Bài Toán Điều Khiển Động Cơ Điện Một Chiều Nam Châm Vĩnh Cửu

• Tác giả: Lê Đức Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Phan Đình Hiếu
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Bài Toán Điều Khiển Động Cơ Điện Một Chiều Nam Châm Vĩnh Cửu
• Loại tài liệu: Bài Tập Lớn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• 1. BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
• 1.1. Tổng quan về hệ thống động cơ điện một chiều kích từ song song
• 1.2. Xây dựng phương trình mô tả động cơ điện một chiều bằng phương pháp vật lý
• 1.3. Xây dựng biểu đồ bondgraph
• 1.4. Mô phỏng và đánh giá các đặc tính tốc độ của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim
• 2. BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU NAM CHÂM VĨNH CỬU
• 2.1. Động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu
• 2.2. Hệ thống điều khiển động cơ điện 1 chiều
• 2.3. Mô hình hóa hệ thống bằng hàm truyền và phương trình không gian trạng thái
• 2.4. Xây dựng biểu đồ bond graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển vị trí động cơ điện một chiều
• 2.5. Xây dựng hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều
• 2.6. Mô phỏng và đánh giá các đặc tính vị trí của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim
• 3. BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TREO TRÊN XE BUS
• 3.1. Tổng quan về hệ thống
• 3.2. Phân tích vật lí hệ thống
• 3.3. Mô phỏng và đánh giá đặc tính hệ thống

I. Điều khiển động cơ điện một chiều

Phần này tập trung vào khái niệm điều khiển động cơ điện một chiều, bao gồm các phương pháp chính và ứng dụng thực tiễn. Bài tập lớn đề cập đến việc xây dựng phương trình mô tả động cơ điện một chiều bằng phương pháp vật lý, xây dựng biểu đồ bondgraph, và mô phỏng, đánh giá các đặc tính tốc độ của động cơ và hệ thống điều khiển sử dụng phần mềm 20-sim. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và mô hình toán học để thiết kế hệ thống điều khiển hiệu quả. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như 20-sim giúp kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi thực hiện trên hệ thống thực tế. Động cơ điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ các thiết bị gia dụng nhỏ đến các hệ thống công nghiệp lớn, do khả năng điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn linh hoạt.

1.1 Động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu

Phần này tập trung vào động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu, một loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhờ cấu tạo đơn giản và hiệu quả. Bài tập lớn mô tả cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và ứng dụng của loại động cơ này. Cấu tạo động cơ bao gồm Stato (thường là nam châm vĩnh cửu), Rotor (có cuộn dây), chổi than và cổ góp. Nguyên lý hoạt động dựa trên tương tác giữa từ trường của nam châm vĩnh cửu và dòng điện trong cuộn dây Rotor, tạo ra mô-men quay. Ứng dụng đa dạng, từ động cơ khởi động ô tô, máy giặt, đến các thiết bị điều khiển nhỏ gọn. Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động giúp chọn lựa động cơ phù hợp và thiết kế hệ thống điều khiển hiệu quả. Bài tập lớn cũng nhấn mạnh vào việc mô hình hóa hệ thống bằng hàm truyền và phương trình không gian trạng thái, giúp phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển.

1.2 Mạch điều khiển động cơ DC

Thiết kế mạch điều khiển động cơ DC là trọng tâm của bài tập lớn. Bài viết trình bày các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ, bao gồm: thay đổi điện trở phần ứng, điều chỉnh từ thông, và điều chỉnh điện áp phần ứng. Mô hình hóa hệ thống bằng hàm truyền và phương trình trạng thái giúp phân tích và thiết kế bộ điều khiển. Bài tập lớn sử dụng các bộ điều khiển khác nhau như P, PI, PD, và PID, đánh giá hiệu quả của từng loại trên phần mềm 20-sim. Phân tích đáp ứng hệ thống cho thấy ưu điểm và nhược điểm của từng bộ điều khiển. Việc chọn lựa bộ điều khiển phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu về độ chính xác, tốc độ đáp ứng, và ổn định của hệ thống. Thiết kế mạch điều khiển cần cân nhắc các yếu tố như điện áp, dòng điện, và công suất của động cơ. Sơ đồ mạch điện cần được phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.

1.3 Hệ thống điều khiển động cơ DC

Bài tập lớn tập trung vào thiết kế và phân tích hệ thống điều khiển động cơ DC, bao gồm việc xây dựng biểu đồ Bond Graph. Biểu đồ Bond Graph là một công cụ mô hình hóa hữu ích trong việc mô tả sự tương tác giữa các thành phần trong hệ thống. Việc sử dụng phần mềm 20-sim giúp mô phỏng và đánh giá hiệu quả của hệ thống điều khiển. Phân tích đáp ứng hệ thống cho thấy khả năng điều khiển tốc độ và vị trí của động cơ. Thiết kế hệ thống cần cân nhắc các yếu tố như độ chính xác, ổn định, và độ tin cậy. Thực tiễn ứng dụng hệ thống điều khiển động cơ DC rất đa dạng, từ các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp đến các thiết bị gia dụng thông minh. Hiểu rõ về lý thuyết điều khiển và phân tích hệ thống là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống điều khiển hiệu quả và an toàn.