Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU<br />
ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU CÓ LIÊN HỆ MA SÁT, ĐÀN HỒI<br />
Phạm Tuấn Thành1, Trần Xuân Tình1*, Đào Thị Lan Phương2<br />
Tóm tắt: Bài báo xây dựng mô hình tổng quát cho hệ truyền động n động cơ<br />
xoay chiều có tính đến yếu tố ma sát đàn hồi. Trên cơ sở đó đi thành lập phương<br />
trình vi phân, xây dựng hàm số truyền, phương trình trạng thái. Tiến hành mô<br />
phỏng kiểm tra đánh giá bằng phần mềm Matlab-Simulink.<br />
Từ khóa: Nhiều động cơ, Điều khiển, Hệ thống, Mô hình thuật toán.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Trong khoảng hai thập kỷ lại đây kỹ thuật điều khiển hệ thống nhiều động cơ đã<br />
đạt được nhiều kết quả. Các hệ nhiều động cơ ngày càng phức tạp, với các mối liên<br />
hệ cơ ngày càng đa dạng, do đó việc phát triển và nghiên cứu các bộ điều khiển có<br />
tính đến yếu tố ma sát đàn hồi là hết sức cần thiết. Trong các hệ truyền động nhiều<br />
động cơ, để truyền chuyển động giữa các động cơ hoặc từ động cơ đến tải cần sử<br />
dụng các khớp nối. Các khớp nối thường được sử dụng là các hộp số, dây đai, trục<br />
nối... Sự không cứng vững của các thành phần khớp nối này có thể gây ra sự dao<br />
động cộng hưởng làm hệ thống mất ổn định, phát ra tiếng ồn và có thể phá hỏng<br />
các kết cấu cơ khí. Đối với hệ thống điện cơ hai khối lượng đàn hồi dạng 1 [2] đã<br />
có nhiều công trình nghiên cứu được công bố. Tuy nhiên, hệ thống điện cơ đàn hồi<br />
hai khối lượng dạng 2 [2] vẫn đang cần những nghiên cứu đầy đủ và chi tiết. Bài<br />
báo này đã nghiên cứu mô hình hóa hệ nhiều động cơ liên kết đàn hồi hai khối<br />
lượng dạng 2 và tiến hành mô phỏng kiểm tra, đánh giá tính đúng đắn của mô hình.<br />
2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ<br />
Việc mô tả các hệ thống truyền động điện (HTTĐĐ) nhiều động cơ dạng 2 dựa<br />
trên việc khảo sát tổ hợp các thành phần thống nhất có liên hệ lẫn nhau: tổ hợp các<br />
bộ phận truyền động, các thiết bị điều khiển và các liên kết cơ học giữa các bộ<br />
phận được biểu diễn như hình 1.<br />
2.1. Mô tả các mối liên kết cơ học của HTTĐĐ nhiều động cơ<br />
Trong hệ thống điện cơ hai khối<br />
lượng đàn hồi dạng 2, phần tử đàn<br />
hồi là băng tải vật liệu vận chuyển<br />
hoặc gia công (giấy, vải, kim loại…).<br />
Đ1, Đ2 là các động cơ của trục 1 và<br />
2, chúng có thể làm việc đồng thời ở<br />
chế độ động cơ hoặc Đ1 lai, Đ2 hãm.<br />
Các bán kính R1, R2 là không đổi nếu<br />
chúng là các bán kính của các trục hệ<br />
thống, hoặc thay đổi nếu chúng là bán<br />
kính các cuộn ru lô. Hình 1. Hệ thống điện cơ hai khối lượng đàn<br />
Thiết lập sơ đồ cấu trúc của hệ hồi dạng 2.<br />
thống với những giả thiết sau: dải vật liệu gia công là đồng nhất về chiều dày,<br />
chiều rộng trên suốt chiều dài của dải; trọng lượng của dải vật liệu không làm ảnh<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 61<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
hưởng đến độ biến dạng của nó; sự biến dạng đàn hồi được phân bố đều trên toàn<br />
bộ diện tích cắt ngang của dải; có thể bỏ qua các quá trình sóng liên quan tới việc<br />
truyền biến dạng theo chiều dài.<br />
Sự kéo dãn trên một đoạn chiều dài của băng vật liệu l được thể hiện trên hình 1<br />
d v1 v<br />
bằng phương trình vi phân: (1 ) 2 (1)<br />
dt l l<br />
l<br />
Ở đây, là độ dài tương đối; v1 ,v2 là tốc độ dài của dải vật liệu ở đoạn đầu<br />
l<br />
và cuối của đoạn l, lực căng xuất hiện trong vật liệu có mối liên hệ với giá trị tuyệt<br />
đối của biến dạng kéo l bởi biểu thức: F12 C12 l C12l<br />
Trong đó, C12 là hệ số chỉ độ cứng của dải vật liệu khi bị kéo dãn.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 2. Sơ đồ cấu trúc hệ điện cơ hai khối lượng đàn hồi dạng 2.<br />
Thành lập phương trình cân bằng mômen cho các động cơ, khi đó, các thông số<br />
truyền động quy về một trục ta lập được hệ thống các phương trình (2).<br />
Trong đó: M1, M2 và Mc1, Mc2 là mômen của trục động cơ và mômen cản quy<br />
về trục động cơ; J1, J2 là mômen quán tính;<br />
d 1 d 2<br />
M 1 M c1 M 12 J1 ; M 2 M c 2 M 21 J 2 ;<br />
dt dt<br />
dF12<br />
v1 1 R1 ; v2 2 R2 ; C12 v1 v2 (1 2 ) ; (2)<br />
dt<br />
1<br />
F12 ; M 12 F12 .R1 ; M 21 F12 .R2 ;<br />
C12 l<br />
Trường hợp tổng quát khi mô tả tác động đàn hồi giữa các bộ truyền động trên<br />
cơ sở hệ thống hai khối lượng dạng 2 có hệ số ma sát nhớt b khác không. Việc mô<br />
tả toán học hệ thống này được thực hiện dựa trên các biểu thức sau:<br />
d 1 d 1<br />
J1 M 1 M c1 C12 (1 2 ) b12 (1 2 ); 1 ;<br />
dt dt (3)<br />
d 2 d 2<br />
J2 M 2 M c 2 C12 (1 2 ) b12 (1 2 ); 2 ;<br />
dt dt<br />
d 1 <br />
dt b12 b12 C12 C12 1 1 <br />
<br />
J1 1 J1<br />
0 0 <br />
M <br />
d 2 J1 J1 J1<br />
<br />
J1<br />
1 <br />
Hoặc dạng ma trận: dt b12 b12 C12 C 1 1 M c1 (4)<br />
12 2 0 0 <br />
d 1 J 2 J2 J2 J 2 1 J2 J2 M 2 <br />
dt 1 <br />
0 0 0 2 0 0 0 0 M c 2 <br />
<br />
d 2 0 1 0 0 0 0 0 0 <br />
dt <br />
<br />
<br />
<br />
62 P. T. Thành, T. X. Tình, Đ. T. L. Phương, “Mô hình hóa và mô phỏng… ma sát, đàn hồi.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
-Mc1<br />
<br />
M1 1 1 1<br />
Tổng quát, ta tính cho 1<br />
mối liên kết trong hệ truyền J1 s s<br />
-<br />
động có n động cơ ta có sơ C12<br />
đồ cấu trúc như hình 3. -Mc2<br />
b12 <br />
s<br />
-<br />
M2 2 2<br />
1 1<br />
J2s s<br />
-<br />
C23<br />
b23 <br />
-Mc3 s<br />
-<br />
M3 3 3<br />
1 1<br />
J3s s<br />
-<br />
….. …..<br />
C(n 1) n<br />
-Mcn b(n 1) n <br />
s<br />
Mn -<br />
Mô hình hóa hệ thống các 1 n 1 n<br />
mối liên kết cơ học với n bộ Jns s<br />
phận thực hiện dựa trên các<br />
biểu thức (5) hoặc ở dạng Hình 3. Cấu trúc tổng quát của các kết nối cơ<br />
ma trận (6) - (8): khí hệ thống n động cơ truyền động.<br />
d 1 d1<br />
J1 M 1 M c1 C12 (1 2 ) b12 (1 2 ); 1 ;<br />
dt dt<br />
d 2 d<br />
J2 M 2 M c 2 C12 (1 2 ) b12 (1 2 ) C23 ( 2 3 ) b23 (2 3 ); 2 2 ;<br />
dt dt<br />
.....<br />
d n dn<br />
Jn M n M cn C(1 n ) n (n 1 n ) b( n 1) n (n 1 n ); n ; (5)<br />
dt dt<br />
X A. X B.U;<br />
T T<br />
X 1 1 2 2 ... n n ; U M 1 M c1 M2 M c2 ... M n M cn (6)<br />
d1 <br />
dt <br />
1 1 <br />
J 0 0 ... 0 0 <br />
d1 J1<br />
dt 1 <br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
d 2 <br />
0 1 1<br />
dt 0 ... 0 0 <br />
J2 J2 <br />
<br />
X d 2 ; B ; (7)<br />
dt 0 0 0 0 ... 0 0 <br />
... ... ... ... ... ... ... ... <br />
<br />
d n 1 1<br />
0 0 0 0 ...<br />
Jn<br />
<br />
Jn <br />
dt <br />
d n 0 0 0 0 ... 0 0 <br />
dt <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 63<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
A11 ... 0 b12 C12 b12 b23 C12 C23 b23 C23 <br />
<br />
A ... ... ... ; A21 J 2 J2 J2 J2 J2 J2 ;<br />
<br />
(8)<br />
0 ... Ann 0 0 1 0 0 0 <br />
<br />
b12 C12 b12 C12 b(n 1) n C(n 1) n b(n 1) n C(n 1) n <br />
0 0 0 0 <br />
A11 J1 J1 J1 J1 ; A<br />
nn Jn Jn Jn Jn <br />
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 <br />
<br />
2.2. Mô hình toán học động cơ không đồng bộ<br />
Khi mô tả động cơ không đồng bộ trong khoảng tuyến tính của đặc tính cơ có<br />
thể sử dụng hàm số truyền [3], [7], [8]:<br />
( s ) Kd 1 1 J<br />
W ( s ) ; Td ; TM (9)<br />
0 ( s ) Td Js 2 Js K d Td TM s 2 TM s 1 0 S K Kd<br />
2M K<br />
Trong đó: Kd – Hệ số truyền; Td, TМ – Hằng số thời gian; J – Mômen quán<br />
w0 S K<br />
tính. M K , SK - Mômen tới hạn, hệ số trượt tới hạn.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 4. Sơ đồ cấu trúc động cơ không đồng bộ<br />
trong vùng tuyến tính của đặc tính cơ.<br />
Hệ số truyền và hằng số thời gian trong (9) được xác định theo thông số động cơ,<br />
khi đó sơ đồ cấu trúc được thể hiện trong hình 4.<br />
3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ<br />
XOAY CHIỀU TRONG VÙNG LÀM VIỆC TUYẾN TÍNH<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 5. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống truyền động n động cơ xoay chiều.<br />
<br />
<br />
64 P. T. Thành, T. X. Tình, Đ. T. L. Phương, “Mô hình hóa và mô phỏng… ma sát, đàn hồi.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
Chế độ cơ bản của các HTTĐĐ nhiều động cơ liên kết tuần tự là duy trì các vận<br />
tốc của các bộ phận riêng lẻ trong tổ hợp công nghệ ở mức độ sai số cho phép. Khi<br />
đó, nhiệm vụ chính của việc mô hình hóa các hệ thống này là nghiên cứu các chế<br />
độ xác lập trong vận hành, đánh giá các khả năng của hệ thống trong thực hiện<br />
nhiệm vụ điều khiển đảm bảo mối liên hệ cho trước của các chế độ vận tốc của<br />
từng bộ phận. Các động cơ khi đó làm việc trên phần tuyến tính của đặc tính còn<br />
tính rời rạc của bộ chuyển đổi không ảnh hưởng đáng kể tới các đặc tính của đối<br />
tượng công nghệ. Vì vậy, khi nghiên cứu có thể áp dụng phương pháp mô hình hóa<br />
chúng trên cơ sở các mô hình tuyến tính.<br />
3.1. Cấu trúc tổng quát của hệ truyền động nhiều động cơ xoay chiều có liên<br />
hệ ma sát và đàn hồi<br />
Ta xét việc mô hình hệ thống với n bộ truyền động trên cơ sở cấu trúc tổng quát<br />
được thể hiện trong hình 5.<br />
Trong cấu trúc kí hiệu: d 1 , d 2 ,..., dn - Trị số đặt tốc độ, 12 ,..., (n 1) n - Các hệ<br />
số phân phối mô men tải trọng; 2 ,..., n - Hệ số điều khiển theo chế độ lựa<br />
chọn; K1 , K 2 ,..., K n - Hệ số truyền của cảm biến vận tốc. Tùy thuộc vào các giá<br />
trị của tham số mà việc nghiên cứu các dạng khác nhau của liên kết cơ học và điều<br />
khiển theo vận tốc hoặc mômen được đảm bảo. Các hệ số i có thể nhận giá trị 0<br />
hoặc 1. Giá trị 1 tương ứng với sự điều khiển bộ phận theo vận tốc, giá trị 0 - theo<br />
mômen tải trọng. Độ cứng của liên kết cơ học C(i-1)i và hệ số ma sát nhớt b(i -1)i<br />
xác định loại tác động cơ học giữa hai bộ phận kề nhau.<br />
Mô hình hàm truyền của bộ điều khiển dạng đơn giản PI kết hợp với bộ lọc<br />
thông thấp theo [7], [8] được biểu diễn bằng biểu thức:<br />
KI K a s 2 a1 s a0<br />
W (s) K P L 2 ; a2 K P ; a1 K P K I K L ; a0 K I .; (10)<br />
s s s ( s )<br />
<br />
Ở đây, bộ lọc thông thấp được sử dụng nhằm làm giảm hệ số khuếch đại ở tần<br />
số cộng hưởng cao, với α là tần số cắt của bộ lọc.<br />
3.2. Phương trình trạng thái HTĐĐ n động cơ xoay chiều<br />
Ta xét mô hình toán học hệ thống, xây dựng trên cơ sở cấu trúc tổng quát, như<br />
là tổ hợp của nhiều bộ phận truyền động riêng biệt. Ta thành lập phương trình mô<br />
tả hệ thống ở dạng ma trận với ij 1 :<br />
X A. X B.U ; U d 1<br />
T<br />
M 1 d 2 M 2 ... dn Mn ;<br />
<br />
X X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 ... X n1 X n 2 X n 3 X n 4 X n 5 X n 6 ;<br />
T<br />
(11)<br />
T<br />
X X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 ... X n1 X n2 X n3 X n4 X n5 X n6 ;<br />
A11 A12 ... 0 0 <br />
<br />
A21 A22 ... 0 0 <br />
... <br />
A ... ... ... ...<br />
(12)<br />
0 0 ... A(n 1)(n 1) A(n 1) n <br />
<br />
0 0 ... An(n 1) Ann <br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 65<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
1 0 0 0 K 1 0 <br />
<br />
0 0 0 0 K 1 0 <br />
K bd 1K L1 K bd 1K I 1 1 K bd 1K P1K1 <br />
0 0 <br />
Tbd 1 Tbd 1 Tbd 1 Tbd 1 (13)<br />
A11 Kd1 1 <br />
0 0 1 0 <br />
Td 1 Td 1 <br />
1 b12 C12 <br />
0 0 0 <br />
J1 J1 J1 <br />
<br />
0 0 0 0 1 0 <br />
0 0 00 0 0 0 0 0 1 2 0 0 <br />
0 0 00 0 0 0 0 0 1 2 0 0 <br />
<br />
0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
(14)<br />
A12 0 0 00 0 0 ; A21 0 0 0 0 0 0 <br />
b12 C12 b12 C12 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
J1 J1 J1 J2 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
<br />
2 0 0 (1 2 ) 2 K 2 0 <br />
<br />
0 0 0 (1 2 ) 2 K 2 0 <br />
K bd 2 K L 2 K bd 2 K I 2 1 K K K K K <br />
bd 2 P 2 1 2 bd 2 P 2 2 2 0 <br />
Tbd 2 Tbd 2 Tbd 2 Tbd 2 Tbd 2 (15)<br />
A22 Kd 2 1 <br />
0 0 1 0 <br />
Td 2 Td 2 <br />
1 b12 b23 C12 C23 <br />
0 0 0 <br />
J2 J2 J2 <br />
<br />
0 0 0 0 1 0 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 n 0 0 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 n 0 0 <br />
<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
Aqn 0<br />
<br />
0 0 0 0<br />
<br />
0 ; Anq 0 0 0 0 0 0 <br />
(16)<br />
bqn Cqn bqn Cqn <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
Jq Jq Jq Jn <br />
<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
q 0 0 q 1 q K q 0 <br />
<br />
0 0 0 q 1 q K q 0 <br />
K bdq K Lq K bdq K Iq 1 K bdq K Pq K bdq K Pq K q <br />
(1 q ) q 0 <br />
Tbdq Tbdq Tbdq Tbdq Tbdq <br />
(17)<br />
Aqq K dq 1 <br />
0 0 1 0<br />
Tdq Tdq <br />
<br />
1 b(q 1) q bqn C(q 1) q Cqn <br />
0 0 0 <br />
Jq Jq Jq <br />
0 0 0 0 1 0 <br />
<br />
n 0 0 n 1 n K n 0 <br />
<br />
0 0 0 n 1 n K n 0 <br />
K bdn K Ln K bdn K In 1 K K K K K <br />
bdn Pn (1 n ) bdn Pn n n 0 <br />
Tbdn Tbdn Tbdn Tbdn Tbdn <br />
Ann K dn 1 (18)<br />
0 0 1 0 <br />
Tdn Tdn <br />
bqn Cqn <br />
0 1<br />
0 0 <br />
Jn Jn Jn <br />
<br />
0 0 0 0 1 0 <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
66 P. T. Thành, T. X. Tình, Đ. T. L. Phương, “Mô hình hóa và mô phỏng… ma sát, đàn hồi.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
1 0 0 0 ... 0 0 <br />
1 0 0 0 ... 0 0 <br />
<br />
K bd 1 K P1 <br />
0 0 0 ... 0 0 <br />
Tbd 1 <br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
<br />
1<br />
0 0 0 ... 0 0 <br />
J1<br />
<br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
<br />
0 0 2 0 ... 0 0 <br />
0 0 2 0 ... 0 0 <br />
<br />
K bd 2 K P 2<br />
0 0 2 0 ... 0 0 <br />
Tbd 2 <br />
<br />
B 0 0 0 0 ... 0 0 <br />
1 <br />
0 0 0 ... 0 0 <br />
J2 <br />
<br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
... ... ... ... ... ... ... <br />
<br />
0 0 0 0 ... n 0 <br />
0 0 0 0 ... n 0 <br />
<br />
K bdn K Pn <br />
0 0 0 0 ... n 0 <br />
Tbdn <br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
<br />
1<br />
0 0 0 0 ... 0 (19)<br />
Jn <br />
<br />
0 0 0 0 ... 0 0 <br />
<br />
Kích thước ma trận A là 6n x 6n, ma trận B là 6n x 2n, trong đó, n là số động<br />
cơ, ma trận các biến trạng thái X là tín hiệu lấy ở các vị trí kí hiệu trên hình 5, ma<br />
trận U là các tín hiệu đầu vào. Kích thước các ma trận Aij gồm 6 x 6 thành phần.<br />
Kích thước các ma trận Bij gồm 6 x 2 thành phần. Khi đó cấu trúc ma trận của hệ<br />
thống thay đổi theo số lượng bộ phận.<br />
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ<br />
Để đánh giá những ảnh hưởng chính tác động lên HTTĐĐ nhiều động cơ có<br />
liên hệ ma sát, đàn hồi dạng 2 đã xây dựng, ta đi xem xét các kết quả mô phỏng với<br />
HTTĐĐ gồm hai động cơ không đồng bộ giống nhau, với các tham số mô phỏng<br />
được tính toán theo [9]:<br />
0.005; K I 10; K L 0.02; K P 0.001; K bd 1.15; Tbd 0.001; 2 1;<br />
K d 10.7; Td 0.05; J 0.02033; K 0.4; C12 0.8; b12 0.12;<br />
- Theo các công thức (12) đến (18) ta tính được các ma trận tham số:<br />
0.005 0 0 0 0.4 0 <br />
0 0 0 0 0.4 0 <br />
<br />
23 1500 1000 0 0.46 0 <br />
A A12 A11 <br />
A 11 ; ;<br />
A21 A22 0 0 214 20 1 0 <br />
0 0 0 49.18 5.9 39.35<br />
<br />
0 0 0 0 1 0 <br />
A22 A11<br />
<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 67<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
A12 ; A21 <br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
0 0 0 0 5.9 39.35 0 0 0 0 5.9 39.35<br />
<br />
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 <br />
- Kết quả mô phỏng:<br />
Khi cho Mc1 thay đổi từ (10 80) Nm tại thời điểm t = 3s và Mc2 thay đổi từ (10<br />
100) Nm tại thời điểm t = 5s.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 6. Tốc độ hai động cơ trong các trường hợp.<br />
- Chế độ không tải (bên trái)- Khi tải thay đổi bên trái.(bên phải).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 7. Tốc độ hai động cơ khi động cơ 1 lai, động cơ 2 hãm.<br />
Tốc độ đặt của động cơ 1 là 250[vòng/phút], động cơ 2 là 150[vòng/phút].(bên<br />
trái). Tốc độ đặt của động cơ 1 là 250[vòng/phút], động cơ 2 là 0<br />
[vòng/phút].(bên phải).<br />
Đặt tốc độ của động cơ 1 là 250[vòng/phút], động cơ 2 là 150[vòng/phút], tiến<br />
hành thay đổi hệ số C12 và b12<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 8. Tốc độ hai động cơ trong các trường hợp.<br />
1. C12 0.6 ; b12 0.12 (bên trái); 2. C12 0.2 ; b12 0.08 (bên phải).<br />
<br />
<br />
<br />
68 P. T. Thành, T. X. Tình, Đ. T. L. Phương, “Mô hình hóa và mô phỏng… ma sát, đàn hồi.”<br />
Nghiên cứu khoa học công nghệ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 9. Mômen động cơ 1 trong các trường hợp.<br />
1. C12 0.6 ; b12 0.12 (bên trái); 2. C12 0.2 ; b12 0.08 (bên phải).<br />
<br />
Nhận xét: - Tốc độ của hai động cơ luôn bám nhau và ổn định theo giá trị đặt.<br />
Trong trường hợp không tải và có tải cố định, khi khởi động, tốc độ động cơ nhanh<br />
chóng đạt tới giá trị xác lập, không có sự dao động với sai số bằng 0.<br />
- Khi tải thay đổi, momen của động cơ cũng thay đổi theo, tốc độ 2 động cơ có<br />
sự dao động nhưng ngay sau đó ổn định và trở về giá trị đặt.<br />
- Ở chế độ động cơ 1 lai, động cơ 2 hãm, hệ vẫn cho chất lượng hoạt động tốt,<br />
trường hợp tốc độ đặt động cơ 1 là 250 [vòng/phút], động cơ 2 là 150 [vòng/phút],<br />
sai lệch tốc độ của hai động cơ là 0,5 [vòng/phút], sai lệch về 0 sau 10 giây.<br />
Trường hợp tốc độ đặt động cơ 1 là 250 [vòng/phút], động cơ 2 là 0 [vòng/phút],<br />
sai lệch tốc độ của hai động cơ là 2 [vòng/phút], sai lệch về 0 sau 30 giây.<br />
- Khi hệ số ma sát nhớt, đặc biệt là độ cứng của liên kết càng giảm thì tốc độ và<br />
momen của động cơ dao động càng mạnh, hiện tượng cộng hưởng cơ học tăng lên<br />
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của động của hệ thống.<br />
Như vậy, mô hình tổng quát HTTĐĐ nhiều động cơ mà tác giả đề xuất ở trên<br />
đáp ứng được cho việc nghiên cứu các dây chuyền công nghệ nhiều động cơ có<br />
chứa liên hệ ma sát, đàn hồi. Đó chính là cơ sở để nghiên cứu tổng hợp các bộ điều<br />
khiển tối ưu cho hệ thống mà tác giả sẽ đề xuất ở các bài báo sau.<br />
4. KẾT LUẬN<br />
Bài báo đã đề xuất mô hình toán học tổ hợp truyền động nhiều động cơ, có liên<br />
hệ ma sát đàn hồi. Qua mô phỏng khảo sát khẳng định tính đúng đắn của mô hình<br />
và những ảnh hưởng của ma sát đàn hồi đến hệ thống. Cho thấy cần áp dụng các<br />
phương pháp điều khiển hiện đại như: điều khiển tối ưu, điều khiển thích nghi, mờ,<br />
nơ ron vào mô hình hệ thống. Mô hình tổng quát của hệ thống được xây dựng giúp<br />
nâng cao tính hiệu quả trong mô phỏng và thuận tiện cho nghiên cứu, giảm bớt hao<br />
phí khi thiết kế các tổ hợp dây chuyền công nghệ thực tế.<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, “Điều<br />
chỉnh tự động truyền động điện”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội-2004.<br />
[2]. Đào Hoa Việt, “Phân tích và tổng hợp hệ thống truyền động điện tự động”,<br />
Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội-2010.<br />
<br />
<br />
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 46, 12 - 2016 69<br />
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br />
<br />
[3]. Nguyễn Phùng Quang, “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba<br />
pha”, NXB Giáo dục (1998).<br />
[4]. Phạm Tuấn Thành, “Mô phỏng các hệ điện cơ”, NXB Quân đội Nhân dân,<br />
2011.<br />
[5]. Haitham Abu Rub, Atif Iqbal, Jaroslaw Guzinskiauth, “High Performance<br />
Control of AC Drives with MATLAB Simulink Models”, 2012.<br />
[6]. Jinzhao Zhang , Taibin Cao. “An Improved Method for Synchronous Control<br />
of Complex Multi-Motor System”, 2005.<br />
[7]. Акпанбетов Д.Б. “Энергосберегающий многодвигательный асинхронный<br />
[8]. электропривод ленточного конвейера”: Дисс. канд. техн. наук: 05.09.03.<br />
– Алматы, 2009.<br />
[9]. Д.Б. Акпанбетов, Д.Ж. Сарсембаев. “Трехдвигательный асинхронный<br />
электропривод синхронного вращения шахтного ленточного конвейера”.<br />
Вестник ПГУ №4, 2010.<br />
[10]. Байбутанов Б.К. “Многодвигательный асинхронный электропривод<br />
согласованного вращения”. Алматы, 2013.<br />
<br />
<br />
ABSTRACT<br />
MODELING AND SIMULATION ELECTRIC DRIVETRAIN MULTI- AC<br />
MOTOR HAVE CONTACTS FRICTION, ELASTIC<br />
The article has developed model electric drivetrain n AC motors have<br />
contacts friction and elastic. On that basis, establish equations, construction<br />
of transmission function, equation of state. Simulation test conducted<br />
assessed using Matlab-Simulink software.<br />
Keywords: Multi-Motor, Control, System, Mathematic model.<br />
<br />
<br />
<br />
Nhận bài ngày 18 tháng 10 năm 2016<br />
Hoàn thiện ngày 22 tháng 11 năm 2016<br />
Chấp nhận đăng ngày 14 tháng 12 năm 2016<br />
<br />
<br />
Địa chỉ: 1 Khoa Kỹ thuật Điều khiển, Học viện Kỹ thuật quân sự;<br />
2<br />
Khoa Điện, Đại học Công nghiệp Hà Nội;<br />
*<br />
Email: tinhpk79@gmail.com.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
70 P. T. Thành, T. X. Tình, Đ. T. L. Phương, “Mô hình hóa và mô phỏng… ma sát, đàn hồi.”<br />