CHƯƠNG II ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC I Khái niệm Điều khiển vò trí động DC hệ thống điều khiển sử dụng rộng rãi điều khiển robot tay máy, cấu ăn giao máy cắt gọt kim loại, kính viễn vọng…công suất từ hàng chục watt đến hàng trăm kw Chỉ tiêu chất lượng quan tâm nhiều cấu độ tác động nhanh, phản ánh qua giãn đồ tối ưu tốc độ w(t), gia tốc a(t), vò trí ϕ(t) Có thể điều khiển vò trí phuong pháp: dùng khâu hiệu chỉnh PID, dùng logic mờ hay dùng vòng phản hồi tốc độ II Điều khiển vò trí dùng PID Phương pháp hay dùng công nghiệp lấy ưu điểm khâu P, PI, PD Dạng liên tục khâu PID Cấu trúc khâu PID gồm có: Thành phần UP (t) tỷ lệ sai số đầu hệ thống thực với giá trò đặt Thành phần UI (t) tích phân theo thời gian sai số Thành phần UD (t) đạo hàm theo thời gian sai số Hàm điều khiển: Ut (t) = U0 + k [e (t) + de e(t ' )d (t ' ) + Td ] ∫ Ti dt ' = U0 + UP (t)+ UI(t)+ UD(t) Trong đó: K độ lợi hàm điều khiển Ti tích phân theo thời gian Td đạo hàm theo thời gian t’ biến tích phân Hàm điều khiển biểu diễn dạng biến đổi Laplace sau: U(s) -Uo (s) =δ.U(s)= UP(s)+ UI(s)+UD(s) = K.[1+1/Ti.s+Td.s] E(s) = K.[1+Tis + Ti.Td.s″]E(s)/Tis Khâu PID viết dạng rời rạc: Ta cho hệ số lấy mẫu ngắn bên thời gian vi phân xác lập sai phân có giới hạn ;Và tích phân qua việc lấy tổng.Chúng ta quan tâm dạng thời điểm khác nhau,với sai số tính toán khoảng lấy mẫu: e(kh)=uc (kh) - y(kh) Với h chu kỳ lấy mẫu Chức cụ thể thành phần PID Khâu tỉ lệ (P) : Khâu hiệu chỉnh khuếch đại tỉ lệ đưa vào hệ thống nhằm làm giảm sai số xác lập Nhưng với đầu vào thay đổi theo hàm nấc gây vọt lố không chấp nhận với mạch động lực Khâu vi phân tỉ lệ (PD) : đưa vào hệ thống làm giảm độ vọt lố,đáp ứng bớt nhấp nhô hệ thống có thời gian đáp ứng nhanh hơn.Hệ có sai số xác lập với đầu vào hàm nấc đầu vào hàm dốc Khâu tích phân tỉ lệ (PI) : có mặt hệ thống làm triệt tiêu sai lệch chuẩn Khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỉ lệ(PID) : kết hợp ưu điểm khâu PI PD ,có khả tăng độ dự trữ pha tần số cắt,khử chậm pha.Sự có mặt khâu PID vòng hồi tiếp dẫn tới dao động hệ đáp ứng độ bò vọt lố hàm dirac δ(t) Cách tính KI, KP, KD Theo nguyên tắc hiệu chỉnh Ziegler_Nichols: hệ số K I,KP,KD xác đònh từ L T với L T xác đònh từ tiếp tuyến cuả quỹ đạo độ đầu vào hình vẽ: y(t) K L T t Kp = 1,2.T/L Ki = Kp/(2L) Kd = 0,5T.Kp Gc(s)= Kp(1+1/Tis+Tds) = Kp+Ki/s+Kds III ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG LOGIC MỜ Để xử lý thêm tín hiệu đo tăng thêm khả chuẩn đoán cho hệ thống, cần thay bước hiệu chỉnh kinh điển hiệu chỉnh mờ phát triển thêm hệ điều khiển dựa sở điều khiển mờ để có tính chất mong muốn IV ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG VÒNG PHẢN HỒI Phương pháp gồm ba vòng phản hồi: vòng vò trí tạo tín hiệu đặt cho vòng tốc độ, ngõ vòng tốc độ lại tín hiệu đặt cho vòng dòng điện Tín hiệu vò trí xác đònh từ giải mã vò trí tín hiệu hồi tiếp cho vòng vò trí Sai lệch vò trí xác đònh làm giá trò đặt cho vòng tốc độ Tín hiệu sai lệch tốc độ khuếch đại khuếch đại có giới hạn(II) trở thành giá trò đặt cho vòng dòng điện Tín hiệu sai lệch dòng điện (dưới dạng áp đặt) khuếch đại khuếch ϕm e V1 V2 V3 V4 I o điều khiển biếnIIđổi tạo điện áp phầnIIIứngV5 đại (III) đưa thích hợ Biếpn Việ đổi c đưa thêm vòng dò ng điệ dụncó g trá ng cđiệ n iquá mức khởi Khuế ch nđạvà i o có tácKĐ giớni hhạsự n tăng giảm dò Khuế h đạ động sai lệch vận tốc lớn Vòng dòng điện Điện áp tỉ lệ dòng điện ωm Vòng tốc độ Máy phát tốc Vòng vò trí Giải mã vò trí Động ... chỉnh mờ phát triển thêm hệ điều khiển dựa sở điều khiển mờ để có tính chất mong muốn IV ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG VÒNG PHẢN HỒI Phương pháp gồm ba vòng phản hồi: vòng vò trí tạo tín hiệu đặt cho vòng... cuả quỹ đạo độ đầu vào hình vẽ: y(t) K L T t Kp = 1 ,2. T/L Ki = Kp/(2L) Kd = 0,5T.Kp Gc(s)= Kp(1+1/Tis+Tds) = Kp+Ki/s+Kds III ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ DÙNG LOGIC MỜ Để xử lý thêm tín hiệu đo tăng thêm... vòng tốc độ lại tín hiệu đặt cho vòng dòng điện Tín hiệu vò trí xác đònh từ giải mã vò trí tín hiệu hồi tiếp cho vòng vò trí Sai lệch vò trí xác đònh làm giá trò đặt cho vòng tốc độ Tín hiệu sai