TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ
1. Các thông số đầu vào:
Chọn vít-me có bước pB= 10 mm.
Hệ số ma sát trượt giữa thép và gang ta chọn μ = 0.12.
Gia tốc trọng trường g = 9.8 m/s2.
Gia tốc lớn nhất của bàn máy amax = 3,92 m/s2
Vận tốc lớn nhất của bàn máy vmax = 15 m/phút
Chiều dài dịch chuyển lớn nhất bàn máy L = 650 mm
Khối lượng bàn máy M = 300 kg
Góc nghiêng của trục α = 0o.
Tỉ số truyền i = 1. (do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vít-me không qua hộp giảm tốc)
27 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 1183 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Cơ khí chế tạo máy - Tính toán chọn động cơ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ
1. Các thông số đầu vào:
Chọn vít-me có bước pB= 10 mm.
Hệ số ma sát trượt giữa thép và gang ta chọn μ = 0.12.
Gia tốc trọng trường g = 9.8 m/s2.
Gia tốc lớn nhất của bàn máy amax = 3,92 m/s2
Vận tốc lớn nhất của bàn máy vmax = 15 m/phút
Chiều dài dịch chuyển lớn nhất bàn máy L = 650 mm
Khối lượng bàn máy M = 300 kg
Góc nghiêng của trục α = 0o.
Tỉ số truyền i = 1. (do chọn phương án động cơ nối trực tiếp với vít-me không qua hộp giảm tốc)
Hiệu suất truyền động η = 0.9
Lực cắt lớn nhất Fm= 1500 N
2. Biểu đồ đặc tính momen động cơ
Hình 1. Đặc tính Momen xoắn của động cơ
Đặc tính momen cho ta biết số lượng torque ở từng điểm từ khi vận tốc mô tơ bắt đầu từ 0% đến 100%.
- Looked rotor torque: là momen của động cơ sinh ra khi khởi động. Đây là momen để thắng được quán tính tĩnh của tải.
- Pull-up torque: là momen nhỏ nhất của động cơ để nó tăng tốc cơ từ trạng thái tĩnh đến tốc độ hệ thống. Nếu momen này nhỏ hơn so với yêu cầu của tải, thì động cơ sẽ bị quá nhiệt và dừng.
- Breakdown torque là momen cực đại duy trì được trong điện áp định mức và không chịu sự thay đổi đáng kể nào trong tốc độ.Ví dụ mô tơ đang chạy đầy tải với vận tốc 3550 rpm, nếu ta bỏ thêm tải vào mô tơ sẽ giảm vận tốc, khi mô tơ giảm vận tốc, momen sẽ tăng lên để cân bằng với số tải mới. Nếu ta cứ tiếp tục tăng tải, thì tới 1 lúc nào đó torque sẽ không tăng được nữa và bắt đầu sụt giảm, và lúc này vận tốc sẽ sút giảm thật nhanh và mô tơ sẽ ngừng lại
- Momen định mức (Full load torque/Rated torque) là momen xoắn lớn nhất mà động cơ có thể tạo ra để động cơ có thể hoạt động an toàn, liên tục ở tốc độ nằm trong dải tốc độ định mức.
3. Tính toán momen quy đổi
Khi hệ thống hoạt động các sẽ xuất hiện các thành phần lực, momen chống lại chuyện động quay từ trục động cơ. Để đơn giản cho việc tính toán, ta biến đổi các thành phần này về một thành phần duy nhất. Đó là việc quy đổi momen tải về trục động cơ.
Lực cản của hệ thống bao gồm:
- Lực ma sát của con chạy với ray dẫn hướng
- Lưc cắt do dao cắt
- Trọng lượng tải (bàn máy + phôi + vítme v.v.)
Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân bằng công suất của hệ truyền động.
Giả thiết tải trọng G sinh ra lực Fci có vận tốc truyền động là vi
Momen quy đổi của thành phần lực này là:
(1)
ω: Tốc độ động cơ [rad/s]
vi: vân tốc của phần tử thứ i [m/s]
3.1. Momen ma sát quy đổi
Hình 2. Lực ma sát giữa bàn và ray dẫn hướng
Ta có , f là hệ số ma sát, m là khối lượng bàn máy.
với là bước vít, u là tỉ số truyền ( u=ωωtrục ), với u=1 vì trục động cơ nối với trục vít bằng nối trục.
Áp dụng ta có:
Vậy: (2)
3.2. Momen trọng lực quy dổi
Hình 3. Trọng lực của bàn máy
Công suất do trọng lực tạo ra NG= P. v, mà P và v vuông góc với nhau, do bàn máy đặt ngang nên NG= 0, vậy momen trọng lực quy đổi
(3)
3.3. Momen cắt quy đổi
Hình 4. Lực do dao cắt gây ra
Theo tính toán ở phần tính trục vít me, lực cắt của dao gây ra Fm = 1500N
Tương tự áp dụng :
(4)
3.4 Momen tải quy đổi
- Trường hợp có cắt gọt (chạy có tải)
Khi chạy có tải
(5)
Dựa vào , , ta có
(6)
- Trường hợp không cắt gọt (chạy không tải):
từ ta có (7)
Vì momen tải quy đổi trường hợp chạy dao cắt lớn hơn nhiều so với trường hợp chạy không tải nên khi chọn động cơ sẽ chọn theo momen quy đổi trong , nghĩa là trường hợp động cơ hoạt động khi có tải.
4. Tính toán momen quán tính tải quy đổi về trục động cơ
Để dễ dàng cho việc tính toán ta quy đồi tất cả momen quán tính của tải về trục động cơ, gồm có:
- Momen quán tính của bàn máy
- Momen quán tính của trục vítme
- Momen quán tính của khớp nối
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
Năng lượng do động cơ sinh ra = Tổng năng lượng của các phần tử trong hệ thống nhận được.
Do vậy ta có:
(8)
hoặc:
(9)
Với Ji và mi lần lượt là momen quán tính, khối lượng của phần tử thứ i
Là tỉ số truyền giữa động cơ và các phần tử thứ i
4.1. Momen quán tính của bàn máy
(10)
Trong đó
m: khối lượng bàn máy [kg]
pB: bước vít [mm]
4.2. Momen quán tính của vít me
ds = 0,032 : đường kinh vit me [mm]
l = 1,26 : chiều dài vít me [mm]
ρ = 7,85.10-3 khối lượng riêng của vít me [kg/m3] (vật liệu 50CrMo4)
(11)
4.3. Momen quán tính của khớp nối
HÌnh 5. Thông số khớp nối
Vật liệu khớp nối hợp kim nhôm ρ = 2.70 g/cm³ = 2700 kg/m3
Momen quán tính của khớp nối:
Vậy momen quán tính của khớp nối là:
(12)
Trong đó:
D là đường kính ngoài của khớp nối [m]
L Chiều dài khớp nối [m]
Khối lượng riêng của vật liệu khớp nối [kg/m3]
4.5. Momen quán tính quy đổi về trục động cơ
(13)
5. Vận tốc lớn nhất của trục vít
(14)
6. Lựa chọn sơ bộ động cơ
6.1 Tiêu chí lựa chọn động cơ
- tốc độ định mức của động cơ ≥ tốc độ lớn nhất của vit me mà tải yêu cầu.
- momen định mức động cơ lớn hơn momen tải quy đổi, trong đó k là hệ số dự trữ
- tỉ lệ momen quán tính, tỉ lệ đưa ra nhằm để động cơ hoạt động ổn định, tránh cộng hưởng và đạt hiệu suất cao. JM là momen quán tính của động cơ
6.2 Lựa chọn sơ bộ
- Tốc độ định mức của động cơ
- Momen xoắn định mức của động cơ
- Tỉ số momen quán tính
Từ ta được
Dựa vào các dữ kiện trên, chọn động cơ sơ bộ như sau:
Model 1160A của hãng ANILAM
AM 1160A
Rated Voltage UN =306 V
Rated Power Output PN =1.45 kW
Rated Speed nN =3000 rpm
Rated Torque MN =4.6 Nm
Rated Current IN =3.3 A
Stall Torque MO =5.2 Nm
Stall Current IO =3.4 A
Maximum Torque Mmax =16.0 Nm
Maximum speed 5400 rpm
Weight m =6.90 kg
Rotor Inertia J =7.50 kgcm2
Bảng 1. Thông số động cơ No.1160A
7. Kiểm nghiệm động cơ
7.1 Kiểm nghiệm động cơ dựa vào momen gia tốc
7.1.1 Tiêu chí kiểm tra
Momen gia tốc là một tên gọi khác của momen kéo (Pull-up torque), gọi là momen gia tốc vì đây là momen sinh ra trong quá trình tăng tốc từ lúc khởi động lên lên tới một vận tốc nhất định.
Tiêu chí để kiểm nghiệm:
trong đó Ta là momen gia tốc được tính như sau:
(15)
7.2.2 Kiểm nghiệm
Lấy số liệu từ và bảng 1 ta có
(16)
Vậy
Thông số của động cơ 1160A cho ta
Do đó điều kiện kiểm nghiệm đúng.
Vậy động cơ đã chọn phù hợp về momen gia tốc.
7.2 Kiểm nghiệm dựa momen hiệu dụng
Hình 6. Biểu đồ vận tốc, momen của hệ thống trong một chu kì hoạt động thông thường
7.2.1 Tiêu chí đánh giá
(17)
Trong đó: Trms là momen hiệu dụng, k là hệ số dự trữ
Công thức tính momen hiệu dụng nói chung như sau:
(18)
Trong đó Ti là momen trong từng giai đoạn diễn ra trong từng thời gian ti
7.2.2 Kiểm nghiệm
Dựa vào hình hình 6 ở trên ta có
(19)
Chiều dài dịch chuyển bàn máy L = 650 mm = 0.65 m
Vậy (20)
Từ và hình 6 ta có
(21)
Trong đó:
TL là momen tải quy đổi, kết quả tính toán từ
Ta là momen xoắn gia tốc, kết quả tính toán từ
Bảng 1 số liệu động cơ cho biết Trated = 4.6 Nm
Vậy điều kiện đúng.
Do đó động cơ đã chọn phù hợp về momen hiệu dụng.
8. Kết luận:
Từ quá trình chọn sơ bộ và kiểm nghiệm lại ở trên, cuối cùng ta chọn được động cơ AM 1160A của hãng ANILAM cho hệ thống với thông số như sau:
Thiết kế bộ điều khiển
1. Hệ thống điều khiển tự động
1.1 Điều khiển tự động
Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người.
Quá trình điều khiển tự động phải đạt được các tiêu chí:
- Đáp ứng của hệ thống cần thỏa mãn yêu cầu.
- Mong muốn tăng độ chính xác trong điều khiển.
- Yêu cầu tăng năng suất.
- Đáp ứng mục tiêu tăng hiệu quả kinh tế.
1.2 Hệ thống điều khiển tự động (Hệ thống ĐKTĐ)
Là tập hợp các th ành phần vật lý có mối liên quan và tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ thống khác.
1.3 Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển tự động
1.3.1 Đối tượng điều khiển (Object): là thành phần vật lý tồn tại khách quan có tín hiệu ra là đại lượng cần điều chỉnh và nhiệm vụ của hệ thống cần phải tác động lên đầu vào một tín hiệu điều khiển sao cho đại lượng cần điều chỉnh đạt đ ược giá trị mong muốn.
1.3.2 Thiết bị điều khiển (Controller): là tập hợp các phần tử của hệ thống nhằm mục đích tiếp nhận các biểu hiện bất thường của quá trình để xử lý và tạo ra tín hiệu điều khiển thích hợp tác động lên đối tượng điều khiển.
1.3.3 Thiết bị cảm biến đo lường (Measuring Device): là các thành phần vật lý có nhiệm vụ xác định giá trị đại lượng cần điều chỉnh để làm cơ sở so sánh với giá trị mong muốn tạo ra các biểu hiện bất thường để cung cấp cho thiết bị điều khiển xử lý.
Hình 7. Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động cơ bản
1.4 Hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín
1.4.1 Hệ thống điều khiển vòng hở (Open Loop)
- Là hệ thống điều khiển tự động không so sánh kết quả thực tế với giá trị mong muốn sau tác động điều khiển.
- Đặc điểm:
+ Độ chính xác điều khiển phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh và độ tin cậy điều
chỉnh của thiết bị.
+ Chịu ảnh hưởng lớn từ các yếu tố tác động bên ngoài (nhiễu).
+ Đáp ứng chậm (thời gian đáp ứng dài)
u(t)
y(t)
w(t)
Đối tượng điều khiển
Bộ điều khiển
Hình 8. Cấu trúc điều khiển hở
1.4.2 Hệ thống điều khiển vòng kín (Close Loop)
Là hệ thống đóng kín, có phản hồi, hồi tiếp là hệ thống điều khiển tự động có tạo nên một tác động đo lường, so sánh giữa tín hiệu vào (giá trị mong muốn) và tín hiệu ra (giá trị thực tế); sai lệch giữa hai tín hiệu này được dùng làm tín hiệu vào của thiết bị điều khiển.
Hệ thống kín có các đặc điểm sau:
+ Độ chính xác điều khiển cao.
+ Giảm tác động và ảnh hưởng của nhiễu.
+ Tốc độ đáp ứng nhanh.
Bộ điều khiển
Đối tượng điều khiển
±
Hình 9. Cấu trúc điều khiển vòng kín
1.5. Quá trình quá độ và quá trình xác lập
Hệ thống điều khiển tự động luôn luôn tồn tại ở hai trạng thái: quá trình quá độ (trạng thái động) và trạng thái xác lập (trạng thái tĩnh). Khảo sát ổn định và chất lượng của hệ thống điều khiển ngưởi ta chủ yếu khảo sát ở quá trình quá độ.
1.5.1 Quá trình quá độ
Là trạng thái của hệ kể từ thời điểm có tác động nhiễu hay tác động đầu vào cho đến khi hệ thống đạt được trạng thái xác lập. Lý thuyết điều khiển tự động tập trung cơ bản mô tả và phân tích quá trình quá độ của hệ thống.
Hình 10. Hàm quá độ của một hệ thống điều khiển
Các chất lượng được đánh giá trực tiếp bao gồm:
- Độ quá điều chỉnh: Độ quá điều chỉnh được xác định bởi trị số cực đại của hàm quá độ so với trị số xác lập của nó
- Thời gian quá độ: thời gian quá độ tqd được xác định bởi thời điểm y(t) không vượt khỏi biên giới của miền giới hạn ∆ quanh trị số xác lập ∆ = ±5% hay có khi dùng ∆ = ±2%.
- Thời gian đáp ứng: thời gian đáp ứng tm xác định thời điểm mà lần đầu tiên quá độ đạt được trị số xác lập khi có quá điều chỉnh.
- Thời gian có quá điều chỉnh: được xác định tại thời điểm hàm quá độ đạt cực đại.
- Số lần dao động N: được tính bởi số lần mà hàm quá độ dao động quanh trị số xác lập trong thời kỳquá độ (0 < t < tqd)
: Đặc trưng cho tính chất suy giảm của quá trình quá độ
: Đặc trưng cho tính chất tác dụng nhanh của hệ
1.5.2 Quá trình xác lập
Trạng thái xác lập của hệ thống là trạng thái khi hệ thống có tác động đầu vào u(t) và sau khi kết thúc quá trình quá độ (hay quá trình chuyển trạng thái) thì hệ thống sẽ thiết lập một trạng thái ổn định mới. Ở trạng thái xác lập mới này, hệ thống sẽ có một sai số nào đó tùy thuộc vào tham số và cấu trúc của hệ thống.
Trạng thái xác lập của hệ thống được đánh giá bằng sai lệch dư của điều khiển. Nó là giá trị sai lệch còn tồn tại sau khi quá trình điều khiển kết thúc
Sai lệch tĩnh: là sai lệch giữa tiến hiệu đặt và tín hiệu ra, sai lệch tĩnh xác định độ chính xác tĩnh của hệ thống. Giá trị sai lệch tĩnh theo lý thuyết được tính như sau:
Trong đó e(t) là sai lệch động còn tồn tại trong quá trình điều khiển.
2. Mô hình hóa, khảo sát và thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động trong máy phay CNC
2.1 Mô hình hóa hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển chuyển động bàn máy của máy phay CNC gồm 2 thành phần cơ bản đó là:
- Phần điện – Động cơ DC: là nguồn gây ra chuyển động, nhận năng lượng điện từ lưới, biến đổi thành chuyển động quay.
- Phần cơ: hệ thống vit-me bi là thành phần chủ yếu tham gia chính vào quá trình chuyển động của bàn máy, nhận năng lượng quay từ động cơ, biến đổi thành chuyển động tính tiến, gia tốc cho bàn máy chuyển động.
Mô hình hàm truyền đạt của hệ thống
Sơ đồ nguyên lí động cơ DC có thể biểu diễn như sau:
T
Hình 11. Sơ đồ nguyên lí động cơ DC
Loại động cơ kích từ độc lập bằng nam châm vĩnh cửu.
- Áp dụng định luật Kirchhoff với mạch phần ứng biểu diễn trong hình 11, ta có
(22)
Trong đó
U là điện áp đặt vào roto, điện áp phần ứng [V]
R là điện trở phần ứng []
L là điện cảm phần ứng [H]
E là phản sức điện động phần ứng [V]
- Sức điện động phần ứng phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ như sau
(23)
với km là hệ số sức điện động phần ứng.
- Momen T của động cơ phụ thuộc vào dòng điện phần ứng theo đẳng thức
(24)
- Coi như trục vít, ổ bi, khớp nối là cứng tuyệt đối
Dịch chuyển bàn máy x(t) liên hệ với tốc độ góc w(t) của động cơ theo quan hệ:
(25)
k là hệ số chuyển đổi quay sang tịnh tiến
- Từ phương trình cơ bản chuyển động quay ta có:
(26)
Từ và ta được phương trình
(27)
J là momen quán tính quy đổi về trục động cơ
T1 là momen tải quy đổi về trục động cơ
- Vậy từ , , , và ta có hệ các phương trình:
(28)
Và từ đây biến đổi ta được một phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp phần ứng và dịch chuyển bàn máy:
(29)
Ta chỉ xét ảnh hưởng của điện áp phần ứng U đến chuyển động của bàn máy, nên phương trình ta có thể loại bỏ thành phần đi, khi đó ta còn phương trình:
(30)
Biến đổi Laplace hai vế của phương trình ta được
(31)
Vậy hàm truyền của hệ thống là:
(32)
Sơ đồ khối
Để biểu diễn một cách trực quan hơn mối quan hệ vào-ra, ta biểu diễn sơ đồ khối. Từ hệ phương trình , biến đổi Laplace 2 vế từng phương trình, và loại bỏ thành phần T1 ta có sơ đồ khối như sau:
x
I
T
U
-
E
w
Hình 12. Sơ đồ khối mô tả quan hệ vào-ra
Từ sơ đồ khối này tính toán ta cũng ra được hàm truyền đạt như
2.2 Xét tính ổn định của hệ thống
Hệ thống muốn sử dụng được thì trước hết nó phải ổn định. Hệ thống ĐKTĐ được gọi là ổn định nếu sau khi bị phá vỡ trạng thái cân bằng do tác động của nhiễu, nó sẽ tự điều chỉnh đểtrởlại trạng thái cân bằng. Nếu nó không trở lại trạng thái cân bằng mà tín hiệu ra tiến tới vô cùng thì hệ thống sẽ không ổn định.
Với các thông số như sau như sau
thay vào , ta được hàm truyền đạt:
(33)
2.2.1 Điều kiện để hệ thống ổn định:
+ hoặc tiến dần đến một giá trị cố định
+ Hệ thống sẽ không ổn định nếu
+ Hệ thống sẽ ở biên giới ổn định nếu → dao động có biên độkhông đổi.
2.2.2 Tiêu chuẩn ổn định tần số Nyquist
Phát biểu: Nếu hàm truyền đạt của hệ hở Gh(s) có n0 điểm cực nằm trên trục ảo và n+ điểm cực nằm bên phải trục ảo, thì điều kiện cần và đủ để hệ kín ổn định là đường đồ thị Nyquist của hệ hở bao quanh điển -1+0j của mặt phẳng phức đúng (n++n0) lần theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.
Xét hàm truyền của hệ hở , phương trình đặc trưng của nó là:
(34)
Nghiệm của phương trình: , có một nghiệm nằm trên trục ảo, và không có nghiệm nào nằm bên phải trục ảo.
Vậy theo tiêu chuẩn Nyquist, để hệ kín ổn định thì đường đồ thị Nyquist của hệ hở phải bao quanh điểm -1+0j một lần theo chiều kim đồng hồ.
Sử dụng MatLab để vẽ đồ thị Nyquist:
>> sys=tf([16*10^-5],[0.01 0.04 0.01 0]);
>> nyquist(sys)
Ta được đường đồ thị Nyquist như sau:
Hình 13. Đồ thì Nyquist hàm truyền hệ hở
Ta thấy đường đồ thị Nyquist không bao điểm -1+0j, nên hệ kín không ổn định.
2.3 Thiết kế bộ điều khiển PID
2.3.1 Sơ lược về mô hình điều khiển PID
Tên gọi PID là chữ viết tắt của ba thành phân cơ bản, gồm khâu khuếch đại (P), khâu tích phân (I) và khâu vi phân (D). Bộ điều khiển PID được sử dụng khá rộng rãi để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lí hồi tiếp.
Hình 13. Sơ đồ điều khiển dùng bộ điều khiển PID
Bộ PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thỏa mãn các yêu cầu cơ bản về chất lượng:
- Nếu sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua khâu khuếch đại, tín hiệu u(t) càng lớn để
- Nếu sai lệch e(t) chưa bằng 0 thì thông qua khâu tích phân, PID vẫn còn tạo tín hiệu điều chỉnh
- Nếu thay đổi của sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần vi phân, phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh
Bộ điều khiển PID được mô tả bằng mô hình vào-ra:
(35)
Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID
(36)
Sử dụng bộ điều khiển PID là chọn ra bộ thông số kp, TI, TD thích hợp để hệ thống đạt được yêu cầu về chất lượng mong muốn.
Một số phương pháp chọn lựa bộ tham số PID:
- Phương pháp Ziegler – Nichols
- Phương pháp Chien – Hrones – Reswick
- Phương pháp tổng T của Kuhn
- Phương pháp tối ưu hóa độ lớn
- Phương pháp tối ưu hóa đối xứng
- Phương pháp tối ưu theo sai lệch bám
Đối tượng điều khiển là đối tượng tích phân - quán tính bậc 2, ta sẽ sử dụng phương pháp “Tối ưu hóa đối xứng” để chọn bộ thông số PID
2.3.2. Tính toán chọn lựa bộ thông số PID
2.3.2.1 Phương pháp tối ưu hóa đối xứng áp dụng với đối tượng tích phân quán tính bậc 2
Khâu tích phân quán tính bậc 2 có dạng
(37)
Ta sử dụng bộ điều khiển PID
(38)với
Từ đây chọn bộ thông số sơ bộ PID như sau:
(39)
Tham số a được chọn từ yêu cầu chât lượng cần của hệ kín, đó là:
- Hệ kín có dao động khi 1<a<4, nếu a≥4 thì hệ kín sẽ không có dao động.
- Hệ kín sẽ không ổn định với a≤1.
- Độ quá điều chỉnh của hệ kín và a tỉ kệ nghịch với nhau.
2.3.2.2 Ảnh hưởng các thông số của bộ PID đến chất lượng của hệ thống
Ảnh hưởng các thông số PID đến chất lượng của hệ thống được biều diễn trong bảng bên dưới
Đáp ứng
Thời gian có độ quá điều chỉnh
Độ vọt lố
Thời gian quá độ
Sai số xác lập
Tăng KP
Giảm
Tăng
Thay đổi nhỏ
Giảm
Giảm TI
Giảm
Tăng
Tăng
Loại bỏ
Tăng TD
Thay đổi nhỏ
Giảm
Giảm
Thay đổi nhỏ
Bảng 3. Ảnh hưởng của thông số PID đến chất lượng hệ thống
2.3.2.3 Áp dụng tìm bộ thông số PID
Chọn sơ bộ
Từ hàm truyền được biến đổi thành:
Do đó
Chọn a = 4, áp dụng phương pháp tối ưu hóa đối xứng chọn sơ bộ thông sô PID:
(40)
Kiểm nghiệm
Sử dụng Matlab – Simulink để kiểm nghiệm các thông số PID tìm được ở trên đã đáp ứng được yêu cầu chất lượng hệ thống hay chưa, như sau:
- Thiết lập sơ đồ khối trong Simulink như sau:
Hình 14. Sơ đồ điều khiển PID trong thiết lập trong Simulink
Ta được đồ thị đáp ứng như sau
Hình 15. Đáp ứng quá độ khi đã có điều khiển PID
Nhìn vào đồ thị của hảm quá độ ta thấy dao động lớn, thời gian quá độ cũng lớn. Vậy ta vẫn cần phải điều chỉnh lại các thông số này sao cho hợp lí để hệ thống đạt chất lượng tốt nhất.
Dựa vào bảng 3, bảng các thông số ảnh hưởng của các thông số bộ điều khiển PID, sau một vài lần thay đổi các hệ số ta thu được đáp ứng sau cùng với bộ thông số PID là:
Hình 16. Đáp ứng sau khi đã hiệu chỉnh các thông số PID