GIÁO TRÌNH
ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
MỤC LỤC
Nô ̣i dung chu yu..........................................................................................................................................6
CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN KHI XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ
ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN..................................................................................................................9
1.1.
Khái niệm & phân loại hệ điều chỉnh tự động tru ền động điện............................................9
1.1.1..........................................................................................Mục tiêu khi tổng hợp hệ TĐĐCTĐĐ
...............................................................................................................................................................9
1.1.2..............................................................................................Cấu trúc chung cua hệ TĐĐCTĐĐ
...............................................................................................................................................................9
1.1.3. Phân loại hệ TĐĐCTĐĐ............................................................................................................9
1.2. Những vấn đề chung khi thiyt ky hệ điều chỉnh tự động tru ền động điện...............................10
1.3. Tính chính xác cua hệ tđđctđđ.......................................................................................................10
1.3.1. Các hệ số sai lệch:....................................................................................................................10
1.3.2. Các tiêu chuẩn chất lượng đối với sai lệch:...........................................................................12
1.3.3. Bù sai lệch tĩnh e∞ ở hệ hữu sai..............................................................................................13
1.3.4. Bù sai lệch vị trí, sai lệch tốc độ và gia tốc ở hệ vô sai cấp 1................................................13
1.4. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp..............................................................................13
1.4.1. Khái niệm mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp:....................................................................13
1.4.2. Tổng hợp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn môdul tối ưu 14
1.4.3. Tổng hợp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng..........................................................16
1.4.4. Kyt luận chung.........................................................................................................................17
1.5. Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh số cua TDD........................................................................18
1.5.1 . Số hóa các tín hiệu..................................................................................................................18
CHƯƠNG 2 : ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐĐ̣NG TRUYỀN ĐĐ̣NG ĐIỆN ĐĐ̣NG CƠ MĐ̣T
CHIỀU........................................................................................................................................................20
2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện......................................................................................................20
2.1.1 Khái niêm
̣ mạch vòng điều chỉnh dòng điên..........................................................................20
̣
2.1.2. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sđđ cua động cơ..............................................21
2.1.3. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi tính đyn sđđ cua động cơ...........................................22
2.1.4. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi tính đyn vùng gián đoạn cua Iư..................................24
2.1.5 . Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng xung dòng.....................................................25
2.1.6 . Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi có khâu tiền chỉnh phi tu yn.....................................27
2.2. Tổng hợp mạch vòng tốc độ...........................................................................................................28
2.2.1. Tổng quan về hệ thống tru ền động điện điều chỉnh tốc độ................................................28
2.2.2 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh tỷ lệ............................................................29
2.2.3. Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ PI.....................................31
2.2.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ khi không có mạch vòng dòng điện.........................................32
2.2.5. Hệ thống điều chỉnh tốc độ điều chỉnh hai thông số.............................................................32
CHƯƠNG 3 :TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ KHĐNG
ĐỒNG BỘ...................................................................................................................................................36
3.1 Mô tả chung về động cơ không đồng bộ........................................................................................36
3.1.1 Mô hình cua động cơ không đồng bộ bỏ qua quá độ điện từ................................................38
3.1.2 Các đặc tính cua động cơ không đồng bộ...............................................................................38
3.2. Mạch vòng dòng điện stato............................................................................................................40
3.3 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ...................................................................................41
3.4 Điều chỉnh điện trở ro to động cơ không đồng bộ........................................................................44
3.5 Điều chỉnh công suất trượt bằng hệ nối tầng điện dưới đồng bộ................................................45
3.6 .Điều chỉnh tần số động cơ KĐB.....................................................................................................48
3.6.1. Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi..................................................................48
3.6.2. Luật điều chỉnh từ thông không đổi.......................................................................................49
4
3.6.3. Luật điều chỉnh tần số trượt không đổi.................................................................................49
3.7. Điều khiển trực tiyp mômen động cơ không đồng bộ..................................................................50
CHƯƠNG 4: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG
BỘ BA PHA................................................................................................................................................53
4.1.Phân loại và phạm vi ứng dụng......................................................................................................53
4.1.1.Phân loại....................................................................................................................................53
4.1.2.Phạm vi ứng dụng.....................................................................................................................54
4.1.3 Sự khác nhau giữa ĐCKĐB và ĐCĐB....................................................................................54
4.1.4. Cấu trúc hệ tru ền động đcđb điều khiển tựa theo từ thông rotor.....................................56
4.2 Tru ền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ dùng biyn tần nguồn áp.......................................58
4.3. Hệ tru ền động động cơ đồng bộ với bộ biyn đổi tần số nguồn dòng chu ển mạch
tự nhiên...................................................................................................................................................60
4.3.1 Quá trình chu ển mạch............................................................................................................60
4.3.2 Mô men cua động cơ.................................................................................................................62
4.4 Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc đô ̣ tru ền đô ̣ng đô ̣ng cơ đồng bô ̣ dùng biyn tần
nguồn dòng.............................................................................................................................................64
4.5
Hê ̣ tru ền đô ̣ng đô ̣ng cơ tru ền đô ̣ng điều khiển số...............................................................67
CHƯƠNG 5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ.......................................................................68
5.1 Yêu cầu công nghệ đối với hệ tru ền động nhiều động cơ...........................................................68
5.1.1. Đặc điểm hệ tru ền động nhiều động cơ................................................................................68
5.1.2. Các êu cầu cơ bản đối với hệ tru ền động nhiều động cơ..................................................68
5.1.3. Yêu cầu đồng bộ tốc độ ứng với các dạng liên kyt giữa các tru ền động thành
phần.....................................................................................................................................................69
5.2. Đặc tính công nghệ hệ tru ền động nhiều động cơ ổn định và đồng bộ tốc độ.........................69
5.2.1. Vấn đề ổn định tốc độ..............................................................................................................69
5.2.2. Vấn đề đồng bộ tốc độ.............................................................................................................69
5.2.3. Đặc tính công nghệ má cán liên tục......................................................................................70
5.3. Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ tru ền động với nguồn cấp chung cho từng động cơ
.................................................................................................................................................................70
5.3.1. Điều chỉnh đồng bộ tốc độ bằng điều chỉnh từ thông...........................................................70
5.3.2. Điều chỉnh đồng bộ tốc độ bằng điều chỉnh bù điện áp phần ứng......................................71
5.4. Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ tru ền động với nguồn cấp riêng cho từng động cơ
.................................................................................................................................................................72
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH VỊ TRÍ......................................74
6.1. Ngu ên tắc xâ dựng hệ điều chỉnh vị trí....................................................................................74
6.1.1. Khái niệm chung......................................................................................................................74
6.1.2. Quĩ đạo pha chu ển động........................................................................................................74
6.1.3. Sơ đồ cấu trúc cua hệ điều chỉnh vị trí..................................................................................76
6.2. Hệ điều chỉnh vị trí tu yn tính.......................................................................................................76
6.3. Hệ điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian......................................................................................77
6.4. Các tính chất cua hệ điều khiển vị trí...........................................................................................78
6.5. Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh gia tốc không đổi........................................78
6.6. Hệ tru ền động điều khiển vị trí làm việc trong chy độ bám......................................................79
CHƯƠNG 7 : HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH THICH NGHI..........................................81
7.1 Khái niệm chung..............................................................................................................................81
7.2 Cấu trúc mạch điều chỉnh thích nghi.............................................................................................82
7.3 . Nhận dạng các tham số cua hệ thống tru ền động điện.............................................................83
7.4 Hê ̣ tru ền đô ̣ng mô ̣t chiều với mạch vòng dòng điêṇ thích nghi. ( Xem chương 2
.................................................................................................................................................................84
7.5 Hê ̣ tru ền đô ̣ng mô ̣t chiều với mạch vòng điều chỉnh tốc đô ̣ thích nghi.....................................84
5
7.6 Hê ̣ tru ền đô ̣ng điêṇ mạch vòng vị trí điều chỉnh thích nghi......................................................84
MỘT SỐ ĐỀ THI MẪU............................................................................................................................84
Tên học phần : Tự động điều chỉnh TĐĐ
Bộ môn phụ trách GD : Truyền động điện
Mã học phần :13104
Loại học phần : IV
Khoa phụ trách : Điện - ĐTTB
Tổng số tín chỉ : 4
TS tiết
Lý thuyết
Thực hành
Tự học
Bài tập lớn Đồ án môn học
90
75
15
0
x
0
Điều kiêṇ tiên qu yt
Sinh viên phai học và thi đạt các môn : Lý thuyết mạch , Cơ sơ truyền đô ̣ng điê ̣n, Lý
thuyết điều khiên , Điê ̣n tư công suât , Mô hinh hoa thiết bi điê ̣n ,Kỹ thuật đo trước khi
học môn này
Mục tiêu cua học phần
Cung câp cho sinh viên nhưng kiến thưc cơ ban về các mạch vong điều chỉnh trong hê ̣
thống truyền đô ̣ng điê ̣n , phương pháp xây dựng các hàm truyền cua các bô ̣ điều chỉnh ,
các kiến thưc về vân đề điều chỉnh nhiều đô ̣ng cơ , hê ̣ truyền đô ̣ng vi trí và thích nghi
trong truyền đô ̣ng điê ̣n hiê ̣n đại
Nô ̣i dung chu yu
- Nhưng vân đề cơ ban khi xây dựng một hệ thống truyền động điện hiện đại
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện một chiều
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện không đồng bộ ba pha
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện đồng bộ
- Hệ truyền động nhiều động cơ
- Hệ truyền động nhiều vi trí
- Hệ truyền động thích nghi
Tên chương mục
Chương 1 : Nhưng vân đề cơ ban khi xây dựng hê ̣
điều chỉnh tự đô ̣ng TĐĐ
1.1 Khái niê ̣m và phân loại
1.2 Nhưng vân đề chung khi thiết kế hê ̣ thống tự đô ̣ng
điều chỉnh truyền đô ̣ng điê ̣n
1.3 Đô ̣ chính xác cua hê ̣ điều chỉnh tự đô ̣ng trong chế
đô ̣ xác lâ ̣p và tựa xác lâ ̣p
1.4 Tổng hơp các mạch vong điều chỉnh số cua truyền
đô ̣ng điê ̣n
Chương 2 : Điều chỉnh tự đô ̣ng truyền đô ̣ng điê ̣n đô ̣ng
cơ mô ̣t chiều
2.1 Tổng hơp mạch vong dong điê ̣n.
2.1.1 Khái niê ̣m mạch vong điều chỉnh dong điê ̣n.
2.1.2 Tổng hơp mạch vong dong điê ̣n khi bo qua sưc
điê ̣n đô ̣ng đô ̣ng cơ.
2.1.3 Tổng hơp mạch vong dong điê ̣n co tính đến anh
hương cua sưc điê ̣n đô ̣ng đô ̣ng cơ.
TS
8
Phân phối số tiết
LT
BT
TH
KT
8
0,5
1
1
1
13
12
1TN
0,5
1
1
6
1
2.1.4 Tổng hơp mạch vong dong điê ̣n co tính đến vung
gián đoạn cua dong điê ̣n phần ưng.
2.1.5 Bô ̣ điều chỉnh dong điê ̣n thích nghi với tưng xung
dong.
2.1.6 Bô ̣ điều chỉnh dong điê ̣n thích nghi co khâu tiền
chỉnh phi tuyến.
2.2 Tổng hơp hê ̣ thống truyền đô ̣ng điều chỉnh tốc đô ̣.
2.2.1 Hê ̣ thống điều chỉnh tốc đô ̣ dung bô ̣ điều chỉnh
tốc đô ̣ tỉ lê ̣.
2.2.2 Hê ̣ thống điều chỉnh tốc đô ̣ dung bô ̣ điều chỉnh
tốc đô ̣ tích phân tỉ lê ̣ PI.
2.2.3 Hê ̣ thống điều chỉnh tốc đô ̣ khi không co mạch
vong dong điê ̣n.
2.2.4 Hê ̣ thống điều chỉnh tốc đô ̣ điều chỉnh hai thông
số.
Chương 3 : Điều chỉnh tự đô ̣ng truyền đô ̣ng điê ̣n đô ̣ng
cơ không đồng bô ̣.
3.1 Các đă ̣c tính cua đô ̣ng cơ không đồng bô ̣.
3.2 Mạch vong dong điê ̣n stato.
3.3 Điều chỉnh điê ̣n áp đă ̣t vào đô ̣ng cơ không đồng bô ̣.
3.4 Điều chỉnh điê ̣n trơ mạch roto đô ̣ng cơ không đồng
bô ̣.
3.5 Điều chỉnh công suât trươt băng hê ̣ nối tầng .
3.6 Điều chỉnh tần số đô ̣ng cơ không đồng bô ̣.
3.4.1 Luâ ̣t điều chỉnh giư kha năng quá tai không đổi.
3.4.2 Luâ ̣t điều chỉnh tư thông không đổi.
3.4.3 Luâ ̣t điều chỉnh tần số trươt không đổi.
3.4.4 Điều chỉnh tần số -điê ̣n áp đô ̣ng cơ không đồng
bô ̣.
3.7 Điều chỉnh trực tiếp momen.
Chương 4 : Điều chỉnh tự đô ̣ng truyền đô ̣ng điê ̣n đô ̣ng
cơ điê ̣n đồng bô ̣
4.1 Phân loại hê ̣ truyền đô ̣ng điều chỉnh tốc đô ̣ đô ̣ng cơ
đồng bô ̣.
4.2
Điều chỉnh tốc đô ̣ TĐĐđô ̣ng cơ đồng bô ̣ dung
biến tần nguồn áp
4.3 Truyền đô ̣ng điều chỉnh tốc đô ̣ đô ̣ng cơ đồng bô ̣
dung biến tần nguồn dong chuyên mạch tự nhiên.
4.4 Câu truc mạch điều chỉnh tốc đô ̣ truyền đô ̣ng đô ̣ng
cơ đồng bô ̣ dung biến tần nguồn dong
4.5 Hê ̣ truyền đô ̣ng đô ̣ng cơ truyền đô ̣ng điều khiên
số.
Chương 5 : Hê ̣ truyền đô ̣ng nhiều đô ̣ng cơ
5.1 Yêu cầu công nghê ̣ với hê ̣ truyền đô ̣ng nhiều đô ̣ng
cơ.
5.2 Đă ̣c tính công nghê ̣ hê ̣ truyền đô ̣ng nhiều đô ̣ng cơ
ổn đinh và đồng bô ̣ tốc đô ̣.
5.3 Điều chỉnh đồng bô ̣ tốc đô ̣ hê ̣ truyền đô ̣ng nhiều
1
2
2
1
1
1
1.5
12
11
1
1
1
1TN
1
1
1
4
1
1
1
1
2
8
7
1
0,5
1.5
1.5
1,5
2
9
8
1
1
1
1
7
đô ̣ng cơ với nguồn câp chung cho truyền đô ̣ng.
5.4 Điều chỉnh đồng bô ̣ tốc đô ̣ hê ̣ truyền đô ̣ng nhiều
1
đô ̣ng cơ với nguồn câp riêng cho tưng đô ̣ng cơ.
5.5 Điều chỉnh tốc đô ̣ đô ̣ng cơ và sưc căng băng điều
1
chỉnh tư thông với nguồn cung câp chung.
5.6 Điều chỉnh tốc đô ̣ đô ̣ng cơ và sưc căng băng điều
1,5
chỉnh điê ̣n áp phần ưng với nguồn cung câp riêng.
5.7 Điều chỉnh sưc căng băng tai thông qua điều chỉnh
1,5
momen.
Chương 6 : Hê ̣ truyền đô ̣ng điều chỉnh vi trí
7
7
4.1 Nguyên tăc xây dựng hê ̣ điều chỉnh vi trí.
1
4.2 Hê ̣ điều chỉnh vi trí tuyến tính.
1
4.3 Điều chỉnh vi trí tối ưu theo thơi gian.
1
4.4 Các tính chât cua hê ̣ điều chỉnh vi trí trong thực tế.
1
4.5 Điều chỉnh vi trí tối ưu với mạch vong điều chỉnh
1
gia tốc không đổi.
4.6 Hê ̣ truyền đô ̣ng điều khiên vi trí làm viê ̣c trong chế
1
đô ̣ bám.
4.7 Sai lê ̣ch cua hê ̣ thống truyền đô ̣ng bám khi co tác
1
đô ̣ng cua nhiêu loạn phụ tai.
Chương 7 : Hê ̣ thống truyền đô ̣ng điê ̣n điều chỉnh thích
7.5
nghi
4.5
7.1 Khái niê ̣m chung.
0.5
7.2 Câu truc mạch điều chỉnh thích nghi.
0,5
7.3 Nhâ ̣n dạng các tham số cua hê ̣ thống truyền đô ̣ng
1
điê ̣n.
7.4 Hê ̣ truyền đô ̣ng mô ̣t chiều với mạch vong dong
1,5
điê ̣n thích nghi.
7.5 Hê ̣ truyền đô ̣ng mô ̣t chiều với mạch vong điều
1,5
chỉnh tốc đô ̣ thích nghi.
7.6 Hê ̣ truyền đô ̣ng điê ̣n mạch vong vi trí điều chỉnh
1,5
thích nghi.
Nhiệm vụ cua sinh viên: Lên lớp đầy đu và châp hành mọi quy đinh cua Nhà trương.
1
Giáo trình và tài liêụ tham khảo
1. Bui Quốc Khánh – Nguyên Văn Liên – Phạm Quốc Hai – Dương Văn Nghi
Điều chỉnh tự đô ̣ng truyền đô ̣ng điê ̣n - Nhà xuât ban khoa học kỹ thuâ ̣t 2002
2. Bui Quốc Khánh – Nguyên Văn Liên – Nguyên Thi Hiền -Truyền đô ̣ng điê ̣n
Nhà xuât ban khoa học và kỹ thuâ ̣t 2004
3. Nguyên Phung Quang – Andreas Dittrich - Truyền đô ̣ng điê ̣n thông minh
Nhà xuât ban khoa học và kỹ thuâ ̣t 2002
4. Nguyên Phung Quang - Điều khiên tự đô ̣ng truyền đô ̣ng điê ̣n xoay chiều ba pha
Nhà xuât ban giáo dục 1998
Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
- Thi viết hoặc thi vân đáp.
- Sinh viên phai bao đam các điều kiện theo Quy chế cua Nhà trương và cua Bộ.
Thang điêm : Thang điêm chư A,B,C,D,F.
8
Điêm đánh giá học phần: Z=0,4X+0,6Y.
CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN KHI XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.1.
Khái niệm & phân loại hệ điều chỉnh tự động tru ền động điện
1.1.1. Mục tiêu khi tổng hợp hệ TĐĐCTĐĐ
Đam bao giá tri cua đại lương đươc điều chỉnh theo yêu cầu kỹ thuật (const hoặc var)
không hoặc ít chiu anh hương bơi tác động cua các nhiêu loạn lên hệ.
1.1.2. Cấu trúc chung cua hệ TĐĐCTĐĐ
Sơ đồ câu truc chung cua hệ TĐĐCTĐĐ đươc thê hiện một cách tổng thê trên hinh
1.1, no bao gồm:
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ.
+ Khối tạo tín hiệu cho trước (đặt trước), tín hiệu điều khiên hệ thống, no quyết đinh giá tri
hoặc khoang thay đổi cua đại lương đươc điều chỉnh.
+ Khối đo lương ĐL co chưc năng đo và biến đổi đại lương đươc điều chỉnh sang dạng
(thương là điện áp, xung, số) thuận tiện cho việc so sánh với tín hiệu đặt trước, tưc là phan
ánh trung thực sự biến động cua đại lương đươc điều chỉnh ơ dạng điện áp.
+ Khối so sánh tín hiệu đặt trước với tín hiệu phan hồi tạo ra tín hiệu sai lệch tác động đến bộ
điều khiên R;
+ Chưc năng cua bộ điều chỉnh R là xư lý tín hiệu sai lệch theo luật điều khiên đươc chọn
trước nhăm đam bao tính ổn đinh và chât lương cua hệ thống. Tín hiệu ra cua bộ điều chỉnh R
trực tiếp đưa tới điều khiên bộ biến đổi.
+ Nguồn câp trực tiếp cho đ/cơ M lây tư bộ biến đổi BĐ. Chung co thê là bộ chỉnh lưu co
điều khiên, bộ biến tần (trực tiếp hoặc gián tiếp), bộ biến đổi điện áp xoay chiều, bộ băm
xung điện áp…. Chưc năng cua bộ BĐ là biến đổi dạng năng lương điện sang dạng tương
thích với loại đ/cơ, đồng thơi tín hiệu ra cua no phai chiu tác động cua tín hiệu điều khiên
(mang thông tin điều khiên), no chính là tác động điều chỉnh gưi đến cơ câu điều chỉnh cua
đối tương;
+ Đối tương điều khiên cua hệ - Động cơ truyền động M lai máy san xuât Mx. Động cơ M co
thê là một chiều, không đồng bộ, đồng bộ và các loại đ/cơ bước. Đại lương đươc điều chỉnh
cua no co thê là mômen, dong điện, tốc độ quay, goc quay (vi trí cua rotor)
+ Các nhiêu loạn tác động lên hệ thương là: Mômen can, điện áp nguồn, t0C ….
9
Trong thực tế đê đam bao chât lương cua hệ, thương phai sư dụng một số mạch vong
điều chỉnh, tưc là co tín hiệu phan hồi cua một hay nhiều đại lương cần đươc điều chỉnh trong
hệ. Ngoài ra co thê đưa vào hệ một vài khâu khác như: Mạch lọc; Hạn chế…
1.1.3. Phân loại hệ TĐĐCTĐĐ
- Theo động cơ thực hiện: DC, AC, step motor…
- Theo dạng tín hiệu điều khiên: Analog, Digital & A-D
- Theo thuật điều khiên : Thích nghi, véctơ, mơ, noron hay kết hơp…
- Theo luật thay đổi cua tín hiệu đặt trước: Không đổi, thay đổi tuỳ ý, theo
chương trinh.
- Theo số lương tín hiệu đặt trước (hay theo số mạch vong): 1 hoặc nhiều.
- Theo kiêu sơ đồ câu truc: Kiêu nối câp; Kiêu nối tiếp; Kiêu dung chung bộ
điều khiên cho 2 mạch vong.
1.2. Những vấn đề chung khi thiyt ky hệ điều chỉnh tự động tru ền động điện
Khi thiết kế hệ tự động điều chỉnh TĐĐ cần phai đam bao các yêu cầu đặt ra, cụ thê là:
- Yêu cầu về công nghệ;
- Yêu cầu về chỉ tiêu chât lương ơ chế độ động và tĩnh;
- Yêu cầu về tính kinh tế.
Trong quá trinh thiết kế các hệ tự động điều chỉnh TĐĐ chung ta thương gặp 3 dạng bài
toán tổng hơp hệ:
- Bài toán tổng hơp chưc năng dung trong trương hơp đã biết câu truc và khoang thay
đổi tham số cua bộ điều khiên, cần xác đinh luật điều khiên cua bộ điều chỉnh.
- Bài toán tổng hơp tham số dung trong trương hơp đã biết câu truc và lương tác động
cua tín hiệu vào, cần phai xác đinh tham số cua bộ điều khiên.
- Bài toán tổng hơp câu truc - tham số thực hiện khi biết qui luật biến thiên cua các tín
hiệu vào, ra cua tưng phần tư, cần xác đinh câu truc cua hệ và tham số cua các bộ điều khiên.
* Đê giai quyết 3 bài toán trên, ưng với các hệ khác nhau thi phai sư dụng các phương
pháp khác nhau, ví dụ:
- Đối với hệ đơn gian ta dung phương pháp đặc tính tần số, phương pháp phân bố
nghiệm, phương pháp các hàm chuẩn modul tối ưu hoặc tối ưu đối xưng;
- Đối với hệ phưc tạp ta dung phương pháp không gian trạng thái, dung máy tính số
với các phần mềm chuyên dụng;
- Đối với hệ điều khiên số tuy co đặc thu riêng về mô ta toán học, nhưng phương pháp
tổng hơp hệ về cơ ban cũng như phương pháp tổng hơp hệ liên tục;
- Đối với hệ phi tuyến cần dung phương pháp riếng.
1.3. Tính chính xác cua hệ tđđctđđ
- Với bât kỳ hệ TĐĐCTĐĐ nào cũng đoi hoi: Đại lương đươc điều chỉnh phai bám theo
chính xác tín hiệu điều khiên trong ca chế độ xác lập, tựa xác lập và quá độ, tưc là:
+ Trước tiên hệ phai ổn đinh (chỉ tiêu quan trọng số 1)
+ Sau đo hệ phai đam bao độ chính xác (chỉ tiêu quan trọng số 2).
- Dựa theo cơ sơ nào đê đánh giá tính chính xác?
Tính chính xác đươc đánh giá trên cơ sơ phân tích các sai lệch điều chỉnh, mà chung
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
+ Sự biến thiên cua tín hiệu đặt (cho trước) sẽ gây ra sai lệch trong quá trinh quá độ
và chế độ xác lập. Đôi khi co thê gây mât ổn đinh cho hệ.
10
+ Ma sát tĩnh, khe hơ, sự trôi điêm không, sự già hoá chỉ gây ra sai lệch trong chế độ
xác lập.
- Biết sai lệch phai xư lý ra sao?
Trên cơ sơ phân tích các sai lệch điều chỉnh ta co thê chọn các bộ điều chỉnh, các
mạch bu thích hơp đê nâng cao tính chính xác cua hệ.
1.3.1. Các hệ số sai lệch:
Hình 1.2. Sơ đồ khối a); Các đặc tính quá độ b).
F0(P) Hàm truyền mạch hơ
TM Thiết bi công nghệ
R , r (t) Tín hiệu điều khiên
C , c(t) Tín hiệu ra
E , e = R - C = r-c Sai lệch điều chỉnh
Ni là các nhiêu loạn tác động lên hệ thống
n
C ( p ) F ( p).R ( p ) Fi ( p ).N i ( p )
i 1
F ( p)
F ( p) 0
1 F0 ( p)
F i(p) hàm truyền đối với các nhiêu loạn
Dẫn dăt tư sơ đồ khối đơn gian (Hinh 1.2) và nhận đươc hàm sai lệch điều chỉnh e (t)
= R(t) - C(t) ơ dạng chuỗi :
dR(t )
d 2 R (t )
d i R (t )
dN1 (t )
d i N i (t )
e(t ) C0 R (t ) C1
C2
.......Cn
C0 N 1 N1 (t ) C1N 1
.........CiNi
dt
d 2t
d it
dt
d i (t )
.......... ....... C0 Nn N n (t ) C1Nn
dNn (t )
d i N n (t )
.........CiiNn
A(t )
dt
d i (t )
(1.3)
Trong đo A(t) là giá tri thặng dư co thê coi A(t) ≈0
Khi biết trước R(t) và các nhiêu loạn tác động Ni(t) thi ta co thê xác đinh đươc sai lệch
e(t) nếu tính toán đươc các hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt và theo các nhiêu. Nếu tât ca các hệ
số sai lệch đều băng không, thi hệ thống đam bao chính xác tuyệt đối. Thực tế chung ta chỉ
kiêm soát đươc tín hiệu R(t) và không thê kiêm soát đươc một cách dầy đu và hoàn toàn các
nhiêu loạn Ni. Vi vậy thương quan tâm đến 3 hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt trước:
C0 – Sai lệnh vi trí (thành phần tỷ lệ với R(t);
C1 – Sai lệnh tốc độ (thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 1 cua R(t);
C2 – Sai lệnh gia tốc(thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 2 cua R(t);
11
* Co 2 cách tính các hệ số sai lệch:
a/ Tư hàm truyền Fe(P) đươc suy ra tư (1.3) :
Fe(p) = (C0 + C1p + C2p2 + ...........Cipi )R(p)
Sau đo các hệ số sai lệch điều chỉnh sẽ đươc xác đinh băng cách lây các giới hạn như sau :
C 0 lim p 0 Fe ( p )
1
C1 lim p 0 Fe ( p ) C 0
p
1
C 2 lim p 0 2 Fe ( p ) C 0 C1 p
p
.......... .......... .......... .......... .......... ......
1
C i lim p 0 i Fe ( p )
p
C
k
(1.4);
pk
b/ Tư mối quan hệ giưa hai hàm truyền F e(P) và F(P) đối với tín hiệu đặt ơ dạng tỷ số
giưa 2 đa thưc theo toán tư Laplac:
Fe(P)= E(P)/R(P) = [R(P)-C(P)] / R(P) = 1 – F(P)
thay vào (1.4) và nhận đươc kết qua sau:
C0 = 1 – b0 ; C1 = a1 – C0a1– b1 ; C2 = a2 – C1a1 - C0a2 – b2 …..
Nếu hệ co tât ca các hệ số sai lệch băng không, thi hệ đo sẽ chính xác tuyệt đối.
1.3.2. Các tiêu chuẩn chất lượng đối với sai lệch:
Đê đánh giá một hệ thống TĐĐC co chât lương tốt hay xâu ngươi ta đưa ra một số
tiêu chuẩn đối với các sai lệch sau đây:
1.3.2.1. Tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch (ISE):
T
e
0
2
2
( t )dt e ( t )dt e 2 ( t )dt
0
T
Trong đo ta phai chọn T sao cho với t > T thi thành phần thư 2 cua biêu thưc trên đu nho đến
mưc bo qua. Nếu tích phân trên đạt MIN thi hệ thống sẽ tối ưu.
Đặc điêm cua tiêu chuẩn ISE: Đánh giá các sai lệch lớn rât nặng, coi nhẹ các sai lệch
nho.
Tiêu chuẩn ISE thương đươc dung khi thiết kế hệ co yêu cầu cực tiêu năng lương tiêu
thụ.
1.3.2.2. Tiêu chuẩn tích phân của tích giữa thời gian và trị tuyệt đối của sai lệch (ITAE):
t. e( t ) dt MIN
0
thi hệ đo tối ưu
Đặc điêm cua tiêu chuẩn ITAE: Đánh giá nhẹ các sai lệch lớn ban đầu (vi thơi gian tồn tại rât
ngăn), con các sai lệch nho xuât hiện trong suốt quá trinh tiếp sau thi bi đánh giá rât nặng.
1.3.2.3. Tiêu chuẩn tích phân của tích giữa thời gian với bình phương của sai lệch (ITSE):
t.e
2
( t )dt
0
Tiêu chuẩn này co kết luận tương tự tiêu chuẩn ITAE.
1.3.2.4. Ảnh hưởng của dạng ( luật thay đổi) tín hiệu đặt R(t) đến sai lệch e(t)
a/ Hệ bậc không - Hệ hưu sai
12
m
m
K(1 Tj' P)
F0 (p)
j1
n
(1 Ti P)
i 1
K (1 Tj' P)
→ F(p)
j1
n
m
i 1
j1
(1 Ti P) K(1 Tj'P)
K
b1P b 2 P 2
1 K
1 a1P a 2 P 2
là hàm truyền hệ kín với phan hồi đơn vi. Như vậy hệ số sai lệch vi trí cua hệ bậc không sẽ
K
1
0 . Vi vậy hệ hưu sai. Đê giam sai lệch tĩnh cần phai tăng
là: c0 a 0 b0 1
1 K 1 K
K.
b/ Hệ vô sai câp 1- Hệ bậc 1
c/ Hệ vô sai câp 2- Hệ bậc 2
1.3.3. Bù sai lệch tĩnh e∞ ở hệ hữu sai
Hệ rơi vào trạng thái hưu sai khi:
- Hàm truyền hệ hơ F0(P) co dạng hưu sai bậc không (đã xét ơ 1.3.2.4a)
- K cua hệ bi suy giam dưới mưc yêu cầu;
- Ki cua phần tư thư i nào đo trong mạch chính cua hệ sớm bi bão hoà.
Vân đề cần giai quyết là băng cách nào đê hệ bậc không co sai số trơ thành hệ vô sai ? Co thê
giai quyết vân đề theo hướng tăng K cua hệ đến giá tri yêu cầu (băng cách tăng K cua phần tư
trong mạch chính cua sơ đồ câu truc; Hoặc giam K cua khâu phẩn hồi). Kết qua cua
(1.3.2.4.a/) đã khẳng đinh hệ hưu sai với phan hồi đơn vi. Do vậy ta co thê tính chọn lại mạch
phan hồi (Chăc chăn hệ số phan hồi phai nho hơn 1).
Cách tiến hành:
- Gia đinh hệ số phan hồi là Kz ;
- Tính hàm truyền hệ kín F(P);
- Lập biêu thưc cua hệ sai lệch vi trí C0 ;
- Tính Kz tư điều kiện C0 = 0.
Kết qua Kz = 1 - 1/K . Như vậy ngoài phan hồi đơn vi con co thêm phan hồi dương
1/K, nhơ no mà hệ trơ thành vô sai.
Một cách tương tự ta cũng xác đinh đươc quan hệ cua các hăng số thơi gian đê hệ số
sai lệch tốc độ cũng triệt tiêu, băng cách :
Xuât phát tư điều kiện: b1=a1 (khi C0 đã băng 0);
-
Thay Kz = 1 - 1/K vào biêu thưc vưa nhận đươc tính ra Ti’
=Ti .
* Lưu ý: Về sai lệch ơ chế độ xác lập (khi hệ đam bao chính xác tuyệt đối C( ∞)=R(∞)=K1)
trong 2 trương hơp:
+ Với hệ co phan hồi đơn vi thi E(∞)=0;
+ Với hệ co phan hồi thực tế thi E(∞)= K1/K ≠ 0 –Luôn tồn tại sai lệch cần thiết.
1.3.4. Bù sai lệch vị trí, sai lệch tốc độ và gia tốc ở hệ vô sai cấp 1
+ Mục đích phai tim hàm truyền khâu phan hồi (hoặc khâu hiệu chỉnh) đê hệ không co sai
lệch, tưc là đê C0=C1=C2=0.
+ Cách tiến hành tương tự 1.3.3.
Các phương pháp bu to ra khá đơn gian trong tính toán (lý thuyết). Song trong một số
trương hơp cụ thê co thê gặp kho khăn trong giai pháp kỹ thuật (thực tế).
1.4. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh kiểu nối cấp
1.4.1. Khái niệm mạch vong điều chỉnh kiêu nối câp:
* Thông thương các hệ TĐĐCTĐĐ co câu truc kiêu nối câp (hinh 1.10):
- Hệ co bao nhiêu bộ điều khiên thi co bây nhiêu mạch vong bao nhau;
13
- Tín hiệu ra cua bộ ĐC vong ngoài sẽ là tín hiệu đặt trước cua vong trong tiếp theo.
* Trinh tự tổng hơp các bộ ĐC cua hệ đươc thực hiện tư vong trong cung trơ ra. Sau
khi đã tổng hơp xong vong trong cung thi ta hoàn toàn co thê thay no băng khâu co hàm
truyền tương ưng với FMC hoặc FDX (tuỳ theo sự lựa chọn tiêu chuẩn đê tổng hơp), mà trong
đo hăng số thơi gian và các thông số khác đã đươc xác đinh. Đến đây ta lại tổng hơp mạch
vong tiếp theo, cư như thế một cách tương tự cho đến hết .
* Đê tổng hơp các bộ ĐC cua hệ TĐĐCTĐĐ ta thương dung các phương pháp hàm
chuẩn tối ưu: - Hàm theo tiêu chuẩn môdul tối ưu;
- Hàm theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng;
* Kết qua cua việc tổng hơp mạch vong điều chỉnh là tim ra luật điều khiên cua bộ
ĐC (thương co dạng PID) và các thông số cua no, trong đo:
- Luật P cho tín hiệu ra tỷ lệ thuận với tín hiệu vào (sai lệch E(P)) qua hệ số K P – Đây
là tín hiệu quan trọng, vi no đam bao tính tác động nhanh và độ chính xác cua hệ.
- Luật D cho tín hiệu ra tỷ lệ với vi phân theo thơi gian cua tín hiệu vào. Nhơ co sự
thay đổi dâu cua tín hiệu ra khi tín hiệu sai lệch co sự đổi chiều biến thiên mà no hỗ trơ cho
tín hiệu tỷ lệ khi e(t) tăng, làm suy giam tín hiệu tỷ lệ khi e(t) giam. Vi thế hệ sẽ tác động
nhanh, nhưng không làm tăng độ quá chỉnh cũng như số lần giao động.
- Luật I cho tín hiệu ra tỷ lệ với tích phân theo thơi gian cua tín hiệu vào, no co ý
nghĩa khi sai lệch rât nho (trong vung không nhạy) đến mưc mà luật P không xư lý đươc,
cũng như sự biến thiên cua no rât chậm mà luật D không cam nhận đươc. Luật I đam bao độ
chính xác tĩnh cua hệ.
* Đê đơn gian câu truc cua bộ ĐC trong hệ truyền động điện, cần thiết phai giam câp
hàm truyền F0(P) cua mạch hơ (khi co thê) băng cách bo qua các hăng số thơi gian rât nho
(dưới 1ms), hoặc thay thế băng thơi gian tổng tương đương đối với các thơi gian nho (vài
chục ms). Đối với thơi gian đươc coi là lớn (tư 0,1 s trơ lên) phai giư nguyên.
* Nếu hệ đươc tổng hơp theo tiêu chuẩn nào thi hàm truyền hệ kín sau tổng hơp sẽ co
dạng hàm truyền cua tiêu chuẩn đo.
1.4.2. Tổng hơp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn môdul tối ưu
1.4.2.1. Giới thiệu tiêu chuẩn Modul tối ưu
* Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn Modul tối ưu co dạng sau:
1
FMC ( P)
(1.12)
1 2 P 2 2 P 2
* Dạng đặc tính tần số đối với hệ kín thi khi thi F(j) 0
khi 0 (dai tần thâp) thi F(j) 1
* Dạng đặc tính quá độ: +Độ quá chỉnh 4,3%
+Đặc tính quá độ đi qua giá tri đặt 1 khi t=4,7 và 8,4
* Đặc điêm: +Tiêu chuẩn này cho phép hiệu chỉnh lại đặc tính tần số ơ vung thâp và trung
binh.
+ Không đam bao trước đươc tính ổn đinh cua hệ khi sư dụng tiêu chuẩn này.
Do đo sau khi ưng dụng tiêu chuẩn modul tối ưu phai kiêm tra lại tính ổn đinh cua hệ.
* Các bước tiền hành tổng hơp:
+ Tính hàm truyền cua đối tương mơ rộng - hệ hơ S0(p);
+ Đưa vào hệ khâu ĐC co hàm truyền chưa biết R(p);
+ Tính hàm truyền hệ kín F(p) và gán no băng vế phai cua FMC(p)
+ Suy ra dạng hàm truyền R(p), tưc là xác đinh luật điều khiên cua bộ ĐC
1
R ( p)
(1.13)
1
S0 ( p) FMC
( p) 1
+ Tính các tham số cua bộ ĐC theo các thông số cua S0(p).
1.4.2.2. Áp dụng FMC tổng hợp một số hệ
14
Ví dụ 1:Ta xét tư một hệ hơ co hàm truyền dạng tổng quát sau ưng với 3 trương hơp
cụ thê:
S0 ( p )
K
(1.14)
u
(1 Ti P)
i 1
a/ Trương hơp u=2 ta co hệ hưu sai- Hệ bậc không:
S0 ( p )
K
(1 T1 P)(1 T2 P)
(1.15)
Cho hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0(p) với T2>T1, Cần xác đinh R(p) cho phép bu
đươc hăng số thơi gian lớn T2. Kết qua R(p) co câu truc PI.
b/ Trương hơp các hăng số thơi gian Ti đều nho (hàm truyền nguyên dạng 1.14)
Với các Ti đều là các hăng số thơi gian nho, khi này ta co thê thay T s=Ti tưc là bo qua
các thành phần vô cung bé bậc cao cua toán tư P. Kết qua R(p) co câu truc I.
c/Trương hơp co thê chia thành 2 nhom hăng số thơi gian lớn và nho.
Khi đo hàm truyền hệ hơ đươc viết dưới dạng sau:
S0 (p)
K
2
(1.16)
u
(1 T P)(1 T P)
K
K 1
i
i 1
Với các hăng số Tk > Ti. Kết qua R(p) co câu truc PID.
Ví dụ 2:Ta xét tư một hệ hơ co hàm truyền dạng tổng quát sau ưng với 2 trương hơp
cụ thê:
S0 (p)
K
(1.17)
u
P(1 Ti P)
i 1
d/Trương hơp các hăng số thơi gian Ti đều nho (hàm truyền nguyên dạng 1.17)
Khi này ta co thê viết lại dạng hàm hệ hơ nhưng bo qua các thành phần vô cung bé
bậc cao cua toán tư P:
S0 (p)
K
u
P(1 Ti P)
K
P(1 Ts P)
(1.18.a)
i 1
với Ts= Ti . Kết qua R(p) co câu truc P: R(p)=1/ 2KTs
e/ Trương hơp co một hăng số thơi gian lớn hơn nhiều các Ti con lại:
Khi này ta tách riêng thành phần chưa hăng số thơi gian lớn ra ngoài dâu tích, bây giơ
hàm truyền co dạng sau:
S0 (p)
K
u
(1.18.b)
P(1 TP)(1 Ti P)
i 1
Trong đo T là hăng số thơi gian lớn. Kết qua R(p) co câu truc PD.
Kết luận: + Các hệ hơ co dạng hàm tổng quát giống nhau, nhưng co số lương hăng số thơi
gian khác nhau hoặc tương quan giưa chung co chênh lệch thi bộ ĐC sẽ co luật điều khiên
khác nhau (xem kết qua a,b,c và d,e).
+ Trong trương hơp hăng số thơi gian rât nho thi ta co thê bo qua thành phần
bậc 2 cua P trong FMC(p), tưc là:
1
1
FMC ( P)
(1.19)
2
2
1 2 P 2 P
1 2 P
Khi đo đặc tính quá độ cua hệ kín co dạng quán tính (không co giao động).
15
1.4.3. Tổng hơp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng
1.43.1. Giới thiệu tiêu chuẩn tối ưu đối xứng
* Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn Modul tối ưu co dạng sau:
1 4 P
FDX (P)
1 4 P 82 P 2 83 P 3
(1.20)
* Dạng đặc tính quá độ: +Độ quá chỉnh 43,4% tại thơi điêm khoang 7
+ Đặc tính quá độ đi qua giá tri đặt 1 khi t=3,1 và 11,4;
+ Xác lập sau 16,5 với 2 lần giao động.
* Đặc điêm: +Các hệ số cua hàm truyền thoa mãn điều kiện:
a 12 2a 0 a 2 0
2
a 2 2a 1a 3 0
1.21
+ Vi hệ hàm kín co C 0=0 và C1=0 nên đam bao trước đươc tính ổn đinh cua hệ
khi sư dụng tiêu chuẩn này. Nhơ đo mà tiêu chuẩn này đươc áp dụng đê tổng hơp bộ điều
khiên cho hệ co yêu cầu vô sai câp cao, cũng như bộ điều khiên theo quan điêm nhiêu loạn.
+ Vi co mặt cua khâu vi phân 4 trên tư số cua FDX(p) đã gây ra độ quá chỉnh
lớn cho hệ. Đê giam độ quá chỉnh ta co thê đưa thêm khâu quán tính bậc nhât với hăng số
thơi gian đung băng 4 đặt trước mạch so sánh. Khi đo đặc tính quá độ đươc cai thiện (độ
quá chỉnh giam con 8,1%, chỉ giao động 1 lần và sớm ổn đinh- sau 13,3 ).
* Các bước tiến hành tổng hơp:
- Phương pháp chính tăc (tương tự theo tiêu chuẩn modul tối ưu):
+ Tính hàm truyền cua đối tương mơ rộng - hệ hơ S0(p);
+ Đưa vào hệ khâu ĐC co hàm truyền chưa biết R(p);
+ Tính hàm truyền hệ kín S(p) và gán no băng vế phai cua FDX(p)
+ Suy ra dạng hàm truyền R(p), tưc là xác đinh luật điều khiên cua bộ ĐC
1
R ( p)
(1.22)
1
S0 (p) FDX
(p) 1
+ Tính các tham số cua bộ ĐC theo các thông số cua S0(p).
- Phương pháp không chính tăc:
+ Tư hàm truyền S0(p) đã đươc xác đinh,;
+ Nếu biết trước luật điều khiên cua R(p) (theo kinh nghiệm hoặc đươc tư vân), thi ta
gán cho no 1 biêu thưc (phu hơp với luật điều khiên đã biết) co chưa các tham số cần xác
đinh;
+ Tư S0(p) và R(p) tim đươc hàm truyền hệ kín F(p) (ơ dạng tỷ số cua hai đa thưc);
+ Kiêm tra tính tương đồng giưa F(p) với F DX(p). Nếu không co sự tương đồng (theo
1.21 và a1=b1) thi phai chọn lại luật điều khiên cua R(p);
+ Xác đinh đươc các biêu thưc cua ai tư F(p), thay chung vào (1.21);
+Tư các biêu thưc vưa nhận đươc, dê dàng xác đinh các tham số cua R(p).
1.4.3.2. Áp dụng FDX tổng hợp một số hệ
a/ Xét hệ hơ co hàm truyền dạng vô sai câp 1 (u=1)
S0 ( p )
K
u
TP (1 Ti P)
K
TP(1 Ts P)
(1.23)
i 1
Áp dụng công thưc 1.22 ta tim đươc bộ ĐC kiêu PI.
b/Trương hơp hàm truyền hệ hơ co chưa khâu quán tính thư 2 (u=2)
S0 (p)
K
u
TP (1 Ti P)
K
TP (1 T1P)(1 T2 P)
(1.24)
i 1
Áp dụng công thưc 1.22 ta tim đươc bộ ĐC kiêu PID.
16
c/ Trương hơp hàm truyền hệ hơ co dạng vô sai câp 2
2
K (1 Tj' P)
K (1 Ts' P)
S0 (p)
2
(1.25)
2
P
(
1
T
P
)
s
P (1 Ti P)
j1
3
i 1
Áp dụng công thưc 1.22 ta tim đươc bộ ĐC kiêu P.
d/ Trương hơp hệ hưu sai co khâu quán tính lớn với T>>T s khi đo trong vung tần số trung
binh ta co thê coi gần đung như sau:
S0 ( p )
K
K
(1 TP )(1 Ts P)
TP (1 Ts P)
(1.26)
Bây giơ no co dạng 1.23 nên bộ ĐC sẽ là kiêu PI.
1.4.4. Kết luận chung
- Tư hàm hệ hơ cho trước, nếu tổng hơp hệ theo tiêu chuẩn khác nhau sẽ đưa ra các bộ
ĐC co luật điều khiên và các thông số khác nhau.
- Trên đây ta đã tổng hơp hệ với phan hồi đơn vi, nhưng với phan hồi thực tế thi sai
lệch sẽ tồn tại khác không (kê ca khi hệ xác lập với độ chính xác tuyệt đối).
- Việc chọn tiêu chuẩn nào đê tiến hành tổng hơp hệ đươc căn cư theo yêu cầu chât
lương đặt ra, dạng tín hiệu đặt trước, cũng như anh hương cua nhiêu (xem 1.4.5).
1.4.5. Ảnh hương cua nhiêu đến hệ đươc tổng hơp theo FMC ,FDX.
Đê giup cho việc lựa chọn tiêu chuẩn modul tối ưu hay tối ưu đối xưng, ta so sánh quá
trinh phan ưng cua hệ (sau khi tổng hơp theo FMC và FDX) đối với tác động cua nhiêu.
Đê đơn gian ta sư dụng lại kết qua tổng hơp (ơ 1.4.2 và 1.4.3) hệ hơ hưu sai co 2 khâu
quán tính với hăng số thơi gian chênh lệch lớn (Hinh 1.14). Như đã xét ơ trên, vi T>>T s ta co
thê coi gần đung hệ hơ co S0(p) gần đung là hệ vô sai câp 1 (1.25).
a/ Khi tổng hơp hệ theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng thi bộ ĐC là khâu PI co dạng:
R (p)
T(1 4Ts P)
8KTs2 P
(1.27)
Hình 1-14. Sơ đồ cấu trúc của hệ có xét đến tác động của nhiễu.
Hàm truyền cua hệ theo nhiêu sẽ là:
X(p)
S0 (p)
R(p)S0 (p)
1
F(p)
N(p)
1 R(p)S0 (p)
R(p) 1 R(p)S0 (p)
R(p)
hay
X(p)
K
.
N(p)
T
8Ts2P
8T
T
1 4Ts 1 s P 1 s 8Ts2P 2 8Ts3P3
T
T
(1.28).
b/ Khi tổng hơp hệ theo tiêu chuẩn modul tối ưu thi bộ ĐC là khâu PI co dạng:
R ( p)
1 TP
2KTs P
(1.29)
Hàm truyền cua hệ theo nhiêu sẽ là:
17
X(p)
=N(p)
2KTs P
T
T 2 2
2 3
1+ 2Ts 1 +
P + 1 + 2Ts P + 2TTs P
2Ts
Ts
2KTs P
1
=×
(1.30).
(1+ TP) 1 + 2Ts P + 2Ts2P 2
Đặc tính quá độ cua lương ra khi chiu tác động cua nhiêu đươc giới thiệu trên hinh 115 (a và b). Qua so sánh trên đặc tính ta nhận thây: Nếu tỷ số T/T s lớn thi nên tổng hơp hệ
theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng, vi tuy cung độ quá chỉnh nhưng tốc độ suy giam cua đại
lương đươc điều chỉnh nhanh hơn và cho phép rut ngăn thơi gian quá độ. Nhưng khi tỷ số
T/Ts nho thi nên tổng hơp theo tiêu chuẩn môdul tối ưu.
1.5. Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh số cua TDD
Các máy tính sô cũng như các hệ thông vXL khác đươc ưng dụng trong việc điều khiên
logic TDD và xây dựng các bộ điều chỉnh . Việc dung các bộ điều khiên số ưu việt hơn hẳn
các bộ điều khiên tương tự về tính mềm dẻo khi cần thay đổi câu truc và tham số cua hệ
thống tự động , độ chính xác cao . Tuy nhiên khâu đầu tiên cần phai làm là việc số hoa tín
hiệu .
1.5.1 . Số hóa các tín hiệu
1.5.1.1. Lương tư hoa các tín hiệu
Lương tư hoa tín hiệu xay ra khi nhập dư liệu vào máy tính , xư lý tín hiệu và đưa dư liệu
tư trong máy ra . Lương tư hoa dư liệu đưa vào máy tính đươc thực hiện băng bộ chuyên
đổi A/D . Dung lương số N ym biêu diên đại lương liên tục y(t) đươc cho bơi độ dài tư n tưc
là tổng đại số các bít cua chuyên đổi A/D ( trư bít dâu )
Nym = 2n -1
Trong đo Ym là giá tri cực đại cua đại lương y(t) . Đơn vi cua việc số hoa đại lương y(t) sẽ
là
Δy = Ym/Nym
Giá tri băng số cua tín hiệu Ny ơ đầu ra cua bộ chuyên đổi A/D đươc xác đinh tư biêu thưc
Y = NyΔy +δy
1.5.1.2.Phạm vi biêu diên số và hạn chế lương ra
Máy tính xư lý các tín hiệu số trong khoang thơi gian xác đinh và hai lần lây mẫu thi thông
tin chưa trong tín hiệu bi mât gây kho khăn cho hoạt động cua hệ thống , vi vậy nếu giư
nguyên độ nhạy cua máy với các thay đổi thông số cua đối tương thi hệ điều chỉnh số chậm
hơn so với hệ tương tự tương đương .
Tần số lây mẫu là một thông số quan trọng , quyết đinh tính chât cau mạch điều chỉnh số .
Thực hiện điều này băng các chọn chu kỳ lây mẫu T băng K lần nho hơn so với hăng số thơi
gian thay thế Tr cua mạch vong kín .
T=Tr / K
Hăng số thơi gian thay thế đươc xác đinh giống như trong qua trinh tổng hơp các mạch vong
điều chỉnh liên tục và co bổ sung chu kỳ lây mẫu
18
T
Tr (2 4)( )
2
Trong đo là tổng các hăng số thơi gian không đươc bu cua đối tương khi tổng hơp luạt
điều chỉnh số . Đê việc lây mẫu không anh hương nhiều tới đặc tính động cua hệ thống ta nên
chọn T nghĩa là hệ số K (3 6)
Câu truc các mạch vong điều chỉnh truyền động điện thương co dạng nối câp trong đo mạch
vong điều chỉnh co chu kỳ lây mẫu ngăn nhât là mạch vong xác đinh trực tiếp tín hiệu điều
khiên các bộ biến đổi và đo thương là các mạch vong điều chỉnh dong điện . Trong trương
hơp bộ biến đổi Thyristor đươc điều khiên theo nguyên tăc chiếu đưng thi tín hiệu điều khiên
phai xuât hiện M lần trong chu kỳ Tb cua bộ biến đổi
T
T b
M
1
Tb
m. f
Do vậy đoi hoi thiết bi tính phai co tốc độ cao . Do tính chât cua các thiristor mà co thê điều
khiên số trực tiếp chung ( băng các thiết bi phân phối xung số ) . Trong trương hơp này thơi
gian lây mẫu cua bộ điều chỉnh dong điện sẽ băng chu kỳ điều khiên cua bộ biến đổi .
Chu kỳ lây mẫu cua các mạch vong tốc độ , mạch vong vi trí thương đươc chọn dài hơn chu
kỳ lây mẫu cua mạch vong dong điện , do tín hiệu ơ các mạch vong sau biến thiên chậm hơn
1
2
3
4
CÂU HOI ĐN TẬP CHƯƠNG 1
Trinh bày về tiêu chuẩn môdun tối ưu.
Trinh bày về tiêu chuẩn tối ưu đối xưng.
Trinh bày về các hệ số sai lệch và các tiêu chuẩn sai lệch.
Trinh bày về vân đề bu sai lệch
Tổng hơp hệ co hàm truyền cua đối tương mơ rộng So(P) là khâu hưu sai bậc không
S 0 ( p)
5
6
K
(1 T1 P)(1 T2 P)
với T2>T1, theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
Tổng hơp hệ co hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0(p)
K
S 0 ( p) 2
u
(1 TK P) (1 Ti P)
K 1
7
i 1
Với các hăng số TK > Ti , theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
Tổng hơp hệ co hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0(p)
K
K
S 0 ( p) u
P(1 Ts P)
P (1 Ti P)
i 1
với Ts= Ti , theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
Tổng hơp hệ co hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0(p)
8
S0 ( p )
K
u
(1.18)
P(1 TP ) (1 Ti P)
i 1
9
Trong đo T là hăng số thơi gian lớn , theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
Tổng hơp hệ co hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0(p)
19
S0 ( p)
K
u
(1 Ti P)
i 1
với các hăng số thơi gian Ti đều nho, theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
Tổng hơp hệ hơ co hàm truyền dạng vô sai câp 1 (u=1)
10
S 0 ( p)
K
u
TP (1 Ti P)
K
TP (1 Ts P)
i 1
với T>>Ti , theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng.
Tổng hơp hệ hơ co chưa khâu quán tính thư 2 (u=2)
11
S 0 ( p)
K
u
TP (1 Ti P)
K
TP(1 T1P)(1 T2 P)
i 1
Tổng hơp hệ hơ co dạng vô sai câp 2 theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng.
2
12
K (1 Tj' P)
K (1 Ts' P)
S 0 ( p) 3
2
2
P (1 Ti P) P (1 Ts P)
j1
i 1
CHƯƠNG 2 : ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐĐ̣NG TRUYỀN ĐĐ̣NG ĐIỆN ĐĐ̣NG CƠ MĐ̣T CHIỀU
2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện
2.1.1 Khái niê ̣m mạch vong điều chỉnh dong điê ̣n
Trong các hệ thống truyền động tự động cũng như các hệ châp hành thi mạch vong điều
chỉnh dong điện là mạch vong cơ ban. Bơi vi trong hệ thống truyền động một chiều và xoay
chiều mạch vong điều chỉnh dong điện thực hiện các chưc năng cơ ban sau:
- Trực tiếp hoặc gián tiếp, xác đinh momen kéo cua động cơ;
- Ngoài ra con co chưc năng điều chỉnh gia tốc;
- Bao vệ và khống chế dong khơi động.
Về lý thuyết co thê đưa ra 3 dạng sơ đồ câu truc cua mạch vong điều chỉnh dong điện
như hinh 2.1
20
Hình 2.1. Các cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện.
Ta dung bộ điều chỉnh tốc độ hoặc điện áp R co dạng bộ khuếch đại tổng về mạch phan
hồi dong điện phi tuyến P. Khi tín hiệu dong điện chưa đu đê khâu phi tuyến ra khoi vung
kém nhạy thi bộ điều chỉnh làm việc như bộ điều chỉnh tốc độ hay điện áp mà không co sự
tham gia cua mạch phan hồi dong điện. Khi dong điện đu lớn khâu P sẽ làm việc ơ vung
tuyến tính cua đặc tính và phát huy tác dụng hạn chế dong cua bộ điều chỉnh R (hinh 2.1.a).
Câu truc thư hai về mạch vong dong điện đươc mô ta trên hinh 2.1.b, với hai mạch
vong với hai bộ điều chỉnh riêng biệt R1, R2. Trong đo, R2 là bộ điều chỉnh dong điện với giá
tri đặt là Uiđ. Câu truc này cho phép điều khiên độc lập tưng vong.
Câu truc điều chỉnh dong điện đươc sư dụng rộng rãi nhât trong truyền động điện tự
động đươc mô ta trên hinh 2.1.c – Đo là câu truc nối câp. Trong đo, R i là bộ điều chỉnh dong
điện, R là bộ điều chỉnh tốc độ. Mỗi mạch vong co bộ điều chỉnh riêng và co thê đươc tổng
hơp theo các tiêu chuẩn riêng.
2.1.2. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sđđ cua động cơ
E
Sơ đồ khối cua mạch vong điều chỉnh dong điện (hinh 2.2):
Uiđ
1
1 Tf P
-Ui
F
Ri
Kcl
1/ R u
1 Tu P
I
Ki
1 Ti P Si
Hình 2.2. sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh dòng điện.
Trong đo,
- F là mạch lọc tín hiệu.
- Ri là bộ điều chỉnh dong điện.
- Si là xenxơ dong điện.
Xenxơ dong điện co thê thực hiện các biến dong ơ mạch xoay chiều hoặc băng điện trơ
sun, hoặc các mạch đo cách ly trong mạch một chiều.
21
- Tf, Tđk, Tvo, Tư, Ti - các hăng số thơi gian cua mạch lọc, mạch điều khiên chỉnh lưu, sự
chuyên mạch chỉnh lưu, phần ưng và xenxơ dong điện.
- Rư : điện trơ mạch phần ưng.
- Kcl : Hệ số khuếch đại cua chỉnh lưu.
Trong trương hơp hệ thống truyền động điện co hăng số thơi gian cơ học lớn hơn rât
nhiều so với hăng số thơi gian điện tư cua mạch phần ưng thi ta co thê coi sưc điện động cua
động cơ không anh hương đến quá trinh điều chỉnh cua mạch vong dong điện (tưc là coi E
= 0).
Dựa theo sơ đồ hinh 2.2 ta tim đươc hàm truyền cua đối tương mơ rộng S0i(P), sau đo
lựa chọn tiêu chuẩn tổng hơp hệ đê tính chọn bộ điều khiên Ri(P).
Khi tổng hơp hệ cần chu ý: các hăng số Tf, Tđk, Tvo, Ti rât nho so với Tư nên đặt Ts = Tf + Tđk
+ Tvo + Ti và chọn = Ts.
Nếu tổng hơp mạch vong dong điện theo tiêu chuẩn Môdul tối ưu ta co :
(1 Tu P)R u
R i ( P)
(2.1).
2TS PK cl K i
Vậy bộ điều chỉnh dong là khâu tỷ lệ tích phân PI. Khi đo hàm truyền cua mạch vong
điều chỉnh dong điện co dạng sau:
I( P )
1
1
Fi ( P)
.
(2.2).
U id ( P) K i 1 TS P TS2 P 2
Trong trương hơp tổng hơp mạch vong dong điện theo tiêu chuẩn tối ưu đối xưng, thi
bộ điều chỉnh Ri(P) cũng là khâu PI co dạng sau:
(1 Tu P)R u
R i ( P)
(2.3).
4TS PK cl K i
2.1.3. Tổng hơp mạch vong dong điện khi tính đến sđđ cua động cơ
Khi bổ sung phan hồi ssđ vào sơ đồ hinh 2.2, thi ta nhận đươc sơ đồ mạch điều chỉnh
dong điện co tính đến ssđ cua động cơ (Hinh 2.3.a). Trước khi tổng hơp cần phai đưa sơ đồ
hinh 2.3.a về dạng thu gọn (Hinh 2.3.b) băng cách: - Tim hàm truyền cua dong phần ưng I(P)
theo điện áp phần ưng Uư(P) và mômen can Mc(P) tư sơ đồ câu truc (Hinh 2.3.a);
22
- Xem thêm -
.DOC 
84 
128 
107 
