Tension control products, Maxcess International [9] T Sakamoto and V Fujino (1995), Modelling and Analysis of a Web Tension Control System, In Proceeding of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics, volume 1, pages 358-362 HV: Tơn Thất Đồng - 26 - Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật [10] Chuyên ngành: Tự động hóa Gaby G Saad (2000), Multivariable control of web processes, Master's thesis, University of Toronto [11] Brian Thomas Boulter (2003), Applied Industrial Control Solutions, Winder/Unwinder Scheduling Equations, IEEE IAS Annual Meeting [12] Muhamad Fahezal Bin Ismail (2008), Moldelling and control strategy for unwind/rewind system, Master of Engineering, Universiti Teknologi Malaysia [13] Shiue-Lung Lin (2008), A tension control system by Fuzzy terminal sliding mode controller, Master of Engineering, HV: Tôn Thất Đồng - 27 - ... động điện cuộn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập; Nghiên cứu lý thuyết điều khiển truyền động điện đại động điện chiều kích từ độc lập Từ xây dựng điều khiển tốc độ động điện. .. nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Chương 1: Tổng quan truyền động tháo- quấn băng vật liệu Chương 2: Nghiên cứu hệ thống truyền động điện tháo- quấn băng vật liệu dùng động điện chiều kích từ độc lập. .. Như hệ truyền động tháo- quấn băng vật liệu sử dụng động điện chiều kích từ độc lập mà luận văn xây dựng giải pháp phù hợp cho nhiều hệ tháo- quấn băng vật liệu khác Kiến nghị: Với thời gian nghiên