Tài liệu ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG THIRISTOR-ĐỘNG CƠ

Nguyễn Thị Thu Hiền Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 86(10): 33 - 37 ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG THIRISTOR-ĐỘNG CƠ Nguyễn Thị Thu Hiền* Trường ĐH CNTT&TT - Đại học Thái Nguyên TÓM TẮT Hiện nay các hệ thống truyền động một chiều kiểu Thiristor-Động cơ (T-Đ) đang được ứng dụng rộng rãi do chúng đảm bảo các chỉ tiêu tĩnh và động của hệ thống và dễ dàng thực hiện các truyền động có công suất lớn đồng thời có tính bền vững cao. Bài báo này trình bày cách phân tích tổng hợp hệ truyền động T-Đ với hai mạch vòng điều khiển dùng bộ điều khiển PID. Kết quả của việc khảo sát và đánh giá thiết kế qua mô phỏng dùng Matlab -Simulink cho thấy được chất lượng thực trạng của hệ thống và hướng nâng cao chất lượng của hệ bằng cách đưa thêm vào bộ điều khiển mờ để điều khiển mạch kích từ của động cơ. Từ khóa: Hệ thống truyền động một chiều kiểu T-Đ, tổng hợp hệ, mô phỏng, điều khiển mờ, mạch vòng phản hồi.  ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay trong các hệ thống điều khiển đặc biệt là các hệ điều khiển Rôbốt công suất lớn, thì hệ truyền động một chiều kiểu T-Đ đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì chúng đảm bảo tốt các chỉ tiêu tĩnh và động của hệ thống, dễ dàng thực hiện các truyền động có công suất lớn và tính bền vững cao. Việc phân tích và tổng hợp thành công các hệ thống này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn vì đây là hệ thống cơ bản trên nhiều dây truyền sản xuất cụ thể. Trên cơ sở của việc tổng hợp và mô phỏng với bộ điều khiển PID kinh điển, việc phát triển phối hợp điều khiển mờ để tạo ra bộ mờ lai (Hybrid Fuzzy) nhằm nâng cao chất lượng hệ truyền động sẵn có là hướng phát triển có nhiều tiềm năng. PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP TRUYỀN ĐỘNG.[1], [2], [3] Đối với hệ truyền động T – Đ việc điều chỉnh các thông số đầu vào hệ được thực hiện để thu được các đặc tính đầu ra sao cho phù hợp với yêu cầu của công nghệ. Để điều chỉnh được các thông số vào hệ thống thì động cơ thường được thiết kế với hai mạch vòng phản hồi trong nhằm để ổn định dòng điện kích từ, mạch vòng phản hồi ngoài là mạch vòng phản  Tel: 0972208032, Email: [email protected] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hồi âm tốc độ để ổn định tốc độ. Ví dụ trong trường hợp trục cán làm việc ở chế độ cán có phụ tải nặng, mômen cản biến thiên liên tục, cần phải đảm bảo cho mômen động cơ đủ lớn thắng được mômen cản, hay nói cách khác với truyền động này cần ưu tiên đến mômen động cơ. Khi tải biến thiên, hệ truyền động cần đưa thêm mạch vòng phản hồi dòng điện - mạch vòng này gọi là mạch vòng bù dòng điện phần ứng. Ở đây ta xét sơ đồ cấu trúc chung của hệ điều khiển gồm có hai mạch vòng như trong hình 1. Hình 2. Sơ đồ hàm truyền đạt của hệ T - Đ một chiều với hai mạch vòng điều khiển Trong đó: - Tω, Ti là hệ số dòng điện và hệ số tốc độ động cơ; - Ta: hằng số thời gian điện từ; - Tc: hằng số thời gian cơ học. Trong sơ đồ này hệ truyền động T-Đ với hai mạch vòng âm tốc độ và âm dòng điện là hai mạch vòng quen biết. Quá trình tổng hợp hệ thống được thực hiện từ mạch vòng trong ra đến mạch vòng ngoài. Kết quả tổng 33 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Thu Hiền Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ hợp mỗi mạch vòng sẽ chọn được bộ điều chỉnh thích hợp. Tổng hợp mạch vòng dòng điện Sơ đồ cấu trúc thu gọn của mạch sức điện động như hình 3. Hình 3. Sơ đồ thu gọn mạch vòng dòng điện Trong bài báo này tiến hành tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn tối ưu modul để tìm hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện Ta có: U ( P K .R K / i ) cl i S   (1) Oi U1 1 1 ( (dkV  T P.  Ti) ) 1).( . P).( . . P).( P P dk TT U 86(10): 33 - 37 1 k/ . k (7) cl R i .τ 1. 2.(σ) .pτ p σ  ( pT u 1 si ) )(T 1 11 p . R ( ) iP Chọn    min (Tư ,Tsi ) = Tsi Vậy ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện Ri(p) tính được như sau: 1u  P . T R . T 1 R ( )  u .( ) 1  iP T.. . 2 cl T i K . T si KP u 2cl s .K i Pi . .. K R (8) Ri(P) là khâu tỷ lệ – tích phân (PI). Tổng hợp mạch vòng tốc độ Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ như hình vẽ 4. Trong đó: Tđk: là hằng số thời gian của mạch điều khiển Ti : là hệ số thời gian của sensơ dòng điện Tư : là hệ số thời gian điện từ của mạch phần ứng Tv : là hệ số thời gian của động cơ điều khiển Ki: điện trở của sensơ Thay: Ti = Tđk +Tv +Ti < - Xem thêm -