LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 7

Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu điều khiển vị trí tối ưu theo thời gian với thiết bị tương tự (analog). Nhiệm vụ của hệ là phải đảm bảo thời gian ngắn nhất khi chuyển trạng thái đầu sang trạng thái ổn định khác. Hệ thống điều chỉnh thực tế được mô tả bởi hệ phương trình vi phân cấp cao. Nhưng khi ta lập cấu trúc nhiều mạch vòng và tổng hợp theo phương pháp module tối ưu hoặc module đối xứng sao cho hàm truyền của đối tượng điều chỉnh là hai khâu tích phân. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 7 Chương 7: Ñieàu chænh vò trí toái öu theo thôøi gian Trong phaàn naøy chuùng ta seõ nghieân cöùu ñieàu khieån vò trí toái öu theo thôøi gian vôùi thieát bò töông töï (analog). Nhieäm vuï cuûa heä laø phaûi ñaûm baûo thôøi gian ngaén nhaát khi chuyeån traïng thaùi ñaàu sang traïng thaùi oån ñònh khaùc. Heä thoáng ñieàu chænh thöïc teá ñöôïc moâ taû bôûi heä phöông trình vi phaân caáp cao. Nhöng khi ta laäp caáu truùc nhieàu maïch voøng vaø toång hôïp theo phöông phaùp module toái öu hoaëc module ñoái xöùng sao cho haøm truyeàn cuûa ñoái töôïng ñieàu chænh laø hai khaâu tích phaân. Nhö vaäy quyõ ñaïo pha cuûa noù laø parapol vaø caáu truùc cuûa heä ñöôïc trình baøy treân hình 2.31. Phöông trình ñoái vôùi toác ñoä vaø vò trí laø:  = Cmaxt = 1 Cmaxt2 + 0 2 0 laø vò trí ban ñaàu. Phöông trình ñoái vôùi löôïng ñaët toác ñoä ñöôïc giaûi töø (2-9): Md w = 2  SignΔ J ÔÛ ñaây Md = C.Mñieän töø laø momen haõm. Haøm truyeàn cuûa boä ñieàu chænh vò trí ôû ñaây laø phi tuyeán, thöïc hieän baèng phaàn töû caên baäc hai cuûa sai leäch vôùi haïn cheá löôïng ñaët toác ñoä vaø haøm daáu cuûa sai leäch. Tuøy theo sai leäch vò trí maø boä ñieàu chænh seõ ñöa leänh haõm. Momen ñieän töø cuûa ñoäng cô ñöôïc tính baèng: Mñt = MmaxSign(w-) Nhö vaäy boä ñieàu chænh toác ñoä laø boä ñieàu chænh 2 vò trí. Neáu nhö khoâng coù taùc ñoäng nhieãu loaïn vaø C = 1 thì: Md = Mñt = Mmax = J d dt Luùc ñoù M max n = 2  Sign(Δ) J Quaù trình haõm xaûy ra trong thôøi gian ngaén nhaát vôùi ñieàu kieän 0 = 0 vaø Δ0 = 0. Khi ñaët moät löôïng w, heä seõ gia toác vôùi max, toác ñoä taêng tuyeán tính theo thôøi gian vaø theo baäc hai cuûa sai leäch vò trí Δ cho ñeán khi sai leäch toác ñoä veà khoâng Δ  0. Neáu nhö luùc ñoù  < max, heä baét ñaàu haõm taïi ñieåm A. Neáu haïn cheá sai leäch vò trí thì sai leäch toác ñoä vaãn giöõ baèng khoâng Δ =0 (ñoaïn BC) cho ñeán khi ñaït ñöôïc tôùi toác ñoä haïn cheá heä chuyeån sang quyõ ñaïo pha haõm taïi ñieåm C. Hình 2.31 Sô ñoà ñieàu chænh vò trí toái öu theo thôøi gian 2.7 Caùc tính chaát cuûa heä ñieàu chænh vò trí ÔÛ caùc phaàn khi nghieân cöùu heä ñieàu chænh vò trí chuùng ta ñeàu duøng giaû thieát khoâng tính ñeán aûnh höôûng nhieãu loaïn Mc vaø ta coù Md = Mñt, thöïc teá ñieàu ñoù khoâng thöïc hieän ñöôïc, chính nhieãu loaïn naøy seõ aûnh höôûng ñaùng keå ñeán ñaëc tính ñoäng cuûa heä. a) Neáu nhö ta ñaët Md > Mñt thì momen haõm seõ lôùn hôn thöïc teá caàn coù. Truyeàn ñoäng seõ haõm taïi thôøi ñieåm muoän hôn raát nhieàu vaø vôùi momen ñieän töø nhoû. Cho neân toát hôn ta choïn Md < Mñt töùc laø heä ñöôïc ñieàu chænh vôùi momen haõm nhoû hôn thöïc teá caàn coù. Haõm seõ xaûy ra taïi ñieåm A (sôùm hôn so vôùi ñieåm B). Ñieàu naøy daãn ñeán dao ñoäng momen ôû hai giaù trò  Mñt, nhö vaäy seõ laøm thay ñoåi cöïc tính cuûa sai leäch toác ñoä Δ = w - , nhöõng dao ñoäng naøy xaûy ra trong thôøi gian ngaén gaây neân hieän töôïng giaät trong phaàn cô truyeàn ñoäng. Vì vaäy ta phaûi choïn boä ñieàu chænh toác ñoä R laø ba vò trí thay cho hai vò trí, cuï theå laø moät khaâu tyû leä coù haïn cheá. Nhöng vôùi boä ñieàu chænh R nhö vaäy thì giaù trò cuûa momen seõ bieán thieân lieân tuïc trong giôùi haïn (-Mñt,+Mñt), keát quaû laø thôøi gian haõm trong tröôøng hôïp Md < Mñt seõ lôùn hôn so vôùi thôøi gian haõm toái öu. b) Khi haõm vôùi momen ñieän töø cöïc ñaïi coù theå laøm choboä ñieàu chænh baõo hoøa khi sai leäch toác ñoä Δ = w -  nho baèng caùch choïn heä soá khueách ñaïi tyû leä cuûa boä ñieàu chænh lôùn leân. Ñieàu naøy seõ laøm cho ñaëc tính quaù ñoä cuûa heä ôû thôøi ñieåm keát thuùc quaù trình bò dao ñoäng. Ñeå daäp dao ñoäng naøy phaûi chænh ñònh heä soá khueách ñaïi cuûa heä ñieàu chænh toác ñoä vaø doøng ñieän. c) Coù söï sai leäch giöõa heä thöïc teá vôùi lyù thuyeát laø ôû phaàn heä soá khueách ñaïi cuûa boä ñieàu chænh.Thöïc teá heä soá khueách ñaïi cuûa boä ñieàu chænh R laø höõu haïn nhöng veà lyù thuyeát quyõ ñaïo pha parapol laïi caàn coù heä soá khueách ñaïi ôû toïa ñoä ñaàu laø voâ cuøng. d) Ngoaøi ra trong ñieàu chænh vò trí caàn phaûi nghieân cöùu caû aûnh höôûng phaàn cô truyeàn ñoäng. Thöïc teá toàn taïi thaønh phaàn momen ma saùt khoâ. Thaønh phaàn naøy gaây quaùn tính chaäm treã quaù trình ñoäng, ñaëc bieät chuù yù ôû cuoái quaù trình haõm phaûi baûo ñaûm M ñt < Mms thì khoâng gaây dao ñoäng. 2.8 Ñieàu chænh vò trí toái öu vôùi maïch voøng ñieàu chænh gia toác khoâng ñoåi Trong caùc thaønh phaàn treân chuùng ta coù yeâu caàu laø phaûi giöõ gia toác khoâng ñoåi, ñieàu naøy seõ khoâng thöïc hieän ñöôïc neáu nhö aûnh höôûng cuûa momen phuï taûi Hình 2.32 Sô ñoà caáu truùc cuûa maïch voøng ñieàu chænh gia toác lôùn taùc ñoäng leân quaù trình quaù ñoä khoâng ñöôïc buø. Do vaäy ngöôøi ta thöôøng duøng theâm maïch voøng ñieàu chænh gia toác ñeå giöõ gia toác khoâng ñoåi. Sau khi toång hôïp maïch voøng doøng ñieän ta coù theå gaàn ñuùng thay noù baèng khaâu quaùn tính baäc nhaát coù haèng soá thôøi gian laø I. Vì vaäy haøm truyeàn cuûa ñoái töôïng ñieàu chænh maïch voøng gia toác seõ laø: U K 1 FS(p) = = K K I UI J (1  p I )(1  p I ) AÙp duïng tieâu chuaån module toái öu ta coù: KR ...