Điều chỉnh Mômen trong dây chuyển cán nóng liên tục

Việc phân tích và tổng hợp thành công hệ truyền động sẽ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, vì đây là hệ thống chưa được khảo sát cụ thể. Trong khi đó, ngoài thực tế đang được sử dụng. Trên cơ sở của việc tổng hợp và mô phỏng với bộ điều khiển PID kinh điển, nghiên cứu điều khiển mờ để tạo ra bộ mờ lai nhằm nâng cao chất lượng hệ truyền động sẵn có.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều chỉnh Mômen trong dây chuyển cán nóng liên tụcTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ51(3): 3 - 73 - 2009ĐIỀU CHỈNH MÔMEN TRONG DÂY CHUYỀN CÁN NÓNG LIÊN TỤCVõ Quang Lạp - Trương Thị Quỳnh Như (Trường ĐH Kĩ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên)1. Đặt vấn đềHiện tại, ở nước ta có nhiều dây chuyền cán nóng liên tục dùng để cán thép xây dựng.Một trục cán được truyền động bằng một động cơ cho hai giai đoạn của công nghệ: Cán thô điềuchỉnh công suất, cán tinh điều chỉnh mômen trong quá trình điều chỉnh tốc độ. Hệ truyền độngđược sử dụng là hệ truyền động Tiristor - Động cơ điện một chiều. Trong công đoạn cán thô điềuchỉnh điện áp, cán tinh điều chỉnh từ thông của động cơ. Hệ truyền động điều chỉnh từ thông đểđiều chỉnh mômen động cơ nhằm thích ứng cho công đoạn cán tinh là một hệ truyền động phứctạp, có tính phi tuyến cao. Việc phân tích và tổng hợp thành công hệ truyền động sẽ có ý nghĩakhoa học và thực tiễn, vì đây là hệ thống chưa được khảo sát cụ thể. Trong khi đó, ngoài thực tếđang được sử dụng. Trên cơ sở của việc tổng hợp và mô phỏng với bộ điều khiển PID kinh điển,nghiên cứu điều khiển mờ để tạo ra bộ mờ lai nhằm nâng cao chất lượng hệ truyền động sẵn có.2. Phân tích và tổng hợp truyền độngĐối với hệ truyền động T – Đ, việc điều chỉnh từ thông động cơ để điều chỉnh mômenđộng cơ thường được thiết kế với hai mạch vòng phản hồi trong nhằm ổn định dòng điện kích từ,mạch vòng phản hồi ngoài là mạch vòng phản hồi âm tốc độ để ổn định tốc độ. Trong trườnghợp trục cán làm việc ở chế độ cán tinh do phụ tải nặng nề, mômen cản biến thiên liên tục, nênphải đảm bảo cho mômen động cơ đủ lớn thắng được mômen cản, hay nói cách khác với truyềnđộng này cần ưu tiên đến mômen động cơ. Khi tải biến thiên, hệ truyền động cần đưa thêm mạchvòng phản hồi dòng điện, có thể gọi mạch vòng này là mạch vòng bù dòng điện phần ứng. Xét sơđồ truyền động trục cán trong dây chuyền cán nóng liên tục của nhà máy cán thép Gia Sàng TháiNguyên (Hình 1).Hình 1. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động trục cánTrong trường hợp hệ làm việc ở chế độ cán tinh, từ sơ đồ hình 1 tách phần điều chỉnh từthông để điều chỉnh mômen ta nhận được sơ đồ cấu trúc hệ truyền động như hình 2.151(3): 3 - 7Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ3 - 2009Hình 2. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển mômenTừ hình 2, sau khi biến đổi ta nhận được sơ đồ cấu trúc hình 3. Từ đây, ta tiến hành môphỏng để đánh giá hệ truyền động.Hình 3. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển mômen đã được biến đổi3. Mô phỏng hệ truyền động3.1. Tính toán các thông số của hệ thốngChọn động cơ điện một chiều có thông số như sau:Công suất định mức của động cơ: Pđm = 75KWĐiện cảm mạch phần ứng:Điện áp định mức của động:Uđm = 220VĐiện trở mạch phần ứng:Tốc độ định mức:nđm = 1500 v/p Điện cảm mạch kích từ:Hiệu suất định mức:Điện trở mạch kích từđm = 90%1500Từ đó ta tính được:157(rad / s)dmLư = 0,0022HRư = 0,0253Lkt = 0,08HRkt = 309,55Mômen định mức: M dmPdm75.1000157dmDòng điện định mức: I dmKPdmU dmdm75.1000220M dmI dm477,7340,9477,7( Nm)340,9( A)1,42Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ51(3): 3 - 7LuRuHằng số thời gian mạch phần ứng: Tu0,00220,025311.Ru s.Tu 1Hàm truyền phần điện từ của động cơ: WD3 - 20090,08739,52 .1 0,087sHàm truyền của mạch kích từ :Chọn Uđk = 10V.U dmU dkHệ số khuếch đại bộ chỉnh lưu mạch kích từ: K cl22010K cl .K k .Rkt (1 Tkt s )Hàm truyền của bộ biến đổi mạch kích từ: WKt22 .22.1,3.30(1 0,0267s )Trong đó: Kk được tính dựa vào đặc tính từ hóa bằng cách tuyến tính hóa đoạn đặc tínhlàm việc.kkΔΦΦo , I k 0ΔIkKk = 1,3Wkt1,1(1 0,0267s)Chọn bộ điều chỉnh tốc độ PID: Vì hằng số thời gian của cuộn kích từ quá lớn.FR ( p)Tc1J1 sTc* 1 sTkT.K R . usTu Tcvới JTc = 390GD 2375Tc*0.962375Tc(K ) 20.00256390(1.4) 2198.97KR là hệ số hàm hiệu chỉnh chọn KR = 11.7FR ( s)(TkTc* ) K RTcKRTc sTc* .Tk sTc5.90.030.0136ss3.2. Mô phỏng hệ truyền động cán tinh bằng phần mềm MatlabTừ sơ đồ cấu trúc ta thay các thông số đã tính toán vào ta xây dựng được sơ đồ mô phỏngbằng phần mềm Matlab-Simulink với các khối trong sơ đồ cấu trúc như sau:Hình 4. Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển ở chế độ cán tinh khi dùng bộ điều khiển PID3.3. Kết quả mô phỏng351(3): 3 - 7Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ3 - 2009Cho chạy chương trình mô phỏng ta được các đồ thị ở chế độ cán tinh như sau:Trường hợp K = 0.5Trường hợp K = 0.8Trường hợp K = 1Từ kết quả mô phỏng ta thấy, ứng với trường hợp K = 1 đặc tính có dạng đúng với hệthống có chất lượng tốt nhất, hệ thống làm việc ổn định nhất, dòng điện quá độ nhỏ nhất.4. Đánh giá451(3): 3 - 7Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ3 - 2009Qua khảo sát ta có thể tính toán và mô phỏng hệ thống truyền động ở chế độ cán tinh chỉdùng bộ điều khiển PID với các thông số cố định ta nhận thấy:Chất lượng động của hệ thống truyền động tương đối đảm bảo yêu cầu, tuy nhiên tron ...