Kỹ thuật truyền động điện: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:228

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Kỹ thuật truyền động điện" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Những nguyên tắc cơ bản khi xây dựng hệ điều chỉnh tự động truyền động điện; Các phần tử tự động trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện; Các bộ biến đổi bán dẫn công suất trong truyền động điện;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật truyền động điện: Phần 1

Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn Phạm Quốc Hải - Dương Văn Nghi Điều Chỉnh Tự Động Truyền Động Điện NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
BÙI ụưỏc KHANH, NGUYÊN vãn liền PHẠM QUQC HẨI, DƯƠNG VẪN NGHI ĐIỀU CHỈNH Tự ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ( Sách giáo trình dàng cho sirth viên các trường đại học kỹ thỉíát ỉn lần thứ 4 có chỉnh sừíỉ * Sách chào mủng 50 năm thành lập trường Đại học Bách khoa Hà Nội THU yjghl I NHÀ XUẤT BÂN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2ŨO6
LÒI NÓI DÂi Sự hàng nổ ti
ngành diện, dồng thời cung có thể ỉãm tài ỉiệu tham khào cha các kỹ sư điện trỏng các ngành eõ ỉìẻn quan. Da các. vắn dẻ dưa ra trong giáo tĩinh khã phong phú nẻn chảc ràĩìg không thé tránh khỏi khiêm khuyết, Rất mong các bạn dòng nghiệp vã bạn .đọc góp ý kiến. Thư gõp ý xin gửi về Khoafiự dộng hóa XNCN Trườĩíg dại họe Bách khoa líã Nội, C9-104 hay Nhà 1'Líáí bàn Khoa học uà Kỹ thuật, 70 7>ần. Ỉ/Uttg Dạo, Hà Nội, ehúrtg íứi lift chdft íhàn/i cdftỊ
MỤC LỤC Trang ỉ-ỉri HÁÍ (tèú/ Cỉỉirlì?IJ CHÌNH Tự txjNG TRUYỀN tx>(ỉ DIỆN ]-]. KNìi njẹm vá phân |t\j[ 7 1-2- Những viín lĩc chung khi ihiÊt kế hệ đi’Ễu Chĩnh tự dộng truyền đồng đk?n N 1-3-. Độ chính Xỉk' CÚ1I hẹ diêu chỉnh tự động truy en dộng diộn thing chế dộ Xííc Ẹp vã lira xác lập 9 l ong iiLTp i-ác much viíig liều dinh k£u nrti cãip
5-5. fXêu chinh itis’-rt irừ riio dộng cir khi’irig đồng In) 287 5-6. Dicu chinh txìng suũkl Innrt hằng he ní»i liing diên dinh dòng lýi 289 5-7. flic li chinh tnn NÓ dộng cư kháng dồng hô 294 Í7nrrr^ á E J Ạ. TIUEYÊN fXJNG DIỀU CHÍNH TÓC Dỏ DỘNG cư tÌÌNCr llộ 1ÌA II1A Í>L Khái niẹm chung 527 (t-2. Mõ lù lítiii híỊC tTcìíìỊí cư đnng hộ híi phĩi 323 6’3. tỴmg ur diiig Itộ Irtmg chế đọ xác tip 325 Í1-4. Phiìn ks.ji he iriiyen diìng dtéu chinh lốc dộ dộng cư dung IK1 327 6-5. Truycn đímg điciỉ chinh tóc độ (King ctr đ'úríg liộ dùng hién tân nguồn úp .327 (i4>. Jie Iniycn dộng dímg cư dồng hụ vin hộ hién dot Lun M» ngutin diwg cỉìLiycn miKh Lự rihbữii 331 ỉ (1-7. Cííu trúc mạch dien chinh tốc dụ tniyen dộng dộng cir dikig hộ dùng hicn liìn ngucfi Llòog 340 6-8. Hẹ truy cn dwg dong ter dong bộ dicu khitn SŨ’ 344 (-inning 7 Ilf. TUHYEN DỘNG NHIÊU DÙNG
CHƯƠNG ĩ NHỮNG NGUYÊN TẠC co BẨN KHI XÀY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH Tự ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1,1. Khái niệm và phân loại Mục tiêu cơ bàn của hê điều cbỉtih tự động truyền động điện ỉà phải đảm bào giá trị yêu éàu cùa các dại lượng diều chinh mà khống phụ thuộc vào tãc động cùa các đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh, Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện có cáu trúc chung được trinh bày trên hình 1-1 gõm'; động cữ truyền động M quay máy sàn xuăt Mx và thíẾt bị biến đổi nâng lượng BD (được gọỉ là phàn lực) ỉ các thict bị do lường DL và các bộ dĩều chỉnh (được gọi là phàn điều khiến). Tỉn hiệu điều khiển hệ thống đưực gọi là tín hiệu đạt TỈỈĐ và ngoài ra còn các tín hiệu nhiễu loạn JVL tác d&ng lên hệ thống. ỉỉừĩSì AA
khiển đó điều khiển các tham số đầu ra bộ bĩến đổi (như công suất, đỉèn áp, dỘDg đícn, tằn số, Tín hiệu điều khiển được lấy ra từ bộ diều chỉnh Jể. Các bộ điều chinh R nhận tín hiệu thông bán các sai lệch về trạng thái làm việc cùa truyên dộng thõng qua so sánh giữa tín hiệu đặt THĐ và tín hiệu đo lường các đại lưụng của truyền động. Tín hiệu saj lệch này qua bộ đĩều chỉnh được khuếch dạí và tạo hàm chức năng điẽu khiển sao cho đảm bào chẵt lưựDg động và tỉnh của hệ thống truyèn động. Trong thực tế các đại lượng điều chỉnh cùa truyền dộng lả mùmen quay, tốc độ, vị trí. Để đàm bào chỗt lượng £ũa hệ, thường có nhiều mạch vòng đ&u nhỉnh như diện áp, dòng điên, tấc độ, tií thông, tàn số. cóng suất, mômen, V.v... Việc phân loại hệ diêu chinh tự động truyền động điện tuỳ thuộc vào mục đích. Nếu như quan tâm tới dộng cư truyền động, thi ta có truyền động động cơ một chiều, truyền động động cơ xoay chiều, v.v... Nếu quan tăm tởì tin hiệu dĩồu chinh ta co' bộ điều chinh tương tự (analog), bộ điều chỉnh số (digital) hoặc bộ diều chinh lại tương tự vả số. Mặt khác quan tâm tới cấư trúc hoặc thuật điều khiển ta có truyền động đĩềư chỉnh thỉeh nghĩ, truyền động điêu chinh veứtơ v.v... Khi xét nhiệm vụ chung của hệ thống ta cố thể phán ra ba loại; - Tĩộ điều chinh tự động truyền động điện dièu chinh duy tn theo lượng đạt t.rưâc không đổi: Thí dụ duy tri tốc độ không dốỉ, duy tri mômen khcing đổi hoặc duy trl công 9uất không đỔL - Hè đỉều chỉnh tùy động {hệ bám) là hệ đĩều chỉnh vị tri trong dó càn diều khiển truyền động theo lượng đặt trước biến thiên tủy ý. chúng ta thường gạp d truyền động quayanten, rada, các cơ cấu ản dao máy cát gọt kim loại, v,v... - Hệ điẽu khiển chương trịnh: thực chẫt là hệ diều khiển vị trí nhưng đại lượng diều khiển lại tuân theo chương trình đặt trước. Thõng thưdng đại lượng điều khiển ở dây là các qũy đạo chuyển dộng trong không gian phức tạp cho Dên cấu trúc cùa no' thường gồm nhiều trục. Chương trình điều khiển ờ đây được mã hóa ghi vào bìa. bàng từ, đĩa tìí, v.v... Chúng ta thường gặp hẹ truyền động điipu khiển chương trình ở các trung tâm gĩa công cát gọt kim loại, các dây truyền sản xuẩt có robot. Hệ đĩều khiển chương trình có cấu trúc phức tạp nhát. Thỏng thường nó cần thỏa man yêu càu cùa cả hai hệ truyền dộng trần và dũng đĨRu khiển số có máy tinh đỉện tử CNC (Computer Numeric Control). 1.2. Nhửng ván đề chung khi thiẽt kẽ hê điều chính tự động truyền đông điện Khì thiết kế hệ điều chỉnh tự dộng truyền động diện càn phải đàm bào hệ thực hifm được tất cả các yêu càu đặt ra, đó là các yêu càu về công nghệ, các chi tiêu chất lượng và các yẽu càu về kinh'tế. Chát lượng cùa hệ được thể hiện trong trạng thái động và tinh, Trong trạng thái tỉnh yêu càu quan trọng nhất là độ X'hinh xác điều chỉnh. Đói với trạng thái động có các yêu càu về ổn định và rác chỉ tiêu vè chất lương đông là độ quá điêu chỉnh, tốc dộ đĩặu chính, thời gian diều chỉnh và số làn dao động. Õ cáo hệ điều chinh tự động truyền động điện, cấu trúc mạch điêu khiển, luật điều khiển và tham số của các bộ diỄu khiển có ảnh hưởng rất lớn đến chẫt lượng của hệ. VI vậy khi thiết kế hệ ta phải thực hiện các bãi $
toán Vfi phân lích và tổng hợp hệ để tìm ra lòi giải hợp lý, sao chơ đáp ứng được yờu càu kinh tế và kỹ thuật đề ra. Dối với bãi toán tống hợp hệ, ngươi ta thường dưa TA ba loại: tống hợp chức nâng, tống hợp tham số và tổng hợp cáu trúc - tham số. 1- Bài íơãrt tống hợp chức năng thực hiện trong trường hợp đã biết cấu trúc vả tham số cùa mạch điều khiển ta phải xác định luật đìèu khiển đàu vào san chữ hệ đàm bảo chất Lượng. 2- Bàe tơán Mrtg hợp ihữm số thực hiện khi đà biốt cáu trác hộ và lượng tie. động đàu vào của hệ ta càn xác định tham số các hê điều khiển. 3- Bãi toán tổng hợp cấu (rác - tham số thực hiện khi đã biết quy luật biến thiên cùa lượng đau vào và ra cua từng phân tỏ trong hệ thống, ta cân xác định râu trúc của hệ và đặc tính tham số eãc L)ộ đièu chỉnh. Đế thực: hiộu ba bãi toán tổng hạp hự, ta có thế dũng các phương pháp khác nhau. Cụ thể dối với hệ có cấu trúc đon giàn ta dùng phương pháp đặc tính tàn số, phương pháp phản bố nghiệm và phương pháp hãm chuẩn môđun tối ưu. Hối vôi hệ có cấu trúc phức tạp người La thưĩing dùng phương pháp khống gian trạng thái hoặc tổng hợp hệ đùng máy tính só với ngôn ngữ chuyên dụng. 0 hệ điẽu khiển số, có đặc thù ríèng về mô tà toán học, tuy vậy các phương pháp tổng hợp vê cơ bân củng dựa trẾn các phương pháp tổng hợp hộ li én tục. Ri eng đối vớỉ hệ phi tuyến càn có phương pháp nghiên cứu riêng. Trong phạm vỉ cùa cuỗn sách này, chúng ta sè nghiên cứu cãc phương pháp nâng cao độ chỉnh xãc tĩnh của hệ, đồng thời nghiên cứu các phương pháp tổng hợp hệ thường dùng là phương phấp hảm chuẩn mõđun tối ưu, phương pháp không gian trạng thái cũng như nghiên cứu các hệ truyèn động đièu khiển số và hệ truyền động có phằn từ phi tuyến. 1.3. Độ chỉnh xác của hệ thõng truyền động điện tụ động trong chế dò xác lập và tựa xác lập ỉỉẵt cứ một hệ thống tự động điều chỉnh nào cũng đòi hờỉ đại lượng dìẽu chỉnh phái bám theo chính xãe tín hiệu điều khiển trong chế độ XÁC Lặp, tựa xác lặp và quả dợ. Độ ơn định và độ chính xác điêu chỉnh là hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng bậc nhất của một hệ thong tự dòng. Dộ chỉnh xác dược đánh giá trèỉi cơ SỪ phÊn tích rác sai lệch diều chỉnh, các sai lệch này phụ thuộc rất nhiêu yếu tỗ. Sự biến thiên của tỉn hiệu dật gồy cãc saĩ lệch không tránh được trong quá trình quã độ và cũng có thố gảy sai lệch trong chế dộ xác lập. Các khiếm khuyết cùa các phàn từ trơng hệ thống như ĩà ma sát tỉnh, khe hà, sự trôi đĩểm không cũng như Fự già hóa v.v... thường gây các sai lệch trcmg chế độ xác lặp. Trên cơ sà phân tích cúc sai lệch điều chinh ta co' thể chọn được các bộ điều chinh, các mạch bù thích hợp để nâng cao dộ chính xác của hệ thống. 1.3.1. Các hệ sổ sai lệch Xét mọt hệ thống tự động diêu chỉnh cố cẫu trúc tổi giản như tr£n hình 1’2, tror.g đó; ■ hàm truyền mạch hở; 9
TAf - thiết bị công nghê; R,rffj - tin hiệu đĩ&u khiển; C,c(t) ■ tín hiệu ra; e - fí- Ữ - sai lệch điều chỉnh; - các nhiều loạn, n _ C(p) + s FỂ(p).Nj(ph (1-1) i=J F(p) «— —, (ỉ-2) 1 + ^,(p) Fj(p) - hàm truyền đốĩ với cốc nhĩẻu loạn. Hỉrtỉi ỉ-2 a) Sir đìì khối; b) (Sc đac linh quá dọ. Các thành phàn quá độ cúa cơ) phụ thuộc vàn đặc tính cùa mạch vòng diều chinh và vào tín hiệu điều khiến, chúng là nghiệm cùa cãc phương trình vi phán không thuần nhắt- Thành phần nghiệm riêng của CYí? theo Rtĩ) sẽ chép lại Rff.) vứi độ chính xác nào đo. Thành phàn của C(i) theo nhiễu loạn Nị(í) phải càng nhỏ càng tốt. Xét loạt tin hiệu điêu khiển 7ỉ(t) và các nhĩẻu loạn Nị(if them mãn điều kiện Mc.LaurẼn thỉ sai lệch điều chỉnh e(t) = -Rứ) - C(t) có thể viết dạng chuỏì hàm; ăR(t) d*R(t} d'R(tj &ft) — c Rít) + C, — + ... + C. —+ 1 dt 1 df- 1 di' rfN.(t) dw.(n + CuNí^lí^ + CbNJ . - + “■ + CiNL + * dt dt‘ 4- ... dNnU) rfW (t) , + C'unA1^ + CLNn + - + CiNn~T +^- í1j3* rft di' Như vậy nếu biết trước Jĩfí> và các nhiễu và bỏ qua thạng dưẤự) thì ta 10
có thể xảc định được sai lệch eft) HẾU tính toán dược các hàng ítiS f’j Các hầng số Cị gọỉ lả các hê SỔ sai lệch. Trong kỹ thuật tự động thường dạt tên cho các hệ số sai Lệch như sau: C , - hệ sô sai lệch VỊ trí; C| - hệ số sai lệch tốc dộ; ' c? - hê số sai lệch gia tốc. Một hệ thỗng chính sác tuyệt đối Là hệ cố mọi hệ số sai lệch đều bảng khống. Hàm trưyèn của hệ thống trén hỉnh l’2a đốĩ vợi saí lệch là: £ij>) 1 M(pj F'(p) =-f- = , - = ~~ 7ĩ(p) Nfp) Nếu đem chia đa thức M(p) cho da thức Níp) thl ta có cách viết hàm sai lệch như sau: Fe(p) = (Co + CịP + C&2 + ... + CiP’WpZ Tù đó suy ra cảch tính các hẹ số sai lệch điều chình: co = lim (FJp)}. > p-T’L* 1 CÈ = lim {- [Fc(p) - CJ}, p P 1 (1-4) c2 = iim{ -- [Fc(p) * c; - CjPlb > P^n p2 1 i-1 Cị = lim ( — ÍFc(pì - XCự>kJ) p-*o p1 1=0 Cùng có thể tính được các hệ số sai lệch dối với tỉn hiệu điều khiến nhờ hàm truyền của hệ thống đối vởì tín hiệu điều khiển: F(p) =*-— =------ - , /tfp; 1 + Fn(p) R/pf - C(p) Fk(p? =— --------- -—- = 1 - Ffpĩ (1-5) ỉt(p) Ctí thể viết hầm truyền ở dạng tỉ số các đa thức: 6„ + btp + + ... + í)^”1 JVp) = ---------------------------------------------- - --------J rti < n ỉ 4- UịP + UjP^ + - - + GnP" Sử dụng công thức (1-4) ta suy ra Cách tính các hệ sổ sai lệch như sau: f 'o = 1 - bt > C1 - at - coaj - Ííp - a2 ■ c*]ữl - &fta2 ~ &21 i-1 cí = - c0ữi - èi ■ 2 ỹ/v y=l 11
Nếu hệ thống có ón = 1, òị = úp ...J = ứp ... òm = ttm thì tăt cầ các hệ số sai lệch sẽ bằng không. 1.3.2. Trêu chuán sai lệch Trong tính toán thực tẽ các hệ thống tự động đièu chỉnh, thương dinh ra cãc chỉ tiêu chất lượng nhẫt định đối với sai lệch để đánh giá một hệ thống là tốt hoác là xâu. Tteu chuẩn tỉ ch phăn binh ptiiỉơng sai tech (ỉSE) Theo tiêu chuẩn ZSEt chát lượng của hệ thống được, đánh gì á bời tích phân sau đây: (1-6) o trong đtí cố thể thay thế cận trên không xác định bằng thời gian hữu hạn T đù lớn sao cho ủ t > T Lhì e(tị đủ nhỏ đến mức có thể bỏ qua. Hệ thống tối ưu là hệ thống làm cho tích phân nảy cực tiều. Có thể áp dụng tiêu chuẩn ISE này cho loại tin hiệu vào đã xác định (thí dụ loại nhảy cấp đơn vị) hoậc cho loại tin hiện vào xác định theo phương pháp thổng kèT bái vi cứ thế dùng cả phương pháp giải tích lẫn phương pháp thực nghĩộm để tính tích phân (1-6). Hỉnh 1-3 mô tà một ví dụ về tích phản /SE, trong trường hợp cận trên cùa tích phân là hửu hạn (T) thì giá trị cùa tich phân ĨSE từ 0 đến T lả tđng diên tích gỉớì hạn giữa trục hoành và do thị e2ịt). Tiêu chuẩn /SE dánh giả các sai lệch lớn rất nặng và đánh giá các saĩ lệch nhò rất nhẹ. Trong một số trường hợp không nên dùng tiêu chuẩn này, thi dụ hi) bậc hai. Một hệ thống được thiết ke theo tiêu chuấn /SE làm cho các sai lệch lớn ban đàu gi im rất nhanh, do đó có tốc độ đáp ứng phải rất nhanh và kết quả là hệ kẽm ổn định. Tiéu chuẩn /SE thường áp dụng để thiết kế các hệ e thống cớ yêu càu cực tiểu hóa tiều thụ nâng lượng. TÍPtt r?/ìĩiíí?l ííc/i p/ỉíỈ71 cử(7 ti ch số giừa thời gitìiì- 4.'« gió tri í tí vệt (ỉôi cù ĩ) .sai ĩệc/1 (ỈTAẼ) Theo tiốu chuẩn /TAE, hệ thong tự đọng điều 12
chỉnh là tôi ưu nếu nó tàm cực tiểu tích phân aau đáy: ” í. I eft) I dí (1-7) __ o Tiêu chuẩn ĨTAE đánh giá nhẹ Các sai lệch lớn ban đầu còn các sai lệch sau, xuất hiện trong cả quá trình quá độ thỉ bị đánh giá rãt nàng. Hệ thống được thiết kế theo tiêu chuẩn này aẾ chỡ đáp ứng cố độ quá điều chỉnh nhỏ và có khả náng lảm suy giảm nhanh các dẠO dộng trong quá trình đièu chỉnh. Việc tính toán bàng gĩải tích tích phân (1-7) là rất khố khân, tuy nhiên có thế đo lưòng thực nghiệm một cách dể dàng. Ngoài ra trang tỉnh toán ỉ-ỉinỉì M. Ltóp ứng nhảy cấp đon vị cùa hệ thõng rhiếl kế thiết kế còn hay dùng ỈÍỀU theo tiẾu Chuãn//Í4£ (các hàm whlldcyl chuần tích phân của tich số giữa thời gian với bình phương hàm saĩ l&ch (/TSE).' * íe\í)di il-8) _ ° - _ TỈỄU chuấn này cớ các kết luận giống như đối với tiêu chuẩn ỈTAE nói d trên. Thi dụ : Ap dụng tiêu chu£n JTft# cho hệ thống bậc rt: ề(p) ưn R(p) + ajt?'1 v + + %plp + ữn Cfí thể thấy rỡ ràng ràng đáp ứng cửa hệ thống này cồ sai lệch trong chế độ xãc lập ìà bảng không (Co = 0). Bàng đo lường thực nghiệm có thể tính toán được Các hẹ 3Ó của hàm truyền sao cho cực tiểu hcía được tích phàn: 7i left) |dí. 0 Kết quả tinh toàn được liệt kỗ trong bảng 1-1 và đồ thị quá độ dược dựng trén hình 1-4 cho trường hợp tín hiệu điều khiển đầu vào Aft) là hám nhảy cãp đơn vL Hí thống hữu sai - hệ bậc không Hàm truyền cua hệ đíềũ chính có dạng m K jpi + r,p) ĩ=j W = -------------- fl
1-1. Dạng tối ITO cửa hãn truyềa nạch lún dire trẻo Ufa chtiần t 'Ị'AE 1 thống sai lfch uhày cấp Eé^rõl ừn Hpf ưn < n Ịĩn + £1^-1 4 * ^n.p+đn p + «ln ĩ p2- + l.itOjjP + «J,] z p* + 4 2,15to^ 1 W-) 3 /J* + ZJiLfjjp3 + 3.4 íu£ p2 ♦ 2.7ú>^ p + OJ" ứ /I5 4 Ỉ.SíUpp* + 5tí>^ J»3 4- 5,5^ f + 3.4 5 p6 + 3.25 LU^5 + b.«u2 p* + ít.ícu^/3^ + 7.45W* p2 + Ỉ.v5tt>íị j!> + í "na + Ttp) + âhd + TịP) k=l i=l K ---------- ị- b,p + b)p2 + ..." 1 + K 1 4- QjP + + ... Hệ số sai lệch VỊ trí: _ K 1 Co = 1 -T~7Trr-—- 1 4- K 1 + K ỉỉỉrứt Ilián ứng euíubé hữu sai VIVi các Ún hiệu vác khác nhím. Một cách tự nhiên là khi t-ftng hệ isũ khuếch đại tổng thì sai lộch tĩnh gỉàm khi tỉn hiệu điêu khiến lã hàng số. Nếu tín hiệu đĩeu khiển biến đối theo thời gian thì íiái lệch sè tâng theo thời gian, íỉđ 4/tóng uđ đíũ cáp một - hệ bậc mội Nón hàm truyèn cùa hệ thống hờ có dang JÍJl + r. púl + TÍ)..’ ‘ pU + Tị-pHI + T,p> ... 14
Tương ứng có hăm truy en của hệ thống kín: íựl -+■ T’| p)(l + TỉP) ... Ffpj '7 ' r ~ JTVÍ1 +riP)(i + 72p) ...píi + T]P)(1 4- Ty) — 1 + (ỉ,Tị }p + b2p2 ■+ 1 1 + (— + yTị )p + ayí2 £v Hộ só sai lệch vị trỉ CD = 1 - 1 * 0. Sai lệch của hệ thống không phụ thuộc vào độ lởn của tín hiệu điều khiển mà phụ thu óc vào các đạo hàm của BÓ. Thí dụ hệ sổ sai lệch tốc độ là: 1 Hinh /-Ó. Phàn ứng cửi hệ thống vò sai cấp I VỚI các lin biêu vào khác nhau. ỉỉệ thống ưõ sai cốp hai ■ hệ bộc hđị Xét hệ hở cớ hảm truyền: KA1 4- 7y)(l + Tý) ... í» = p2a 1 ‘— + 7>H1 + TỉP)... Hàm truyền hệ thống kin tương ứng vỗi phản hồi đơn vị: 1 + cr; )p + (IT; TJp2 + b^p3 4- ... r(p) ------- ------------- --- ------------- 1 1 + (STj + (- + zt; )p2 + + Cãc hệ àố sai lệch: co = «o - bữ = 0 C] — íỉ I - b I = 0 1 C-I = a-> - 6-, =—— 15
Khi hệ thống ổn định thì Sỉìi lệch chỉ phụ thuộc vàcr các đạo hàm từ cấp hài trở lên của tín hĩéu vảo. Hệ thống vô sai cấp hai thường dùng trong các thiết bi ĩ-7. Phản ứng cửa hộ Ihổnị vô su cáp haỉ vói Cãc tín hiệu vào khác nhau. 1,3.3. Bù sai lệch tĩnh 4 hệ hữu sai Để dản ra dược cách bù sai lệch ô hệ hữư sai, ta xét một thí dụ như hình 1-H Hirt/i 7-X. tìù sai lệch ớ hệ hưu sai. ĩYp) 1 ______ _ 1 1 +——— + xw; )p +-—(ỵr.T. + KAT V T'r' )p2 1 + KK7 1 + KK \ 7 } Hệ số saì lệch tỉnh (sai lệch vị tri) Bê bảng khống nếu: K ------------- = 1 =s> 1 + 16 1
Như thấy từ biổu thức tính hệ có hai thành phằn phàn hồỉ: phàn hoi àm với hệ số bàng 1 và phàn hòi dương vớĩ hệ số bàng 1/ÍL. Chính thành phàn phàn hồi dương này dă bù được saí lệch tỉnh- Tín hiệu đầu vào hô thống lả: e(t) = /ỉ(í) - K'Ctt), Khi 7ĩ(tỊ = -K\ — const, thì trong chế độ xác lập ta có C(t) = /C| và saỉ lệch í = Kj/K. Khác với trong hệ vô sai cấp 1, ở đây sai ỉộch tỉnh lại phụ thuộc vào bum độ tỉn hiệu điều khĩển và trong một ốỗ trường họp cụ thể, khi biên độ tín hiệu ÍC| ìớn cố thể làm bão hòa một phàn tử nào đó trong hệ thống Fuự>). Ngoài ra cũng cố thể chọn các thông số của hệ trên sao cho hệ số saí lệch tốc độ Cị cũng triệt tiôu. Xuẫt phát từ đĩều kiện 6} = ab ta rũt ra 1 Tj = ỵr, + KK^Tị. Thay giá trị của Kr dà tính ở trên ta được: M = sr- 1.3.4. Bụ sai lệch tỉnh, Mì lệch tóc độ và sal lệch gia tóc ủ hệ vũ saĩ cốp một Xét hệ thống vô sai cáp lt nối tiếp vbi hệ là một khâu, tạm gọi là khâu điều chỉnh có hàm truyền + 1 = —— ---------- như trên hỉnh 1-9. Tap+1 Hình 1-9. Bù sui lệch ờ hệ vô sai cấp L Trong mạch phản hòi cổ hàm truyền 4íủa Xen xơ vì tri Tp + 1 = £££ Giả thi ất Là hệ Ổn định, hàm truyền của hệ là C(p) 1 + ÒiP 4- bjp2 + ... Ffpj =£-- s —r~“ 1 + + UjP* + **'■** * 1 I J ì 4
trong đó tính, được : ỉ> t= + T b2 = ỵ TfTj + T.£ t; + Tử ỵ rt 4- ĩX _ J 1 ử. - 2 + T-+1 ill + — r .1? ữ2 = ỵ T;T’ +—- (ETị 4 T\ 4 71) 4 *4 + t; + TỵTị 4 < r Hệ thống thỏa mãn đĩều kiện vữ sai cấp 1: Ctl — 0. Dể đảm hảo bộ 30 sai lệch tốc độ Cl = 0 thì phải thôa mãn điều kiện ờt = a)s nghĩa là thông sộ của hệ phải thỏa mãn: 1 T = r 4- ------ *,■ Để hệ đạt hệ số sai lệch gia ốc c2 = 0 thỉ ngoài các điều kiện trôn hệ còn càn thủa man ^2 - (ỉ2, thí dụ vỡ: hệ có T* - 0 thỉ: 1 Tữ 4 sr: = ỵr. + TÃ 4— Điều này có nghỉa là để Cj = 0 và Cl = 0 thì ngoài điều kiện trên hàm truyòn cùa kháu phàn hồi (Xen-xđ) phải là: 1 . '*ir Các phương pháp bù sai lệch tỏ ra khá đơn giản trong việc tính toán, song trong một vài trường hợp cụ thề cò thể gặp kho' khăn trong gìàì pháp kỹ thuật. 1.4. Tổng hợp các mạch vòng điều chính kiếu nỗi cấp dùng phưong pháp hàm chuấn mồđun toi ưu Khì tổng hợp eác hệ truyền động nhiều thống số thường phán hệ thành cồu trúc nhìèu vồng có các bộ điều chình (regulator) nói theo cấp. Xét một hệ thống có câu trủc chung như hình 1-10 trong dó có 71 thõng số bộ điều chinh R(pj của n dối tượng (hệ thống) S(p)T trên đo' tác động n. nhiễu Loạn chính P|, Từ so đò thẫy ràng tín híệt^ ra cùa bộ điều chinh Rj chinh là tín hiệu diêu khiển cùa mạch vòng điều chỉnh cấp i - 1, Các đạĩ lượng (thông sổ) điều chỉnh Xp ...» xn tương ứng với giá trị đặt X|d, xnđ- Số lượng bộ điều chỉnh đũng bàng số các đại lượng diều chinh. Có thé nói ràngT cho đến nay phương pháp chung tổng họp cốc bộ diẻu chỉnh trong cấu trúc nối cấp chưa thật hoàn thiện, chỗ yếủ là việc chọn thỗng số tốì Uu của cáe bộ đỉều chinh, đo' là do tính chết phức tạp của các hệ thống thực. Vỉ thế việc tính toán tổng hợp gằn đúng có gĩá trị to lớn trong thỉết kế định hương cũng như trong chỉnh định, trong vận hành Các hệ thống. _ £ ' * Lị lâ + :
ỉỉbih /-ỈỮ. 1 lộ inryĩn đọng cớ cãe hô điều chình nối Iheo cấp. Đế dan ra phương phúpT ta gỉả thiét ràng các mạch điêu chinh của mồi đại lượng có chúa một phần cd Các hàng 56 thờĩ gian lớn, thí dụ hàng RQ thời gian điện cữ, hầng số thời gian của cuộn dây kích tù v.v... và một phàn có chứa các háng dó th di gian nhỏ, thí dụ hàng số thời gian của các xen xơ, cùa mạch điều khiến thyristor v.v... Trong trường hợp chung hàm truyèn cùa đối tượng có dạng: K. n (1 + T-pkr’dr s,ip) = ——--------------------------------- , (1-9) P' H (1 + np’-n (1 + k=l .= I Kp* rrnng đo' Tj lã háng thời gian của khâu trễ, mặt khác trung hàm truyèn có thể chứa càc khàu bậc hai. Việc tổng hợp các hộ điều chinh Mẽ được tiến hãnh sao cho hù được cãc kháu có hảng số thời gian tương đối lớn 7Ỵ, hàng cách đó ta dã giảm cấp cho mạch hở, các khâu có hầng số thời gian tương ưối nhờ Tv sè khùng được bù. rl1rong kỳ thuật trưypn động dĩện có thế bỏ qua các hàng 8Ố thííi gian nhỏ hơn 1 miligiãy, các hảng số thờĩ gian cỡ dưúi vài chục miligiây co' thế coi là nhỏ íĩ^), các hàng số thời gian cữ 0,1 giây trở lên cô thí coĩ là lớn (Tk). Ưu thế cùa cấu trúc nối cẩp cac bộ đĩpu chinh là ở chỗ mồi giá trị cùa lượng đật ÀFjị được hạn chế hời đoạn bảù hòa của đặc tính cùa bộ điÊu chỉnh 2C^|t giã trị hạn chế này có thể Là hàng số hoặc là thay đối được. Mỗi mạch vòng điêu chỉnh có một bộ điìỉu chỉnh và hệ thống được đi cư chính bao gôm đói tượng diều chinh.s,-, và mạch võng phụ, thí dụ: _ Rl sol(p> Fị(p) = ————-■ ■■■•:- (1-10) + 1 ^12^ = So2(p).FL(p) 19
Việc tống hợp các bộ đíèu chĩnh được thực hiện thao từng mạch vòng, từ mạch võng đàu tiền đến mạch vùng thứ n. Trong hệ thống truyèn động điẹn điều chỉnh, thường sử dựng các phương pháp hàm chuẩn tóĩ ưu để tổng hợp thông sổ Câc bộ điều chỉnh cho các mạch vòng. 1.4.1'Ãp dụng tiêu chuán môđiin tối uu Đổĩ vớì một hộ thống kin, khí tầ.n số tĩẽn đến vô hạn thi môđun của đặc tính tần sổ - hiên độ phải tiến đẽn khổng, vì thế đổì vởỉ dải tàn thấp nhỔL hảm truyèn phái đạt được điều kĩộn: Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn inôđun tốỉ ưu là hàm có dạng; , 1 ■ --- -------- .■ 7 (1 -12) l+2loP+2lẳf’ Tièu chuẩn môđun tối ưu hiệu chỉnh lại đặc tính tàn só chi ử vùng tàn số thấp và trung bình vả không bảo đảm trưàc dược tỉnh ổn định của hệ thống. Do đó, sau khi ứng dụng tỉéu chuẩn mddun tốỉ ưu càn phải kiểm tra sự ổn định của hệ. ơj 7>«ờng Aựp /lí? sai cô ÂÀni íruyền m / - (M3) (1 + TjP)(1 + Ty>) 20