Hệ động cơ 1 - Chương 3: Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều nhiều mạch vòng

BÀI GIẢNG MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ 1 Khoa Điện - Bộ môn TĐH Trường Đại học KTCN Thái Nguyên Chương 3: Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều nhiều mạch vòng 3.1. Hệ điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng phản hồi âm tốc độ và dòng điện 3.1.1. Đặt vấn đề Trong chương 2 đã chỉ rõ, hệ thống điều chỉnh tốc độ vòng kín đơn dùng phản hồi âm tốc độ và bộ điều chỉnh PI có thể đảm bảo hệ thống ở trạng thái ổn định thực hiện không có sai lệch. Đối với hệ thống có yêu cầu chất lượng động cao, ví dụ yêu cầu khởi động. phanh hãm nhanh, sai lệch tốc độ ở chế độ động nhỏ, thì hệ thống một mạch vòng khó thoả mãn yêu cầu. Điều này chủ yếu do trong hệ thống một mạch vòng không thể hoàn toàn khống chế dòng điện và mô men của quá trình động theo yêu cầu. 3.1. Hệ điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng phản hồi âm tốc độ và dòng điện 3.1.1. Đặt vấn đề Id n n Idmax Ing Ic Id Id n n Idmax Ic Id Hình 3.1: Đồ thị dòng điện và tốc độ quay của động cơ trong quá trình khởi động hệ thống điều chỉnh tốc độ a/ Quá trình khởi động hệ thống điều chỉnh tốc độ một mạch vòng với phản hồi âm dòng điện có ngắt b/ Quá trình khởi động tăng tốc lý tưởng t0 a t0 b 3.1.2. Cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện Ud Đ = CKĐ +  BĐ CK ucđ CL1 CBD R RI ­ ­ I u ui uv Hình 3.2: Hệ thống điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện: R ­ Bộ điều chỉnh tốc độ quay; RI ­ Bộ điều chỉnh dòng điện; FT ­ Máy phát tốc; FX ­ Mạch phát xung điều khiển các tiristor của BĐ; CBD ­ Cảm biến dòng điện, ucđ ­ Điện áp chủ đạo (điện áp đặt tốc độ); un (un=n) ­ Điện áp phản hồi tốc độ, u*i ­ Điện áp đặt dòng điện; ui (ui=I) ­ Điện áp phản hồi âm dòng điện ­ FX FT n n n 3.1.2. Cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện Ud Đ = CKĐ +  BĐ FX CK + ­ Rv3 Rpi OA2 Ci CL1 Rv4 CBD + + ­ Rv1 Rpn ucđ OA1 Cn Rv2 ­n Id uđk­ Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điện hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng sử dụng các bộ điều chỉnh PI : Biểu tượng biểu thị tác dụng giới hạn biên độ ­ FT Rv02 Rv01 3.1.3. Sơ đồ cấu trúc của hệ ở trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh Id ucđ Kb  1 Ce RdId­ nuđk Eb EĐ ­ uvđ Rd R  ­ RI Hình 3.4: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng âm tốc độ và âm dòng điện  ­ Hệ số phản hồi tốc độ quay  ­ Hệ số phản hồi dòng điện 3.1.3. Sơ đồ cấu trúc của hệ ở trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh Trên thực tế, khi làm việc bình thường, bộ điều chỉnh dòng điện không bao giờ đạt tới trạng thái bão hoà. Vì vậy, đối với đường đặc tính mà nói, chỉ có hai vùng ứng với hai trường hợp là bộ điều chỉnh tốc độ quay bão hoà và không bão hoà. 3.1.3.1. Bộ điều chỉnh tốc độ quay không bão hoà Lúc này, cả hai bộ điều chỉnh đều không bão hoà, khi ổn định, điện áp chênh lệch đầu vào đều bằng 0. Vì vậy: ucđ =un= n và: Từ quan hệ thứ nhất ta có: * i i du u I   cđ 0 u n n   3.1.3. Sơ đồ cấu trúc của hệ ở trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh 3.1.3.2. Bộ điều chỉnh tốc độ quay bão hoà Lúc này, đầu ra của R đạt tới giá trị giới hạn biên độ , mạch vòng ngoài của tốc độ quay trở thành mạch hở, sự thay đổi của tốc độ quay không còn ảnh hưởng đối với hệ thống. Hệ thống hai mạch vòng biến thành hệ thống một mạch vòng không có sai lệch tĩnh đối với dòng điện. Lúc ổn định: trong đó: dòng điện lớn nhất Idmax là do người thiết kế chọn, phụ thuộc vào năng lực quá tải cho phép của động cơ và và trị số lớn nhất gia tốc cho phép của hệ thống truyền động điện. Đường đặc tính tĩnh lúc này là đoạn A - Idmax trên hình 3.5. * imax d d max U I I   3.1.3. Sơ đồ cấu trúc của hệ ở trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh 3.1.3.2. Bộ điều chỉnh tốc độ quay bão hoà Đường đặc tính thẳng đứng như vậy chỉ phù hợp với tình huống n < n0, bởi vì nếu n > n0 thì , R sẽ ra khỏi trạng thái bão hoà. n n0 A Hình 3.5: Đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng 0 Idmax IdIđm 3.1.4. Tính toán các tham số ở trạng thái ổn định Từ hình 3.4 có thể thấy, hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín ở trạng thái làm việc ổn định, khi hai bộ điều chỉnh đều không bão hoà, giữa các đại lượng có các mối quan hệ sau: ucđ = un = n * i i d cu u I I     b e d d e cđ c dE C n I R C u / I Ru      đk b b bK K K ở đây Eb là s.đ.đ. đầu ra BBĐ, với BBĐ là sơ đồ chỉnh lưu cũng thường ký hiệu là Ud Hệ số phản hồi tốc độ quay: cđ max max u n   Hệ số phản hồi dòng điện: * imax d max U I   3.2. Chất lượng động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng 3.2.1. Mô hình toán học trạng thái động IdUcđ Rd Tms Ic - nEb EĐ-  - - Un Ui RW (s) IRW (s) bK s 1  d e 1/ R T s 1 e 1 C * iU Hình 3.6: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng  3.2.2. Phân tích quá trình khởi động Phần trước đã chỉ ra rằng, mục đích quan trọng của việc điều khiển hai mạch vòng kín chính là để nhận được quá trình khởi động gần với lý tưởng (hình 3.1b), vì vậy khi phân tích chất lượng động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng, trước tiên phải hiểu rõ quá trình khởi động của nó. Để khảo sát hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng ta giả thiết: khi động cơ đang đứng yên đột ngột đặt vào đầu vào điện áp u =conts để khởi động, quá trình quá độ của dòng điện và tốc độ quaycđ được thể hiện trên hình 3.7. Bởi vì trong quá trình khởi động bộ điều chỉnh R trải qua ba giai đoạn: không bão hoà, bão hoà, thôi bão hoà, trên hình vẽ được đánh dấu bằng các đường I, II, và III. 3.2.2. Phân tích quá trình khởi động Giai đoạn đầu, đoạn 0 t1, là giai đoạn điện áp tăng lên. Sau khi tác động điện áp đặt ucđ dạng nhảy cấp, thông qua tác động điều khiển của hai bộ điều chỉnh làm cho uđk, Eb (hay Ud), Id đều tăng lên, khi Id > Ic động cơ điện bắt đầu tăng tốc. Do quán tính cơ của động cơ, quá trình tăng của tốc độ động cơ không thể đột biến, cho nên chênh lệch điện áp đầu vào uv = ucđ - un của bộ điều chỉnh tốc độ quay R là khá lớn, đầu ra của nó nhanh chóng đạt tới giá trị biên (bão hòa), dòng điện I cũng được cưỡngd bức tăng lên nhanh chóng. Khi Id  Idmax thì , tác dụng của bộ điều chỉnh dòng điện làm cho Id không thể tiếp tục tăng mạnh, chứng tỏ quá trình này đang kết thúc. Trong giai đoạn này, R từ chưa bão hoà đã nhanh chóng đạt đến bão hoà, còn RI thường không bão hoà để đảm bảo cho tác dụng điều chỉnh của mạch vòng dòng điện. 3.2.2. Phân tích quá trình khởi động Ở GIAI ĐOẠN II, TỪ T1 ĐẾN T2, DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI, TỐC ĐỘ TĂNG. MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN. GIAI ĐOẠN III: SAU THỜI ĐIỂM T2 LÀ GIAI ĐOẠN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ QUAY. Ở GIAI ĐOẠN NÀY, t n 0 Id Idmax n* I II III TỐC ĐỘ QUAY ĐÃ ĐẠT ĐẾN TRỊ SỐ CHO TRƯỚC, ĐẠI LƯỢNG CHO TRƯỚC (TÍN HIỆU ĐẶT HAY ĐIỆN ÁP CHỦ ĐẠO) VÀ ĐIỆN ÁP PHẢN HỒI CỦA BỘ ĐIỀU CHỈNH CÂN BẰNG NHAU, CHÊNH LỆCH ĐIỆN ÁP ĐẦU VÀO BẰNG 0, NHƯNG ĐẦU RA DO TÁC DỤNG CỦA KHÂU TÍCH PHÂN Hình 3.7: Đồ thị tốc độ quay và dòng điện của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng t 0 t1 t2 t3 t4 Ic 3.2.2. Phân tích quá trình khởi động số biên, cho nên động cơ với dòng điện cực đại vẫn tăng tốc, làm cho tốc độ quay vượt quá giá trị đặt (quá điều chỉnh). Sau khi tốc độ quay vượt quá giá trị đặt, ở đầu ra của R xuất hiện chênh lệch điện áp âm, làm cho nó thoát khỏi trạng thái bão hoà, điện áp đầu ra của nó (cũng là điện áp cho trước của RI) cũng lập tức từ giá trị biên (bão hòa) giảm xuống, dòng điện mạch chính Id cũng theo đó mà giảm xuống. Nhưng vì Id vẫn lớn hơn dòng điện phụ tải Ic trong một khoảng thời gian nên tốc độ quay vẫn tiếp * iu tục tăng. Đến lúc Id = Ic, mô men động cơ M cân bằng mô men cản Mc (M = Mc), thì dn/dt = 0, tốc độ quay n đạt tới giá trị cực đại (tại thời điểm t = t3). Tiếp sau, dưới tác dụng của mô men phụ tải, động cơ điện bắt đầu giảm tốc, tương ứng với nó, xuất hiện một giai đoạn ngắn dòng điện Id nhỏ hơn Ic cho tới khi ổn định (giả thiết các tham số bộ điều chỉnh đã được 3.2.2. Phân tích quá trình khởi động điều chỉnh tốt). Trong giai đoạn điều chỉnh cuối cùng, R và RI đều không bão hoà và tác động đồng thời. Bởi vì mạch vòng điều chỉnh tốc độ quay là vòng ngoài, R đóng vai trò chủ đạo, còn tác dụng của RI là đảm bảo sao cho Id nhanh chóng bám lượng đầu ra ui* của R. Tóm lại, quá trình khởi động hệ thống điều tốc hai mạch vòng có 3 đặc điểm: 1/ Điều khiển bão hoà phi tuyến 2/ Điều khiển tối ưu chuẩn thời gian 3/ Quá điều chỉnh tốc độ quay 3.2.2. Phân tích quá trình khởi động Hình 3.8: Đồ thị dòng điện khi khởi động t Id 0 n Id n Cần phải lưu ý, dòng điện đầu ra của bộ chỉnh lưu bán dẫn tiristor chỉ đi theo một chiều, do vậy, với hệ thống điều tốc T-Đ không đảo chiều dòng thì khi dừng dòng điện động cơ không đảo chiều không tải của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng và động cơ không làm việc ở trạng thái hãm (nếu không sử dụng các biện pháp khác). Vì vậy hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng tuy có quá trình khởi động rất nhanh, nhưng khi dừng máy, sau khi dòng điện hạ về không thì hệ thống chuyển sang hãm tự do. Nếu muốn dừng nhanh phải dùng hãm động năng hoặc phanh điện từ. 3.2.3. Tính năng và tác dụng của hai bộ điều chỉnh ở trạng thái động Nói chung, hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng có tính năng trạng thái động khá tốt. 3.2.3.1. Tính năng bám trạng thái động Như trên đã phân tích, hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng trong quá trình khởi động và tăng tốc, trong điều kiện bị giới hạn về năng lực quá tải, đã cho thấy độ tác động nhanh của chế độ động tốt, bám sát đặc tính yêu cầu. Trong quá trình giảm tốc, vì đặc tính dòng điện động cơ không đảo chiều nên khả năng bám kém, bị sai lệch; đối với mạch vòng dòng điện, khi thiết kế bộ điều chỉnh cần phải có tính năng bám tốt. 3.2.3. Tính năng và tác dụng của hai bộ điều chỉnh ở trạng thái động 3.2.3.2. Tính năng chống nhiễu trạng thái động 1)Chống nhiễu phụ tải Từ sơ đồ cấu trúc trạng thái động hình 3.6 có thể thấy, nhiễu phụ tải tác động phía sau mạch vòng dòng điện, chỉ có thể dùng bộ điều chỉnh tốc độ quay để thực hiện chống nhiễu. Vì vậy, lúc đột ngột tăng tải (hoặc giảm tải), tất nhiên sẽ dẫn tới trạng thái giảm (hoặc tăng) tốc độ. Để giảm lượng sụt (hoặc lượng tăng) tốc độ ở trạng thái ổn định, khi thiết kế R cần phải yêu cầu hệ thống có chỉ tiêu chất lượng chống nhiễu tốt. Đối với việc thiết kế RI mà nói, chỉ cần mạch vòng dòng điện có chất lượng bám tốt là được. 2)Chống nhiễu điện áp mạng điện (lưới) IUcđ R Ic - nUd EĐ - Ud IdUcđ  R Tms Ic - nUd - 1 Ce - Un - EĐ Ud a RW (s) IRW (s) bK s 1  d e 1/ R T s 1 1K 1/ R Hình 3.9: Tác dụng chống nhiễu trạng thái động của hệ thống điều tốc a/ Hệ thống một mạch vòng; b/ Hệ thống hai mạch vòng Ud - dao động của điện áp mạng được phản ánh trên điện áp chỉnh lưu d  Tms -  - Un Ui b Ce RW (s) IRW (s) b s 1  d eT s 1 2)Chống nhiễu điện áp mạng điện (lưới) Do nhiễu của điện áp mạng bị bao bọc bởi mạch vòng dòng điện, lúc điện áp dao động, có thể thông qua phản hồi dòng điện để được điều chỉnh kịp thời, không cần phải chờ sau khi có phản hồi tốc độ tác động hệ thống mới có phản ứng. Vì vậy trong hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín, lượng sụt tốc độ ở trạng thái động của hệ thống giảm đi nhiều so với hệ thống một mạch vòng. 3.2.3.3. Tác dụng của hai bộ điều chỉnh Tổng hợp các phân tích trên, tác dụng của bộ điều chỉnh tốc độ quay và bộ điều chỉnh dòng điện trong hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín được quy về mấy điểm sau đây: 1) Tác dụng của bộ điều chỉnh tốc độ quay: (a) Làm cho tốc độ quay n bám nhanh theo sự thay đổi điện áp cho trước ucđ, không có sai lệch tĩnh, (b) Có tác dụng chống nhiễu đối với sự thay đổi của phụ tải, (c) Trị số biên ở đầu ra của nó quyết định dòng điện lớn nhất cho phép. 2) Tác dụng của bộ điều chỉnh dòng điện: (a) Chống nhiễu kịp thời khi khởi động đối với dao động điện áp mạng, (b) Bảo đảm nhận được dòng điện lớn nhất cho phép khi khởi động, (c) Trong quá trình điều chỉnh tốc độ quay, làm cho dòng điện bám theo sự thay đổi điện áp cho trước ucđ, (d) Lúc động cơ bị quá tải thậm chí bị kẹt, hạn chế được dòng điện lớn nhất của phần ứng, nhờ đó thực hiện được chức năng bảo vệ an toàn khi khởi động nhanh. Nếu sự cố được giải trừ thì hệ thống tự động khôi phục sự làm việc bình thường. 3.2.3. Tính năng và tác dụng của hai bộ điều chỉnh ở trạng thái động 3.2.3.4. Vấn đề thiết kế bộ điều chỉnh Cũng giống như hiệu chỉnh trạng thái động hệ thống điều chỉnh tốc độ một mạch vòng đã trình bày ở trên, bộ điều chỉnh của mỗi mạch vòng điều khiển đều có thể dùng đồ thị Bode với việc dựa vào phương pháp hiệu chỉnh nối tiếp để thiết kế. Vấn đề là, hai mạch vòng điều khiển tốc độ quay và dòng điện đan lồng vào nhau, phải giải quyết như thế nào? Đối với hệ thống điều khiển nhiều mạch vòng như vậy, phương pháp chung là, trước tiên thiết kế mạch vòng trong, sau đó thiết kế mạch vòng ngoài. Hay nói cách khác, trước tiên thiết kế xong bộ điều chỉnh mạch vòng trong, sau đó coi toàn bộ mạch vòng trong là một khâu của hệ thống mạch vòng ngoài, rồi lại thiết kế bộ điều chỉnh mạch vòng ngoài, cứ thế từng vòng từng vòng phát triển ra ngoài và hoàn thành thiết kế hoàn chỉnh các bộ điều chỉnh. 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh Nguyên tắc phải tuân theo để xây dựng phương pháp thiết kế ứng dụng là: (1) Về lý luận, các khái niệm phải rõ ràng, dễ hiểu, (2) Công thức tính đơn giản rõ ràng, dễ nhớ, hết sức tránh rườm rà, (3) Không những đưa ra công thức tính tham số, mà còn chỉ rõ xu hướng điều chỉnh, (4) Ngoài hệ thống tuyến tính, cũng có thể xem xét bão hoà phi tuyến, đồng thời đưa ra công thức tính đơn giản, (5) Có thể thích hợp cho hệ thống điều khiển tốc độ thông dụng, hệ thống tuỳ động và cả những hệ thống có phản hồi tương tự. 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.1. Các bước thiết kế kỹ thuật Bước 1: Chọn kết cấu bộ điều chỉnh, bảo đảm hệ thống ổn định, đồng thời bảo đảm độ chính xác trạng thái ổn định. Bước 2: Chọn các tham số bộ điều chỉnh để thoả mãn chỉ tiêu chất lượng động. Khi chọn cấu trúc bộ điều chỉnh, chỉ dùng một số ít các hệ thống điển hình, quan hệ giữa tham số và chỉ tiêu chất lượng hệ thống của nó đều có thể xác định trước. Lúc tính toán cụ thể các tham số, chỉ cần dựa theo các công thức có sẵn và số liệu trong các bảng là có thể xác định được. Như vậy, đã làm cho việc thiết kế được quy chuẩn hoá, giảm được khối lượng các tính toán. 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.2. Các hệ thống điển hình Nói chung hàm số truyền mạch hở của rất nhiều hệ thống điều khiển đều có thể dùng công thức sau để biểu diễn : 1 2 r 1 2 K( s 1)( s 1) W(s) s (T s 1)(T s 1)        thừa số sr của mẫu số biểu thị hệ thống có r điểm cực trùng gốc tọa độ, hay nói cách khác, hệ thống có chứa r khâu tích phân. Dựa vào r = 0, 1, 2, .... các trị số khác nhau, lần lượt đặt tên là hệ thống loại 0, loại I , loại II,...Lý thuyết điều khiển tự động đã chứng minh được hệ thống loại 0 lúc ổn định có sai số, còn hệ thống loại III trở lên thì rất khó ổn định. Vì vậy thông thường, để bảo đảm tính ổn định, và độ chính xác trạng thái ổn định, phần lớn dùng hệ thống loại I và II. Cấu trúc của hệ thống loại I và II cũng có rất nhiều kiểu, ta chỉ chọn xét một số điển hình trong số đó. 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.2. Các hệ thống điển hình 3.3.2.1. Hệ thống điển hình loại I C(s) - R(s) a L(dB) -20dB/dec (s-1) -40dB/dec c A  0 K s(Ts 1) Một hệ được gọi là hệ điển hình loại I khi cấu trúc của hệ như hình 3.10a và hàm số truyền mạch Hình 3.10: Hệ thống điển hình loại I a/ sơ đồ cấu trúc mạch vòng kín b/ đường đặc tính tần số lôgarit mạch vòng hở ( ) (s-1)0 0 -900 -1800 -1350 b vòng hở là: K W(s) s(Ts 1)   3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.2. Các hệ thống điển hình 3.3.2.1. Hệ thống điển hình loại I Hình 3.10b biểu diễn đường đặc tính tần số logarit vòng hở của nó. Chọn nó làm hệ thống điển hình không chỉ vì kết cấu của nó đơn giản, mà còn bởi vì đoạn trung tần đường đặc tính tần số logarit với độ dốc - 20dB/dec và tần số cắt nằm trong vùng này, chỉ cần chọn các tham số bảo đảm độ rộng đầy đủ của dải trung tần, hệ thống chắc chắn là ổn định, hơn nữa lại còn có độ dự trữ ổn định cần thiết. Tất nhiên, muốn đạt được điều đó, cần phải có: hoặc: hay: tg-1cT < 45 0 Độ đự trữ ổn định góc pha  =1800 - 900-tg-1cT=90 0-tg-1cT > 45 0. c 1 T   cT 1  3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.2. Các hệ thống điển hình 3.3.2.2. Hệ thống điển hình loại II Sơ đồ cấu trúc hệ thống mạch vòng kín và đường đặc tính tần số logarit mạch vòng hở của nó thể hiện trên hình 2.11, đoạn trung tần của đặc tính cắt trục hoành cũng với độ dốc -20dB/dec. Do mẫu số có chứa s2, đặc tính tần số pha tương ứng là -1800, phía sau còn có một khâu quán tính (đó là tồn tại tất yếu của hệ thống thực tế), nếu ở tử số không có khâu vi phân tỷ lệ (s+1), thì không thể nâng được đường đặc tính tần pha lên phía trên đường -1800, cũng không còn cách nào bảo đảm hệ thống ổn định. Muốn thực hiện được đường đặc tính như trên hình 3.11b, rõ ràng là phải có: Độ dự trữ góc pha ổn định là:  =1800 - 1800 + tg-1(c) - tg -1(cT) = tg -1(c) - tg -1(cT). c 1 1 T     hoặc  > T 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.2. Các hệ thống điển hình 3.3.2.2. Hệ thống điển hình loại II L(dB) -20dB/dec (s-1) -40dB/dec c 1/T (0) 1/1 C(s)R(s) 1K( s 1)  Hình 3.11: Hệ thống điển hình loại II a/ Sơ đồ cấu trúc mạch vòng kín b/ Đường đặc tính tần số logarit mạch vòng hở (s-1)0 0 -900 -1800 b- 2s (Ts 1) a 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.3. Chỉ tiêu chất lượng động của hệ Yêu cầu công nghệ của máy công tác đối với hệ thống điều khiển được thể hiện bằng các chỉ tiêu chất lượng trạng thái ổn định và trạng thái động. Chỉ tiêu chất lượng trạng thái động của hệ thống điều khiển tự động bao gồm hai loại chỉ tiêu: tính năng bám và khả năng chống nhiễu. 3.3.3.1. Chỉ tiêu tính năng bám Dưới tác dụng của tín hiệu cho trước (tín hiệu đặt hay chủ đạo) R(t), sự thay đổi lượng đầu ra C(t) của hệ thống có thể dùng chỉ tiêu chất lượng bám để mô tả. Với phương trình biểu diễn sự thay đổi tín hiệu đầu vào khác nhau, đáp ứng ở đầu ra cũng không giống nhau. Thường lấy giá trị đầu ra ban đầu bằng không và tín hiệu đặt đầu vào dạng bước nhảy để làm quá trình bám điển hình, sự thích nghi trạng thái động lúc đó gọi là sự thích nghi bước nhảy. Chỉ tiêu chất lượng bám cụ thể gồm các hạng mục sau đây: 3.3.3.1. Chỉ tiêu tính năng bám (1) Thời gian tăng tr (còn gọi là tốc độ đáp ứng) (2) Lượng quá điều chỉnh max % (3) Thời gian điều chỉnh ts C(t) Cmax C() max 2% hoặc 5% ma x max C C % 100% C       0 ttstr Hình 3.12: Đặc tính động khi tác động lượng vào nhảy cấp 3.3.3.2. Chỉ tiêu tính năng chống nhiễu (1) Lượng giảm trạng thái động (ở đầu ra) Cmax% (2) Thời gian hồi phục tv C(t) C1 Cmax 2% hoặc 5% Cb C2 0 t tvtm Mc Hình 3.13: Đặc tính động khi tăng tải nhảy cấp 3.3. Phương pháp thiết kế kỹ thuật bộ điều chỉnh 3.3.4. Quan hệ giữa các tham số và chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điển hình loại I Sau khi đã xác định được cấu trúc của hệ thống điển hình (như hệ thống loại I và loại II), việc đầu tiên là phải tìm được mối quan hệ giữa tham số và chỉ tiêu chất lượng của hệ thống, nghĩa là, phải tìm được công thức tính toán tham số và các bảng biểu thể hiện chất lượng của hệ thống để tiện cho việc ứng dụng thiết kế kỹ thuật. Bây giờ ta hãy xem xét hệ thống điển hình loại I, trong hàm số truyền mạch vòng hở của nó có hai tham số, là hệ số khuếch đại K và hằng số thời gian T. Trên thực tế, hằng số thời gian T luôn là tham số mà bản thân đối tượng