Tạp chí khoa học và công nghệ: Ứng dụng thiết bị xử lý tín hiệu số trong điều khiển hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng của kỹ thuật xử lý tín hiệu số trong việc điều khiển tốc độ (có đảo chiều) động cơ 1 chiều. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm rõ nội dung kiến thức cần thiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tạp chí khoa học và công nghệ: Ứng dụng thiết bị xử lý tín hiệu số trong điều khiển hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010 ỨNG DỤNG THIẾT BỊ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ TRONG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬPAPPLICATION OF THE DIGITAL SIGNAL PROCESSOR TO THE CONTROL OF ELECTRIC DRIVE SYSTEM USING SEPARATELY EXCITED DC MOTOR Đoàn Quang Vinh, Diệp Xuân An Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xử lý tín hiệu số (DSP) đã vàđang trở thành một công nghệ tiên tiến. Vì vậy, DSP được ứng dụng mạnh mẽ và rộng rãi trongnhiều lĩnh vực. Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng của kỹ thuật xử lýtín hiệu số trong việc điều khiển tốc độ (có đảo chiều) động cơ 1 chiều. Cụ thể là xây dựng bộđiều khiển PID số trên phần mềm Matlab Simulink, kết nối với hệ dSPACE DS1104, tạo giaodiện điều khiển bằng phần mềm ControlDesk để xuất tín hiệu điều khiển dưới dạng analogthông qua cổng DAC của hệ dSPACE DS1104. Qua đó điều khiển hệ thống truyền động điệnthực sử dụng động cơ 1 chiều kích từ độc lập. ABSTRACT Nowadays, together with the development of science, digital signal processing (DSP)has become an advanced technology. Hence, it has been extensively applied in a wide range offields. This article deals with some results of research and application of the DSP technology inthe DC motor speed control (reversible). The final part of this study is concerned with a designof a digital PID controller on Matlab-Simulink, connecting with dSPACE DS1104, creating thecontrol interface by the ControlDesk software to generate control signal in analog via the DACconnector of dSPACE DS1104. Thereby, we can control a real electric drive system using aseparately excited DC motor.1. Đặt vấn đề Ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn được ứng dụng khá phổ biến trong cáclĩnh vực kinh tế và khoa học kĩ thuật để thực hiện các nhiệm vụ với độ chính xác cao,yêu cầu có bộ điều khiển tốc độ. Bên cạnh đó, thiết bị xử lý tín hiệu số dSPACE có khả năng xử lý tính toán thờigian thực rất nhanh, nhờ sự tích hợp bộ xử lý tốc độ cao, các giao diện phần cứng phụcvụ cho việc giao tiếp giữa hệ thống chương trình điều khiển mềm với đối tượng điềukhiển bên ngoài. Hệ dSPACE còn hỗ trợ liên kết lập trình với các ngôn ngữ bậc cao vìvậy người sử dụng có thể dễ dàng lập trình và có thể chỉ tập trung vào phát triển thuậttoán điều khiển. Ví dụ như sử dụng Matlab để lập trình thì sẽ có rất nhiều lợi thế bởi lẽcác thư viện của Matlab rất đồ sộ, không mất nhiều thời gian để lập trình cũng bài toánđó so với các hệ vi điều khiển khác. Do vậy việc nghiên cứu và ứng dụng hệ dSPACEnói chung và dSPACE DS1104 nói riêng để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều 317 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(39).2010đang là hướng nghiên cứu được rất nhiều người quan tâm và là hướng nghiên cứu cónhiều triển vọng, cũng như có nhiều giá trị ứng dụng trong thực tiễn.2. Kết quả nghiên cứu và khảo sát2.1. Thiết kế và chế tạo phần động lực2.1.1. Cơ sở lý thuyết: Hệ truyền động điện T-Đ (Thyristor-Động cơ) cho phép thực hiện các yêu cầukỹ thuật của hệ truyền động điện 1 chiều với độ tự động hoá cao nên được sử dụng rộngrãi. Tác giả sử dụng bộ chỉnh lưu 3 pha có đảo chiều với chế độ làm việc ở cả 4 góc điềuchỉnh. Sơ đồ gồm 2 bộ biến đổi đấu song song ngược với nhau. Xung điều khiển cùng 1lúc được đưa vào cả 2 bộ, trong đó có 1 bộ được điều khiển với góc α < π/2, làm việc ởchế độ chỉnh lưu, còn bộ thứ 2 được điều khiển với góc α > π/2, ở chế độ chờ. Sự phốihợp giá trị giữa α1 và α2 (góc mở của 2 bộ biến đổi) được thực hiện theo quan hệ α1 + α2= 180o. Sự phối hợp này gọi là phối hợp tuyến tính Hình 1. Bộ chỉnh lưu đảo chiều với chế độ làm việc ở cả 4 góc điều chỉnh2.1.2. Sơ đồ thiết kế mạch điều khiển: Từ lý thuyết về bộ chỉnh lưu 3 pha có đảo chiều, tác giả đã thiết kế mạch trênphần mềm Orcad, kết quả thiết kế như sau DIODE 10A a. GND_5 ...