Điều khiển động cơ servo AC - Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Điện, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM

Tìm hiểu về điều khiển động cơ servo AC trong đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện. Hướng dẫn chi tiết nguyên lý hoạt động, ứng dụng thực tế và các phương pháp

2011

80
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về điều khiển động cơ servo AC trong đồ án

Điều khiển động cơ servo AC là trọng tâm của nhiều đồ án tốt nghiệp kỹ thuật. Hệ thống này sử dụng động cơ servo xoay chiều để đạt độ chính xác cao. Động cơ servo AC phản hồi nhanh và mô-men xoắn ổn định. Đồ án thường tập trung vào điều khiển tốc độ và vị trí. Người học áp dụng lý thuyết điều khiển tự động vào thực tế. Các mô hình như Mitsubishi MR-J2S-10A thường được sử dụng. Đồ án giúp sinh viên hiểu sâu về hệ thống servo. Nghiên cứu bao gồm phân tích mô hình toán học. Sinh viên thiết kế mạch điều khiển và lập trình. Kết quả đánh giá qua mô phỏng và thực nghiệm. Đồ án nâng cao kỹ năng thực hành cho kỹ sư tương lai.

1.1. Vai trò của hệ thống servo trong công nghiệp

1.2. Mục tiêu của đồ án điều khiển servo AC

II. Phân tích thách thức trong điều khiển động cơ servo AC

Điều khiển động cơ servo AC đối mặt nhiều thách thức. Động cơ có tính phi tuyến và tham số biến đổi. Nhiệt độ ảnh hưởng đến điện trở và cảm ứng. Tải thay đổi gây dao động trong hệ thống. Nhiễu tín hiệu phản hồi làm giảm độ chính xác. Điều khiển vị trí đòi hỏi đáp ứng nhanh và không overshoot. Tốc độ cần duy trì ổn định dù tải biến thiên. Mô hình toán học phức tạp khó xác định chính xác. Thực tế có độ trễ trong xử lý tín hiệu số. Chi phí phần cứng cũng là một yếu tố cân nhắc. Đồ án phải giải quyết các vấn đề này để thành công.

2.1. Tác động của tải thay đổi đến hệ thống servo

2.2. Vấn đề nhiễu và độ chính xác trong điều khiển vị trí

III. Giải pháp và phương pháp điều khiển servo AC hiệu quả

Nhiều giải pháp được đề xuất để điều khiển servo AC hiệu quả. Bộ điều khiển PID là phổ biến nhất vì đơn giản và hiệu quả. PID điều chỉnh thông số Kp, Ki, Kd để tối ưu đáp ứng. Điều khiển thích ứng xử lý tải thay đổi tốt hơn. Đồ án sử dụng mô hình tham số tập trung để thiết kế. Mô phỏng trên Simulink giúp thử nghiệm trước khi thực nghiệm. Lập trình vi điều khiển hoặc PLC để triển khai. Giao tiếp tín hiệu số tăng độ tin cậy. Đồ án áp dụng lý thuyết điều khiển hiện đại. Họ so sánh các phương pháp qua chỉ số hiệu suất. Kết quả lựa chọn phương pháp phù hợp cho ứng dụng.

3.1. Thiết kế bộ điều khiển PID cho động cơ servo AC

3.2. Sử dụng mô phỏng và thực nghiệm để tối ưu hệ thống

IV. Kết luận và ứng dụng của đồ án điều khiển servo AC

Đồ án điều khiển servo AC cung cấp kiến thức thực tiễn quý giá. Sinh viên hiểu rõ nguyên lý và thiết kế hệ thống servo. Họ giải quyết được các thách thức như tải thay đổi và nhiễu. Kết quả đạt độ chính xác và ổn định theo yêu cầu. Đồ án áp dụng thành công bộ điều khiển PID hoặc thích ứng. Nghiên cứu mở ra hướng phát triển cho hệ thống tự động hóa. Đồ án cũng là nền tảng cho nghiên cứu sâu hơn. Sinh viên cải thiện kỹ năng kỹ thuật và làm việc nhóm. Kết luận đánh giá mục tiêu đã đề ra ban đầu. Đồ án đóng góp vào nguồn tài liệu học thuật về servo.

4.1. Ứng dụng thực tế của hệ thống servo AC đã nghiên cứu

4.2. Hướng phát triển và cải tiến cho tương lai

29/05/2026

Trích đoạn nội dung tài liệu

TR姶云NG A萎I H窺C M雲 THÀNH PH渦 H唄 CHÍ MINH KHOA XÂY D衛NG VÀ AI烏N A唄 ÁN T渦T NGHI烏P K駅 S姶 NGÀNH C愛 – AI烏N T盈 AI陰U KHI韻N A浦NG C愛 SERVO AC SVTH : NGUY右N VI蔭T TH溢NG MSSV : 20662094 GVHD : TS.NGUY右N TR窺NG TH溢NG TP. Hげ Chí Minh, tháng 7 n<m 2011 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng L云I M雲 A井U Không d ng l i mà ti p t c phát tri n, đó là đi u có th nói v th tr ng thành ph n tr đ ng t đ ng hóa . Nh ng b c ti n kích th c c ng nh tính n ng m i cho các h th ng t đ ng hóa và đi u khi n th h m i. ng c tr đ ng (servo), đ c l p đ t trong vô s quá trình và h th ng, c ng thay đ i và đ c c i ti n liên t c đ đáp ng yêu c u ngày càng kh t khe trong các h th ng này nh momen cao h n, kích c nh h n, kh n ng ph n h i v trí tuy t đ i, và kh n ng đi u khi n b ng ph n m m. V i v trí ngày càng quan tr ng và ng d ng ngày càng r ng rãi trong l nh v c t đ ng hóa c a h th ng servo mà tài li u v v n đ này hi n nay t i n c ta thi u nên em đã ch n đ tài “đi u khi n h th ng servo” và ch gi i h n đi u khi n t c đ và v trí c a đ ng c servo. V i mô hình h th ng servo trong quá trình làm đ án chúng ta s tìm hi u k h n v hai ng d ng c b n c a h th ng servo là đi u khi n t c đ quay và v trí c a đ ng c theo yêu c u. SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV:20662094 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng L云I CÁM 愛N Trong su t th i gian ng i trên gh gi ng đ ng, đ c s ch d n t n tình c a th y cô gi ng viên em đã d n d n hoàn thành ch ng trình h c c a mình. V i tình hình chung c a n c ta thi u đi u ki n th c hành, thí nghi m h c n ng v lý thuy t thì m t đ án t t nghi p s giúp em hi u rõ h n v nh ng gì đã h c và bám sát đ c công vi c trong t ng lai c a mình. Trong su t quá trình làm đ án em xin chân thành s giúp đ c a quý th y cô trong khoa xây d ng và đi n. c bi t là th y Nguy n Tr ng Th ng đã dõi theo em su t 12 tu n làm đ án h ng d n em hoàn thành đ tài này. Trong quá trình thi t k môn h c vì th i gian có h n và ki n th c còn h n ch , nên không kh i thi u sót. Mong các th y, cô cho nh n xét đ đ án này đ c hoàn thi n h n. SVTH: Nguy謁n Vi鋭t Th営ng MSSV: 20662094 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng M CL C L i nói đ u L ic m n M cl c CH NG I: GI I THI U NG C SERVO 1 1.1 Phân lo i đ ng c 1 1.1 ng c servo DC 1 1.2 ng c AC servo 5 1.3 L a ch n đ ng c 6 CH NG II: H TH NG SERVO 8 2.1 H th ng servo là gì? 8 2.2 H th ng đi u khi n 11 CH NG III: MÔ HÌNH H TH NG SERVO MR-J2S-10A 13 3.1 Gi i thi u các b ph n chính 13 3.5 Bi n tr volume 21 3.7 S đ chân và ch c n ng t ng chân tín hi u I/O 23 3.8 Ch c n ng các chân trong CN1A, CN1B 25 3.3 Các ch đ ho t đ ng c a mô hình 31 3.1 Hình nh mô hình 31 3.2 Ch đ ch y th jog 32 SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng 3.3 Ch đ đi u khi n Speed 34 3.4 ch đ đi u khi n Position 36 3.4 M t s mô hình ng d ng h th ng servo 43 3.2 Trong máy hàn theo v trí và kích th c yêu c u 44 3.3 ng ng trong h th ng ki m tra các thông s c a đ ng c ph n l c 45 3.4 H th ng giám sát ch t l ng s n ph m 46 3.5 ng d ng trong máy mài 47 3.6 ng d ng trong máy đánh bóng đ a 48 CH NG IV: T NG K T TÀI 49 4.1 Ph ng h ng phát tri n đ tài 49 4.2 L i k t 49 PH L C NH NG THÔNG S C A SERVO AMPLIFIER 50 DANH M C TÀI LI U THAM KH O 71 SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng CH NG I: GI I THI U NG C SERVO 1.1 Phân lo i đ ng c Servo ng có Servo có 2 lo i: 1.1 ng c Servo DC - i u khi n đ ng c 1 chi u: D n đ ng ch y dao máy công c đi u khi n s NC/CNC đòi h i h đi u khi n ph i có kh n ng đi u khi n đ ng th i c t c đ và v trí. M c dù v i s phát tri n c a công nghi p đi n t , đ ng c xoay chi u đi u khi n t c đ b ng bi n t n ngày càng phát tri n m nh m nh ng đ ng c Servo DC v n đ c s d ng ph bi n trong các máy công c đi u khi n s . Nh ng n m tr c 1995 c a th k tr c 95% đ ng c dùng trong xích chuy n đ ng ch y dao máy đ ng c NC/CNC đ u đ c s d ng đ ng c DC đi u khi n Servo. ng c Servo DC có 2 lo i: đ ng c 1 chi u có ch i than và đ ng c 1 chi u không có ch i than. ng c Servo DC có ch i than - ng c servo DC có ch i than đ c trình bày trên (hình 1.1) g m 4 thành ph n c b n: stator c a đ ng c DC là m t nam châm v nh c u, cu n dây ph n ng l p trên roto. Trong quá trình ho t đ ng, t tr ng c đ nh đ c sinh ra t nam châm v nh c u g n trên stator t ng tác v i dòng t sinh ra t cu n dây trên roto khi có dòng đi n ch y qua nó. Quá trình t ng tác đó sinh ra moment tác đ ng lên tr c roto. Moment này bi u di n theo ph ng trình Te=ke.sin (1) - Trong đó : Te = moment đ ng c ; Ke=h s đ ng c ; = m t đ dòng t ; Ia = dòng ph n ng ; = góc gi a vect t tr ng c đ nh và vect dòng Hình 1.1: C u t o đ ng c Servo có ch i than - Công th c (1) cho th y ph n t sin nh h ng t i moment trên tr c đ ng c .2 ch ra quan h gi a vect t tr ng c đ nh và vect dòng qua ph n ng. moment trên tr c đ ng c t ng d n t = 0o và l n nh t khi góc SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang 1 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng =90o có ngh a là khi vect t tr ng c đ nh vuông góc v i vect dòng ph n ng, moment trên tr c đ ng c là l n nh t khi và khi = 0o vect dòng ph n ng song song v i vect t tr ng c đ nh, t i đó moment trên tr c là nh nh t. đ m b o moment trên tr c đ ng c luôn đ t đ c giá tr l n nh t c n thi t ph i đi u khi n chuy n m ch c p đi n cho cu n dây roto sao cho vect dòng ph n ng luôn luôn vuông góc v i t tr ng c đ nh. V i cách đi u khi n quá trình c p đi n nh trên, mômen đ ng c s bi n thiên t l v i dòng c p cho cu n dây ph n ng.2: Vect t tr ng c đ nh vect dòng và momen đ ng c Servo DC - M t m i liên h khác gi a các thông s c a đ ng c m t chi u là t c đ quay c a rôto t l v i s c đi n đ ng ph n đi n đ ng ph n đi n sinh ra trong cu n dây ph n ng - Mômen và t c đ c a đ ng c Servo DC đi u khi n có th mô t b ng hai ph ng trình sau: Tđc= Km.Iu (2) Eb=Kb. (3) - Trong đó: Tđc- là mômen t , Nm Iu- dòng đi n trong cu n dây ph n ng, A Eb- đi n áp ph n đi n (emf), V Km- h s mômen, kgm/A Kb- h s đi n, đ n v đo vôn trên vòng trên phút - v n t c quay c a đ ng c , vòng/phút - M ch đ ng c Servo DC ch ra trên hình 1.3: M ch đ ng c Servo DC SVTH: Nguy n Vi t Th ng MSSV: 20662094 Trang 2 án t t nghi p k s c đi n t GVHD: TS. Nguy n Tr ng Th ng - T đ nh lu t Kirchhoff ta có ph ng trình m ch dI Vu = K b .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ