zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Thiết kế hệ thống cơ điện tử: Chương 2 - Mô hình hóa hệ thống cơ điện tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thiết kế hệ thống cơ điện tử: Chương 2 - Mô hình hóa hệ thống cơ điện tử" trình bày các nội dung chính sau đây: Phần tử cơ bản hệ thống Cơ điện tử; Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử; Biểu diễn sơ đồ khối; Biểu diễn dòng chảy tín hiệu;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế hệ thống cơ điện tử: Chương 2 - Mô hình hóa hệ thống cơ điện tử

ME3081: Mechatronic System Design Lecturer: PhD. Dang Thai Viet Mechatronics Department, School of Mechanical Engineering, HUST Viet.dangthai@hust.edu.vn 2
Chương 2. Mô hình hóa hệ thống Cơ điện tử ME3081: Mechatronic System Design Mục 1. Phần tử cơ bản hệ thống CĐT Mục 2. Phương pháp mô tả hệ thống CĐT 2.1. P/t vi phân tuyến tính 2.2. P2 sơ đồ khối 2.3. P2 lưới dòng tín hiệu 2.4. P2 hệ p/t trạng thái 3
2.1. Phần tử cơ bản hệ thống Cơ điện tử (1) ❑ Khái niệm điều khiển Hình 2.1 Hệ thống điều khiển vận tốc xe ô tô • Để đảm bảo xe đạt và ổn định tại vận tốc mong muốn: o Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ: Thu thập dữ liệu Xử lý thông tin và o Bộ não điều khiển: tăng hay giảm tốc độ điều khiển o Cơ cấu phanh, ga: chấp hành yêu cầu đk Cơ cấu chấp hành 4
2.1. Phần tử cơ bản hệ thống Cơ điện tử (2) ❑ Mô hình hệ thống Cơ điện tử Hình 2.2 Mô hình cơ bản hệ thống cơ điện tử • Cảm biến (HT đo): Thực hiện quá trình đo các giá trị thực tại đầu ra hệ thống • Bộ điều khiển: Phần cứng và phần mềm thực hiện quá trình tính toán, điều khiển, thiết lập quan hệ vào ra trong hệ thống • Đối tượng: Cơ cấu chấp hành, thực hiện lệnh điều khiển và tạo nên đáp ứng đầu ra của hệ thống 5
2.1. Phần tử cơ bản hệ thống Cơ điện tử (3) • r(t) reference input: Giá trị đặt đầu vào. • c(t) controlled ouput: Giá trị đáp ứng đầu ra, chịu sự điều khiển u(t). • cht(t) feedback signal: Giá trị hồi tiếp đáp ứng, do hệ thống đo cung cấp • e(t) error signal: Sai số của hệ thống điều khiển • u(t) control signal: Tín hiệu điều khiển, được tạo ra từ bộ điều khiển thông qua các luật điều khiển ➢ Hệ thống điều khiển sẽ bao gồm 3 phần tử cơ bản: Bộ điều khiển, thiết bị chấp hành và hệ thống đo lường. 6
2.1. Phần tử cơ bản hệ thống Cơ điện tử (4) ❑ Bài toán điều khiển • Phân tích hệ thống: Phân tích để biết trước cấu trúc và thông số hệ thống, tìm đáp ứng và đánh giá chất lượng hệ thống. • Thiết kế hệ thống: Biết cấu trúc và thông số của đối tượng điều khiển, thiết kế bộ điều khiển để đảm bảo hệ thống đáp ứng các yêu cầu về thông số kỹ thuật và chất lượng hệ thống . • Nhận dạng hệ thống: Xác định cấu trúc và thông số chưa biết của hệ thống. • Điều khiển tiên đoán: Dựa vào quan hệ đáp ứng vào ra của hệ thống để xây dựng được quan hệ vào ra hệ thống trong tương lai. 7
2.2. Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử (1) ❑ Phương pháp vi phân tuyến tính • Hệ thống điều khiển thực tế rất đa dạng và có bản chất vật lý khác nhau. • Cần có cơ sở chung để phân tích, thiết kế các hệ thống điều khiển có bản chất vật lý khác nhau. Sử dụng mô hình toán học. • Quan hệ vào-ra của hệ thống tuyến tính bất biến liên tục có thể mô tả bằng phương trình vi phân tuyến tính hệ số hằng. 8
2.2. Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử (2) ➢ Ví dụ 2.1: Phương trình chuyển động ô tô Output Hình 2.3 Phương trình tuyến tính mô tả chuyển động ô tô • M: Khối lượng xe. B: Hệ số ma sát • f(t): Lực kéo động cơ, tín hiệu vào • v(t): tốc độ động cơ, tín hiệu ra 9
2.2. Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử (3) ➢ Ví dụ 2.2: Đặc tính động học hệ thống giảm chấn Output Input • M: Khối lượng tác động lên bánh xe • f(t): Hệ số ma sát giảm chấn nhớt • K: độ cứng lò xo • f(t): lực do xóc, tín hiệu vào • y(t): dịch chuyển thân xe, tín hiệu ra Hình 2.4 Phương trình tuyến tính mô tả chuyển động cơ học giảm chấn 10
2.2. Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử (4) ➢ Ví dụ 2.3: Mạch điện với phần tử R-L-C nối tiếp • Tín hiệu vào: Điện áp u • Tín hiệu ra: Điện áp tụ điện uc • Theo định luật Kirchhoff Hình 2.5 Phương trình tuyến tính mô tả quan hệ điện áp vào ra mạch RLC nối tiếp d 2 uC duC LC 2 + RC + uC = u dt dt 11
2.2. Phương pháp mô tả hệ thống Cơ điện tử (5) • Quan hệ của tín hiệu vào-ra của HTĐK có thể biểu diễn dưới dạng phương trình vi phân tuyến tính liên tục hệ số hằng. • Xác định quan hệ vào-ra bằng cách giải phương trình vi phân với số bậc n > 2 là rất khó khăn • Các bài toán phân tích và thiết kế hệ thống sẽ không thể thực hiện được, đòi hỏi các dạng mô tả toán học khác hỗ trợ 12
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (1) ❑ Phương pháp sơ đồ khối (Blog Diagram) Hình 2.6 Biểu diễn hệ thống bằng phương pháp sơ đồ khối • Khối chức năng: Hàm quan hệ toán học trong một khối. Mô tả quan hệ vào/ra khối đó • Bộ tổng: Thực hiện quan hệ cộng đại số các giá trị tín hiệu vào • Điểm rẽ nhánh: Bảo toàn giá trị của tín hiệu đi đến và đi ra khỏi nút 13
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (2) ▪ Phép biến đổi cơ bản trong sơ đồ khối 1 2 14
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (3) 3 4 15
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (4) 5 6 16
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (5) ▪ Ưu nhược điểm: • Phương pháp sơ đồ khối đơn giản, tuy nhiên không có tính hệ thống • Có nhiều phương pháp giải tùy thuộc vào người giải. • Khi tìm hàm truyền phải thực hiện nhiều phép biến đổi, phép tính đại số, với các hệ phức tạp dễ gây nhầm lẫn. ➢ Đối với các hệ phức tạp phương pháp dòng tín hiệu (Graph Diagrams) được sử dụng 17
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (6) ➢ Ví dụ 2.4: Tìm hàm truyền đạt sử dụng p2 sơ đồ khối G A (s ) = G3 (s ) − G4 (s ) GB (s ) = 1+ G1 (s ) G2 (s ) GC (s ) = 1+ G2 (s )G A (s ) 18
2.3. Biểu diễn sơ đồ khối (7) ➢ Ví dụ 2.5: Tìm hàm truyền đạt sử dụng p2 sơ đồ khối Đáp số: 19
2.4. Biểu diễn dòng chảy tín hiệu (1) ❑ Phương pháp dòng chảy tín hiệu (Graph Flow Diagram) A42 forward path Input Output A21 A32 x3 A43 note note x1 x2 x4 feedback path A33 Hình 2.6 Biểu diễn hệ thống bằng phương pháp dòng chảy tín hiệu • Sơ đồ dòng tín hiệu là một mạng liên kết gồm các nhánh và nút. • Nút là điểm biểu diễn một biến hay tín hiệu hệ thống • Nhánh là đường nối 2 nút, có mũi tên để biểu diễn hướng tác động • Đường truyền (path) biểu diễn đường đi từ nút nguồn đến nút đích 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.