Mô hình hóa và mô phỏng hệ truyền động nhiều động cơ xoay chiều có liên hệ ma sát, đàn hồi

Bài báo xây dựng mô hình tổng quát cho hệ truyền động n động cơ xoay chiều có tính đến yếu tố ma sát đàn hồi. Trên cơ sở đó đi thành lập phương trình vi phân, xây dựng hàm số truyền, phương trình trạng thái. Tiến hành mô phỏng kiểm tra đánh giá bằng phần mềm Matlab-Simulink.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình hóa và mô phỏng hệ truyền động nhiều động cơ xoay chiều có liên hệ ma sát, đàn hồiNghiên cứu khoa học công nghệ MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CÓ LIÊN HỆ MA SÁT, ĐÀN HỒI Phạm Tuấn Thành1, Trần Xuân Tình1*, Đào Thị Lan Phương2 Tóm tắt: Bài báo xây dựng mô hình tổng quát cho hệ truyền động n động cơ xoay chiều có tính đến yếu tố ma sát đàn hồi. Trên cơ sở đó đi thành lập phương trình vi phân, xây dựng hàm số truyền, phương trình trạng thái. Tiến hành mô phỏng kiểm tra đánh giá bằng phần mềm Matlab-Simulink.Từ khóa: Nhiều động cơ, Điều khiển, Hệ thống, Mô hình thuật toán. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong khoảng hai thập kỷ lại đây kỹ thuật điều khiển hệ thống nhiều động cơ đãđạt được nhiều kết quả. Các hệ nhiều động cơ ngày càng phức tạp, với các mối liênhệ cơ ngày càng đa dạng, do đó việc phát triển và nghiên cứu các bộ điều khiển cótính đến yếu tố ma sát đàn hồi là hết sức cần thiết. Trong các hệ truyền động nhiềuđộng cơ, để truyền chuyển động giữa các động cơ hoặc từ động cơ đến tải cần sửdụng các khớp nối. Các khớp nối thường được sử dụng là các hộp số, dây đai, trụcnối... Sự không cứng vững của các thành phần khớp nối này có thể gây ra sự daođộng cộng hưởng làm hệ thống mất ổn định, phát ra tiếng ồn và có thể phá hỏngcác kết cấu cơ khí. Đối với hệ thống điện cơ hai khối lượng đàn hồi dạng 1 [2] đãcó nhiều công trình nghiên cứu được công bố. Tuy nhiên, hệ thống điện cơ đàn hồihai khối lượng dạng 2 [2] vẫn đang cần những nghiên cứu đầy đủ và chi tiết. Bàibáo này đã nghiên cứu mô hình hóa hệ nhiều động cơ liên kết đàn hồi hai khốilượng dạng 2 và tiến hành mô phỏng kiểm tra, đánh giá tính đúng đắn của mô hình. 2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ Việc mô tả các hệ thống truyền động điện (HTTĐĐ) nhiều động cơ dạng 2 dựatrên việc khảo sát tổ hợp các thành phần thống nhất có liên hệ lẫn nhau: tổ hợp cácbộ phận truyền động, các thiết bị điều khiển và các liên kết cơ học giữa các bộphận được biểu diễn như hình 1.2.1. Mô tả các mối liên kết cơ học của HTTĐĐ nhiều động cơ Trong hệ thống điện cơ hai khốilượng đàn hồi dạng 2, phần tử đànhồi là băng tải vật liệu vận chuyểnhoặc gia công (giấy, vải, kim loại…).Đ1, Đ2 là các động cơ của trục 1 và2, chúng có thể làm việc đồng thời ởchế độ động cơ hoặc Đ1 lai, Đ2 hãm.Các bán kính R1, R2 là không đổi nếuchúng là các bán kính của các trục hệthống, hoặc thay đổi nếu chúng là bánkính các cuộn ru lô. Hình 1. Hệ thống điện cơ hai khối lượng đàn Thiết lập sơ đồ cấu trúc của hệ hồi dạng 2.thống với những giả thiết sau: dải vật liệu gia công là đồng nhất về chiều dày,chiều rộng trên suốt chiều dài của dải; trọng lượng của dải vật liệu không làm ảnhTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 61 Kỹ thuật điều khiển & Điện tửhưởng đến độ biến dạng của nó; sự biến dạng đàn hồi được phân bố đều trên toànbộ diện tích cắt ngang của dải; có thể bỏ qua các quá trình sóng liên quan tới việctruyền biến dạng theo chiều dài. Sự kéo dãn trên một đoạn chiều dài của băng vật liệu l được thể hiện trên hình 1 d  v1 vbằng phương trình vi phân:   (1   ) 2 (1) dt l l l Ở đây,   là độ dài tương đối; v1 ,v2 là tốc độ dài của dải vật liệu ở đoạn đầu lvà cuối của đoạn l, lực căng xuất hiện trong vật liệu có mối liên hệ với giá trị tuyệtđối của biến dạng kéo l bởi biểu thức: F12  C12 l  C12l Trong đó, C12 là hệ số chỉ độ cứng của dải vật liệu khi bị kéo dãn. Hình 2. Sơ đồ cấu trúc hệ điện cơ hai khối lượng đàn hồi dạng 2. Thành lập phương trình cân bằng mômen cho các động cơ, khi đó, các thông sốtruyền động quy về một trục ta lập được hệ thống các phương trình (2). Trong đó: M1, M2 và Mc1, Mc2 là mômen của trục động cơ và mômen cản quyvề trục động cơ; J1, J2 là mômen quán tính; d 1 d 2 M 1  M c1  M 12  J1 ; M 2  M c 2  M 21  J 2 ; dt dt dF12 v1  1 R1 ; v2  2 R2 ;  C12  v1  v2 (1   2 )  ; (2) dt 1  F12 ; M 12  F12 .R1 ; M 21  F12 .R2 ; C12 l Trường hợp tổng quát khi mô tả tác động đàn hồi giữa các bộ truyền động trêncơ sở hệ thống hai khố ...