Luận Văn điều khiển hệ truyền động T-Đ có tham số biến đổi

Luận văn 107 trang


MỞ ĐẦU
​
Mục tiêu của điều khiển là ngày càng nâng cao chất lượng các hệ thống điều khiển tự động. Tuy nhiên, trên thực tế có rất nhiều đối tượng điều khiển khác nhau với các yêu cầu và đặc tính phức tạp khác nhau. Do đó cần phải tiến hành nghiên cứu, tìm ra các phương pháp điều khiển cụ thể để ứng dụng điều khiển cho từng đối tượng. Mục đích cuối cùng là tìm kiếm các bộ điều khiển làm cho các hệ truyền động điện ngày càng đạt được chất lượng điều chỉnh cao, mức chi phí thấp, và hiệu quả đạt được là cao nhất đáp ứng các yêu cầu tự động hoá truyền động điện và các dây chuyền sản xuất.

Những năm gần đây khoa học kỹ thuật phát triển rất mạnh mẽ, nhất là ngành điện tử học điều khiển, công nghệ vi xử lý vừa tạo điều kiện thuận lợi vừa đặt ra vấn đề đòi hỏi là phải nghiên cứu hoàn thiện các hệ điều khiển để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao những đòi hỏi của thực tế cuộc sống và phù hợp với xu thế phát triển ngày càng cao của khoa học công nghệ. Việc nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển cho các hệ truyền động có tham số biến đổi dựa trên các lý thuyết điều khiển hiện đại là một vấn đề rất cần thiết đối với việc gắn liền giữa nhiệm vụ nghiên cứu và thực tiễn cuộc sống.
Để phục vụ cho công tác nghiên cứu, một phương pháp được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước sử dung rất nhiều đó là phương pháp mô hình hoá hệ thống. Trong luận văn tác giả sử dụng phần mềm Matlab Simulink để xây dựng mô hình hoá và mô phỏng hệ thống điều khiển, đây là công cụ khá đắc lực giúp được nhiều lợi ích thiết thực trong việc nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau và có khả năng ứng dụng vào việc nghiên cứu mô phỏng hệ truyền động động cơ một chiều.

Động cơ điện một chiều có kết cấu với nhiều dạng khác nhau và có rất nhiều công dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền động ở các nhà máy cán thép, ở các cần trục, trong cơ cấu truyền động tay máy, quay anten, điều khiển pháo binh, tên lửa, máy CNC, tàu biển, xe điện, máy công cụ, máy vận chuyển, máy cán, máy nghiền


Hệ truyền động T-Đ thường được dùng trong các hệ thống truyền động điện đòi hỏi chất lượng cao chính vì vậy mà hệ thống điều khiển cho các hệ truyền động này cũng phải đáp ứng nhiều chỉ tiêu rất chặt chẽ. Và nói chung, phần lớn các hệ thống truyền động trong thực tế đều có cấu trúc và tham số không cố định hoặc không thể biết trước.

Đối với hệ truyền động T-Đ các thông số thường bị thay đổi làm ảnh hưởng chất lượng điều chỉnh cụ thể là: Khi mạch từ của máy điện bị bão hòa làm điện cảm mạch phần ứng L[SUB]u[/SUB] của động cơ suy giảm. Điện trở mạch phần ứng R[SUB]u[/SUB] của máy điện thay đổi theo nhiệt độ làm việc và do đó hằng số thời gian mạch phần ứng T[SUB]u[/SUB] = L[SUB]u[/SUB]/R[SUB]u[/SUB] cũng sẽ thay đổi trong quá trình làm việc. Với mạch kích từ, từ thông Φ có thể bị thay đổi dẫn đến hằng số thời gian cơ học Tc cũng thay đổi. Khi xét đến tải của các hệ truyền động thì mô men quán tính của tải thường bị thay đổi làm cho mô men quán tính của hệ qui đổi về trục của động cơ thay đổi . Nếu như hệ truyền động điện có cấu trúc, tham số bộ điều chỉnh cố định và được chỉnh định theo tiêu chuẩn tối ưu nào đó ở các giá trị xác định của hệ, thì chất lượng của hệ sẽ không được đảm bảo khi cấu trúc, tham số của hệ bị thay đổi trong qua trình làm việc

Trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện yêu cầu chất lượng không cao ta thường bỏ qua các thay đổi này nhưng trong các truyền động yêu cầu chất lượng cao thì cần phải có mạch điều chỉnh với cấu trúc, tham số của nó có thể thay đổi đáp ứng theo sự biến thiên của hệ, sao cho đảm bảo yêu cầu chất lượng của hệ. Do vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển cho hệ truyền động T-Đ có tham số biến đổi đang là hướng nghiên cứu được rất nhiều người quan tâm và là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, cũng như có nhiều giá trị ứng dụng trong thực tế điều khiển.

Mômen quán tính của tải là đại lượng đặc trưng cho sự phân bố khối lượng của tải (vật). Mômen quán tính của một vật đối với một trục nào đó phụ thuộc vào khối lượng của vật và bán kính quán tính của vật tức là nên trong các truyền động có sự thay đổi khối lượng hay bán kính quán tính của tải trong quá trình làm việc sẽ làm cho mômen quán tính của chung của hệ thay đổi và ảnh hưởng xấu đến chất lượng điều khiển chung của hệ. Một số hệ truyền động có mômen quán tính J của tải thay đổi thường gặp như truyền động trong tay máy (hình 1) và truyền động trong máy quấn dây (hình 2) .
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển cho truyền động T-Đ có tham số mômen quán tính J biến đổi, nhằm nâng cao chất lượng hệ truyền động, giữ cho hệ luôn đạt được một chất lượng điều chỉnh cao khi tham số của hệ biến đổi, từ đó hoàn thiện phương pháp điều khiển chung cho hệ truyền động T-Đ có tham số biến đổi. Tăng khả năng ứng dụng của phương pháp vào trong thực tế sản xuất.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ truyền động T-Đ. Phạm vi nghiên cứu là hệ điều khiển cho truyền động T-Đ có tham số mô men quán tính J biến đổi.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài chính là ở chỗ đã hệ thống hóa các vấn đề về điều khiển hệ truyền động T-Đ có tham số biến đổi. Đề xuất và xây dựng được hệ điều khiển cho truyền động có tham số biến đổi dựa trên cơ sở lý thuyết điều khiển thích nghi và điều khiển mờ. Góp phần khẳng định vấn đề phát triển và khả năng triển khai ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ, điều khiển thích nghi cho hệ truyền động có tham số biến đổi nói chung.

Ngoài phần mở đầu và kết luận, bản luận văn được chia thành 5 chương:
Chương 1: Hệ truyền động T-Đ.
Chương 2: Điều khiển thích nghi.
Chương 3: Xây dựng hệ điều khiển thich nghi cho truyền động T - Đ có tham số J biến đổi.
Chương 4: Điều khiển mờ và mờ lai PID.
Chương 5: Xây dựng hệ điều khiển mờ lai PID cho truyền động T- Đ có tham số J biến đổi.