Nghiên cứu đáp ứng quá độ mạch điều khiển tốc độ của mô tơ thủy lực ROCKFORD ILLINOI S16Z3 khi ứng dụng bộ chuyển đổi số LAB- PC+ và Van servo BD90

Chia sẻ: doxuan

Để lắp ráp một thiết bị điều khiển tự động, ngoài việc nghiên cứu nối ghép cơ cấu chấp hành, bộ điều khiển và phần mềm thì việc nghiên cứu các chỉ tiêu chất lượng của hệ điều khiển là rất quan trọng. Bài báo này giới thiệu các vấn đề liên quan đến việc nối ghép giữa mô tơ thủy lực, cảm biến tốc độ, van servo, bộ khuếch đại servo BD90, carte acquisition Lab- PC và các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số khuếch đại tích phân Ki đến đáp ứng quá độ khi điều...

Nội dung Text: Nghiên cứu đáp ứng quá độ mạch điều khiển tốc độ của mô tơ thủy lực ROCKFORD ILLINOI S16Z3 khi ứng dụng bộ chuyển đổi số LAB- PC+ và Van servo BD90

Nghiªn cøu ®¸p øng qu¸ ®é m¹ch §iÒu khiÓn tèc ®é
cña m« t¬ thñy lùc rockford illinoi s16z3 Khi øng
dông bé chuyÓn ®æi sè Lab-PC+ vµ van servo bd90

Investigating transient response of the velocity control system in a Rockford illinoi
S16Z3 hydraulic motor system equipped with Lab-PC+ and servo valve BD90

TrÇn Xu©n Tïy, §¹i häc §µ N½ng
Email : tranxuantuy@yahoo.fr

Tãm t¾t :
§Ó l¾p r¸p mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng, ngoµi viÖc nghiªn cøu nèi ghÐp c¬ cÊu chÊp hµnh, bé ®iÒu
khiÓn vµ phÇn mÒm th× viÖc nghiªn cøu c¸c chØ tiªu chÊt l−îng cña hÖ ®iÒu khiÓn lµ rÊt quan träng.
Bµi b¸o nµy giíi thiÖu c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn viÖc nèi ghÐp gi÷a m«t¬ thñy lùc, c¶m biÕn tèc ®é, van
servo, bé khuÕch ®¹i servo BD90, carte acquisition Lab-PC vµ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña hÖ sè
khuÕch ®¹i tÝch ph©n KI ®Õn ®¸p øng qu¸ ®é khi ®iÒu khiÓn tèc ®é cña m«t¬ thñy lùc.

Abstract :
In setting-up an automatic control system, besides studying the configuration of control system, actuator
and software packages, it is of critical importance to have the entire system to work with high performance.
This acticle introduces many features in setting-up such a system with hydraulic motor driven, velocity
sensors, servo-valve, BD90 servo amplifier, acquisition card Lab-PC+, also gives the results in the influence
of the integral control gain KI on transient response obtained in the system.


1. §Æt vÊn ®Ò
T¹p chÝ “ Jounal of dynamic systems, measurement and control” vµ t¹p chÝ “ The
Journal of fluid control” ®· c«ng bè nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ lÜnh vùc ®iÒu
khiÓn tù ®éng hÖ thuû lùc chuyÓn ®éng th¼ng vµ quay cña c¸c nhµ khoa häc thÕ giíi.
ë ViÖt Nam, lÜnh vùc nµy ngµy cµng ®−îc øng dông m¹nh vµo c«ng nghiÖp vµ hiÖn
®−îc nhiÒu nhµ nghiªn cøu quan t©m. Mçi thiÕt bÞ ®−îc chÕ t¹o, l¾p r¸p sÏ cã tÝnh
n¨ng vµ ®Æc tÝnh ®éng lùc häc kh¸c nhau nªn viÖc nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè
®Ó hÖ thèng lµm viÖc chÝnh x¸c, æn ®Þnh vµ tin cËy lµ viÖc lµm hÕt søc cÇn thiÕt.
T¹i phßng thÝ nghiÖm kü thuËt ®iÒu khiÓn cña khoa c¬ khÝ tr−êng ®¹i häc kü thuËt-
§H§N chóng t«i ®· l¾p r¸p thµnh c«ng hai thiÕt bÞ truyÒn ®éng thuû lùc ®iÒu khiÓn
b»ng ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh. Bµi “ M« h×nh ®iÒu khiÓn vÞ trÝ hÖ thuû lùc øng dông van-
proportional” ®¨ng ë t¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ c¸c tr−êng §¹i häc kü thuËt sè -
21/1999 vµ bµi “ M« h×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é cña m« t¬ thuû lùc øng dông van servo”
®¨ng ë tuyÓn tËp c«ng tr×nh khoa häc t¹i héi nghÞ khoa häc toµn quèc vÒ c¬ häc kü
thuËt -2001 ®· tr×nh bµy viÖc x©y dùng m« h×nh vµ nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña hÖ sè
khuÕch ®¹i tû lÖ Kp ®Õn qu¸ tr×nh qu¸ ®é cña hÖ.
LÇn nµy chóng t«i giíi thiÖu mét kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ ¶nh h−ëng cña hÖ sè
khuÕch ®¹i tÝch ph©n KI ®Õn ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é khi ®iÒu khiÓn tèc ®é cña
m« t¬ thuû lùc.

2. Néi dung
C¬ së lý thuyÕt : Nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt ®Ó x©y dùng m« h×nh ®iÒu khiÓn, lùa
chän c¸c th«ng sè cho viÖc l¾p r¸p thiÕt bÞ.
M« h×nh nghiªn cøu lµ hÖ tuyÕn tÝnh ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 1, víi c¸c gi¶ thuyÕt lµ
bé khuÕch ®¹i, c¶m biÕn vµ van servo ®−îc coi lµ mét kh©u khuÕch ®¹i; bá qua biÕn
d¹ng cña dÇu trªn ®−êng èng dÉn; kh«ng tÝnh ®Õn qu¸n tÝnh cña dÇu; trôc truyÒn ®éng
cøng v÷ng tuyÖt ®èi.
P
1
3
2
PS KV
Q λ f Ω
T
K0 V J
PT
Dm 4
K 5

I F
U
KA
E




H×nh 1. M« h×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é cña m«t¬ thñy lùc.
Trong ®ã : 1- Van servo; 2- M«t¬ thuû lùc; 3- M«men qu¸n tÝnh khèi l−îng quy
®æi; 4- Tèc kÕ; 5- Bé khuÕch ®¹i cña van.

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng m«men : M = Ma + MD
dΩ
Dm . p = J . + f .Ω (1)
dt
Ph−¬ng tr×nh l−u l−îng : Q = Q Ω + QC + Q λ
V dp
Q = Dm . Ω + . + λ. p (2)
2. B dt
Q = KV.I - K0.p (3)

C¸c ph−¬ng tr×nh kh¸c : I = KA.E = KA.(U - F) (4)
F = KA.Ω

BiÕn ®æi (1), (2), (3) vµ (4) sang ph−¬ng tr×nh Laplace ta cã :
D m . p ( s ) = J . s. Ω ( s ) + f . Ω ( s )
V
Q(s) = Dm .Ω(s) + . s. p(s) + λ. p(s)
2. B
Q(s) = KV . I (s) − K0 . p(s) (5)
I ( s) = K A . E ( s)
E(s) = U(s) − KC .Ω(s)

Hµm truyÒn cña m«t¬ thuû lùc lµ :
Ω (s ) ( D 2 + λ.f ) / D m
= m

Q(s) 1 + V.f + 2B.J.λ .s + V.J
.s 2
2B.( D m + λ.f )
2
2B(D m + λ.f )
2


Ω (s ) K K
Hay : = 2 2 = (6)
Q (s ) T1 .s + 2 ζ.T1 .s + 1  s  2
 s 

 ω  + 2ζ 1 . ω
   +1

 0  0 
D + λ .f
2
Trong ®ã : K = m (7)
Dm
1 2B.(D2 + λ.f ) C
ω0 = = m
= H (8)
T1 V.J J
T 1 V.f + 2B.J.λ
ζ1 = 2 = (9)
2.T 2 2B.V.J(D2 + λ.f )
1 m

Víi : K - HÖ sè khuyÕch ®¹i cña cum m«t¬ thñy lùc-t¶i.
T1 - H»ng sè thêi gian cña m«t¬ thñy lùc-t¶i.
ω0 - TÇn sè dao ®éng riªng cña m«t¬ thñy lùc-t¶i.
ζ1 - HÖ sè t¾t dÇn cña m«t¬ thñy lùc-t¶i.
CH - §é cøng cña côm m«t¬ thñy lùc-t¶i.
S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh 2.

P(s) J.s + f
K0
Dm


K
U(s) E(s) I(s) Q(s) 2
Ω(s)
KA KV  s   s 

ω  + 2.ζ 1 
 ω  +1

F(s)  0   0 
Kc
a,

KΩ Ω(s)
U(s) E(s) 2
KA.KV  s   s 
  + 2.ζ 2   + 1
ω  ω 
F(s)  n  n

Kc b,


H×nh 2. S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é m« t¬ thñy lùc.
a, S¬ ®å khèi cña m« h×nh to¸n (5) vµ(6).
b, S¬ ®å khèi rót gän cña h×nh 2a.

Sau khi rót gän h×nh 2a vÒ h×nh 2b ta cã c¸c ký hiÖu lµ ;
K.Dm
KΩ = (10)
Dm + K.K 0 .f
CH.(Dm + K.K0.f ) C
ωn = = qd (11)
Dm.J J
V.f .Dm + 2B.J.λ.Dm + 2B.K.K0.J.(D2 + λ.f )
ζ2 = m
(12)
4B.(Dm + λ.f ).(Dm + K.K0.f ). V.Dm.J
2



Víi : KΩ - HÖ sè khuyÕch ®¹i cña côm van-m«t¬ thñy lùc-t¶i.
ωn - TÇn sè dao ®éng riªng cña cum van- m«t¬ thñy lùc-t¶i.
ζ2 - HÖ sè t¾t dÇn cña côm van- m«t¬ thñy lùc-t¶i .
Cq® - §é cøng cña côm van- m«t¬ thñy lùc-t¶i.
Qua ph©n tÝch trªn ta thÊy côm van-m«t¬ thuû lùc lµ mét kh©u dao ®éng cã tÇn sè
riªng, ®é cøng vµ hÖ sè t¾t dÇn ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc (11) vµ (12) nªn cã
thÓ quy ®æi vÒ mét m« h×nh dao ®éng xo¾n c¬ häc t−¬ng ®−¬ng biÓu diÔn nh− h×nh 3.
M« h×nh nµy c¬ thÓ sö dông ®Ó nghiªn cøu qu¸ tr×nh ®éng lùc häc cña hÖ.
Cqd


Cq®
ωn =
J
J




H×nh 3. M« h×nh quy ®æi t−¬ng ®−¬ng cña côm van-m«t¬ thñy lùc.

Thùc nghiÖm : Tõ s¬ ®å khèi h×nh 2 ta cã hÖ sè khuyÕch ®¹i cña hÖ thèng KH lµ :
K H = K A .K V .K Ω .K C (13)
C¸c hÖ sè trong c«ng thøc (13) lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña c¸c phÇn tö trong m¹ch ®iÒu
khiÓn khi hÖ lµm viÖc ë chÕ ®é x¸c lËp, c¸c hÖ sè nµy ®−îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n, hiÖu
chØnh mèi t−¬ng thÝch gi÷a c¸c bé phËn cña thiÕt bÞ khi r¾p r¸p.
Thø nguyªn cña c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i thµnh phÇn lµ :
mA Cm 3 / s Rad / s Von
KA − ; KV − ; KΩ − ; KC −
Von mA 3
Cm / s Rad / s
Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn thiÕt bÞ thÝ nghiÖm ®−îc l¾p r¸p theo s¬ ®å h×nh 4.

± 10 V Ω
T
A Van J




± 10 V ± 10 V V



Lab - PC+
PC


H×nh 4. S¬ ®å l¾p r¸p thiÕt bÞ thÝ nghiÖm.
C¸c bé phËn vµ th«ng sè chÝnh cña thiÕt bÞ lµ :
M« t¬ thñy lùc : Delta power hydraulic co, Rockford illinois, Model 16 - Z-3.
Vanservo BD90 - Parker Electrohydraulic, Q = 0÷76l/p, pmax = 315Bar, Imax = 100mA, sai
sè tuyÕn tÝnh I-Q
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản