Đồ Án Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động cơ một chiều

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, sự phát triển của kỹ thuật điều khiển truyền
động điện cho các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp đã đạt được nhiều
thành tựu to lớn. Cùng với sự phát triển đó các phương pháp điều khiển động cơ
cũng được nghiên cứu phát triển ngày càng tối ưu. Bên cạnh đó việc đi sâu tìm
hiểu các giải pháp điều khiển cho động cơ một chiều luôn được nhiều tác giả
quan tâm nghiên cứu.
Đã có nhiều tài liệu viết về điều khiển động cơ một chiều. Trong đó nhiều
phương pháp nghiên cứu đã được ứng dụng trên thực tế và chế tạo thành các sản
phẩm thương mại và sử dụng rất tốt trong công nghiệp. Tuy nhiên các phương
pháp điều khiển được ứng dụng vẫn là các phương pháp truyền thống, dựa trên
các phương pháp điều khiển sử dụng các phần tử bán dẫn thông dụng điều khiển
góc mở cho các van bán dẫn. Trong những năm gần đây có một số công trình
nghiên cứu sử dụng vi điều khiển đây là một trong những ứng dụng điều khiển
hiện đại. Đã giúp tối thiểu hóa mạch điều khiển hệ truyền động nâng cao tính
linh hoạt trong điều khiển tự động truyền động điện.
Việc điều khiển số động cơ một chiều rất quan trọng. Nên em được giao
đề tài: "Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động cơ một chiều"
Trong thời gian nghiên cứu đề tài em nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của
thầy giáo Th.Sĩ Nguyễn Trọng Thắng và các thầy cô trong bộ môn điện tự động
công nghiệp. Do thời gian có hạn và năng lực của bản thân còn hạn chế cho nên
đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được sự
thông cảm và chỉ bảo của thầy cô để em hoàn thiện được đồ án.

1




Mục Lục
trang
Lời mở đầu . .1
Chương 1: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHưƠNG
PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ . 4
1.1. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU . .4
1.1.1. Khái niệm . .4
1.1.2. Cấu tạo của máy điện một chiều . .4
1.1.3. Các trị số định mức . 8
1.2. ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU . .8
1.2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều . .8
1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều . 8
1.3. CÁC PHưƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 13
1.3.1. Khái niệm chung . .13
1.3.2. Sơ lược các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều DC . 14
1.4 HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN T-Đ VÀ CÁC PHưƠNG PHÁP TỔNG HỢP
MẠCH VÒNG . .17
1.4.1. Hệ truyền động điện T-Đ . .17
1.4.2 Cấu trúc cơ bản của hệ thống truyền động điện điều chỉnh động cơ điện
một chiều cấp điện từ các bộ biến đổi . 23
1.4.3 Tính chất động của mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều . .27
1.4.4. Phương pháp tổng hợp mạch vòng trong hệ truyền động T-Đ . .28
Chương 2: MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ TRÊN
SIMULINK . .33
2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 33
2.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HỆ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP . .33
2




2.3. MÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ KHI SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU
CHỈNH PID . .37
2.4. NHẬN XÉT . 40
Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG VI ĐIỀU
KHIỂN . .41
3.1. SƠ ĐỒ KHỐI BỘ ĐIỀU CHỈNH PID ĐỘNG CƠ MÔT CHIỀU BẰNG
VI ĐIỀU KHIỂN . .41
3.2. CÁC LUẬT ĐIỀU KHIỂN SỐ . .41
3.2.1. Luật điều khiển tỷ lệ số . 42
3.2.2. Luật điều khiển tích phân số . .42
3.2.3. Luật điều khiển vi phân số . .42
3.2.4. Luật điều khiển PID số . .43
3.3. XÂY DỰNG BỘ VI XỬ LÝ DÙNG CHIP 16F87XA . 43
03.3.1. Giới thiệu chip 16F87XA dùng trong mạch điều khiển . 43
3.3.2. Xây dựng bộ PID dùng chip PIC 16F87XA . .47
3.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU . .47
3.4.1. Sơ đồ IC điều khiển PIC 16887 . 48
3.4.2. Mạch công suất cấp cho động cơ . .49
3.4.3. Mạch nguyên lý khối nguồn và các Led hiển thị . .49
3.4.4. Lưu đồ thuật toán chương trình chính . .51
PHỤ LỤC . .53
KẾT LUẬN . 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO . .71
3