Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng điều khiển thích nghi cho hệ truyền động có khe hở

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU . 1
ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU . 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÓ KHE HỞ 7
Giới thiệu 7
1.1. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG QUA BÁNH RĂNG . 7
1.1.1. Truyền động chính xác . 8
1.1.2. Truyền động tốc độ cao 8
1.1.3. Truyền động công suất lớn 8
1.1.4. Độ hở mặt bên 8
1.2. NHỮNG ẢNH HƯỞNG TÁC ĐỘNG ĐẾN HỆ TRUYỀN ĐỘNG QUA BÁNH RĂNG 9
1.2.1. Ảnh hưởng của đàn hồi đến phần cơ của hệ thống truyền động 13
1.2.2. Ảnh hưởng của ma sát trong hệ thống truyền động 14
1.2.3. Ảnh hưởng của khe hở trong hệ thống truyền động . 15
1.3. NHỮNG ĐẶC TRƯNG ĂN KHỚP CỦA CẶP BÁNH RĂNG 18
1.3.1. Điều kiện ăn khớp đúng 19
1.3.2. Điều kiện ăn khớp trùng . 19
1.3.3. Điều kiện ăn khớp khít . 20
1.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC 22
1.4.1. Xây dựng mô hình toán học theo các đặc trưng ăn khớp của cặp bánh răng 22
1.4.2. Xây dựng mô hình toán khi xét tới yếu tố đàn hồi c và momen ma sát M ms . 24
Kết luận chương 1. . 28
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN . 29
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG . 29
2.1.1. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển . 29
2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ điều khiển 30
2.1.3. Các hệ điều khiển kinh điển 32
2.2. ĐIỀU KHIỂN PID TUYẾN TÍNH . 35
2.2.1 Bộ điều khiển tỷ lệ, vi phân, tích phân 35
2.2.2. Các bộ điều khiển tỷ lệ tích phân, tỷ lệ vi phân, tỷ lệ vi tích phân. . 39
2.2.3. Các bộ điều khiển PID số 44

2.3. Điều khiển PID phi tuyến . 46

2.3.1. Mô tả hệ phi tuyến 46

2.3.2. Đặc điểm hệ phi tuyến . 46

2.3.3. Các khâu phi tuyến điển hình . 48

2.4. ĐIỀU KHIỂN MỜ KINH ĐIỂN VÀ LOGIC MỜ . 57 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2.4.1. Khái quát về lý thuyết điều khiển mờ 57
2.4.2. Định nghĩa tập mờ . 58
2.4.3. Biến mờ, hàm biến mờ, biến ngôn ngữ . 60
2.4.4. Suy luận mờ và luật hợp thành . 60
2.4.5. Cấu trúc bộ điều khiển mờ . 62
2.4.6. Phân loại điều khiển mờ và các mờ cơ bản . 69

2.5. ĐIỀU KHIỂN PID MỜ 70
2.5.1. Hệ điều khiển thích nghi mờ 70

2.5.2. Hệ điều khiển mờ lai 71

2.5.3. Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PD . 73

2.5.4. Bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc 73

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỘ ĐIỂU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÓ
KHE HỞ . 75

3.1. KHÁI QUÁT . 75

3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA BÁNH RĂNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG HỆ TRUYẾN ĐỘNG . 75

3.2.1. Sơ đồ khối của hệ truyền động qua bánh răng 75

3.2.2. Mô phỏng hoạt động của bánh răng . 76

3.2.3. Mô phỏng quan hệ giữa các mô men trong hệ bánh răng 78

3.3. THIẾT KẾ PID KINH ĐIỂN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG QUA BÁNH RĂNG . 79

3.3.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống . 79

3.3.2. Mô hình toán học động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 80

3.3.3. Bộ chỉnh lưu . 82
3.3.4. Máy phát tốc 83
3.3.5. Biến dòng . 83
3.3.6. Thiết kế mạch vòng dòng điện 83
3.3.7. Thiết kế mạch vòng tốc độ 85
3.3.8. Kết quả mô phỏng . 86
3.4. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG
QUA BÁNH RĂNG 87
3.4.1. Cấu trúc bộ điều khiển thích nghi mờ 87
3.4.2. Kết quả mô phỏng 88

3.5 Nhận Xét 90

CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 91
4.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm: 91
1. Máy tính Pentum IV- phần mềm Matlab 7.04 và phần mềm ControlDesk Verson 5.0. 91
2. Card DSPACE 1104. 92 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

3. Driver servo motor Midi-Maestro 140x14/28 92
4. Cặp bánh răng tự chế tạo: . 93
5. Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập : . 93
6. Tải: là động cơ dị bộ 3 pha làm việc ở chế độ hãm . 94
7. Hai sensơ tốc độ (Encoder): loại 1000 xung/vòng được gắn với trục chủ động và bị động. . 94
4.2 Kết quả thực nghiệm như sau: . 96
4.2.1 Kết quả thí nghiệm với bộ điều khiển PID 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 99
1. Kết luận . 99
2. Kiến nghị . 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101