Điều chỉnh dòng điện và tốc độ trong hệ truyền động Thiristor-động cơ

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều chỉnh dòng điện và tốc độ trong hệ truyền động Thiristor-động cơNguyễn Thị Thu HiềnTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ86(10): 33 - 37ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘTRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG THIRISTOR-ĐỘNG CƠNguyễn Thị Thu Hiền*Trường ĐH CNTT&TT - Đại học Thái NguyênTÓM TẮTHiện nay các hệ thống truyền động một chiều kiểu Thiristor-Động cơ (T-Đ) đang được ứng dụngrộng rãi do chúng đảm bảo các chỉ tiêu tĩnh và động của hệ thống và dễ dàng thực hiện các truyềnđộng có công suất lớn đồng thời có tính bền vững cao. Bài báo này trình bày cách phân tích tổnghợp hệ truyền động T-Đ với hai mạch vòng điều khiển dùng bộ điều khiển PID. Kết quả của việckhảo sát và đánh giá thiết kế qua mô phỏng dùng Matlab -Simulink cho thấy được chất lượng thựctrạng của hệ thống và hướng nâng cao chất lượng của hệ bằng cách đưa thêm vào bộ điều khiểnmờ 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, mạchvòng phản hồi.ĐẶT VẤN ĐỀNgày nay trong các hệ thống điều khiển đặcbiệt là các hệ điều khiển Rôbốt công suất lớn,thì hệ truyền động một chiều kiểu T-Đ đangngày càng được ứng dụng rộng rãi vì chúngđảm bảo tốt các chỉ tiêu tĩnh và động của hệthống, dễ dàng thực hiện các truyền động cócông suất lớn và tính bền vững cao. Việcphân tích và tổng hợp thành công các hệthống này có ý nghĩa khoa học và thực tiễnlớn vì đây là hệ thống cơ bản trên nhiều dâytruyền sản xuất cụ thể. Trên cơ sở của việctổng hợp và mô phỏng với bộ điều khiển PIDkinh điển, việc phát triển phối hợp điều khiểnmờ để tạo ra bộ mờ lai (Hybrid Fuzzy) nhằmnâng cao chất lượng hệ truyền động sẵn có làhướng phát triển có nhiều tiềm năng.PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP TRUYỀNĐỘNG.[1], [2], [3]Đối với hệ truyền động T – Đ việc điều chỉnhcác thông số đầu vào hệ được thực hiện để thuđược các đặc tính đầu ra sao cho phù hợp vớiyêu cầu của công nghệ. Để điều chỉnh đượccác thông số vào hệ thống thì động cơ thườngđược thiết kế với hai mạch vòng phản hồitrong nhằm để ổn định dòng điện kích từ,mạch vòng phản hồi ngoài là mạch vòng phảnTel: 0972208032, Email: nthienedu@gmail.comSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênhồi âm tốc độ để ổn định tốc độ. Ví dụ trongtrường hợp trục cán làm việc ở chế độ cán cóphụ tải nặng, mômen cản biến thiên liên tục,cần phải đảm bảo cho mômen động cơ đủ lớnthắng được mômen cản, hay nói cách khácvới truyền động này cần ưu tiên đến mômenđộng cơ. Khi tải biến thiên, hệ truyền độngcần đưa thêm mạch vòng phản hồi dòng điện- mạch vòng này gọi là mạch vòng bù dòngđiện phần ứng. Ở đây ta xét sơ đồ cấu trúcchung của hệ điều khiển gồm có hai mạchvòng như trong hình 1.Hình 2. Sơ đồ hàm truyền đạt của hệ T - Đ mộtchiều với hai mạch vòng điều khiểnTrong 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 haimạch vòng âm tốc độ và âm dòng điện làhai mạch vòng quen biết. Quá trình tổnghợp hệ thống được thực hiện từ mạch vòngtrong ra đến mạch vòng ngoài. Kết quả tổng33http://www.lrc-tnu.edu.vnNguyễn Thị Thu HiềnTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆhợp mỗi mạch vòng sẽ chọn được bộ điềuchỉnh thích hợp.Tổng hợp mạch vòng dòng điệnSơ đồ cấu trúc thu gọn của mạch sức điệnđộng như hình 3.Hình 3. Sơ đồ thu gọn mạch vòng dòng điệnTrong bài báo này tiến hành tổng hợp mạchvòng dòng điện theo tiêu chuẩn tối ưu modulđể tìm hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điệnTa có:U(P)K.K/RicliS(1)OiU(P)(1T.P).(1T.P).(1T.P).(1T.P)dkdkVUi86(10): 33 - 371k.kR(7)cli/.2.τp.(1τ.p)σσ(1pT)(1p.T)si11uRP)i(Chọn    min (Tư ,Tsi ) = TsiVậy ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh dòngđiện Ri(p) tính được như sau:1P.TR.T1uR(P) u .(1)iT2.T.K.KP.Tisicliu2.P.K.K.scliR(8)Ri(P) là khâu tỷ lệ – tích phân (PI).Tổng hợp mạch vòng tốc độSơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ nhưhình vẽ 4.Trong đó: Tđk: là hằng số thời gian của mạchđiều khiểnTi : là hệ số thời gian của sensơ dòng điệnTư : là hệ số thời gian điện từ của mạch phần ứngTv : là hệ số thời gian của động cơ điều khiểnKi: điện trở của sensơThay: Ti = Tđk +Tv +Ti ...