Luận văn thạc sĩ: Nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển vị trí sử dụng động cơ tuyến tính kép và phương pháp điều khiển thích nghi

• Tác giả: Lê Cao Hạnh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Cao Xuân Tuyển
• Trường học: Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển vị trí trên cơ sở sử dụng động cơ tuyến tính (chạy thẳng) kép và phương pháp điều khiển thích nghi
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH
• 1.1. Lịch sử phát triển của động cơ tuyến tính
• 1.2. Cấu tạo và phân loại động cơ tuyến tính
• 1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ tuyến tính đồng bộ ba pha kích thích vĩnh cửu dạng phẳng đơn
• 1.4. Nguyên tắc chung điều khiển chung động cơ tuyến tính ba pha kích thích vĩnh cửu
• 1.5. Nguyên lý điều khiển vô hướng
• 1.6. Nguyên lý điều khiển vector
• 1.7. Ứng dụng động cơ tuyến tính
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÉP
• 2.1. So sánh giữa động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐB-KTVC) và động cơ chạy thẳng kiểu đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐCCT ĐB-KTVC)
• 2.2. So sánh về cấu tạo
• 2.3. So sánh về nguyên lý làm việc
• 2.4. So sánh về hệ tọa độ biểu diễn đại lượng vật lý ĐCĐB-KTVC
• 2.5. So sánh về các đại lượng vật lý
• 2.6. Mô hình toán học đối tượng MĐĐB-KTVC
• 2.7. Biểu diễn vector không gian các đại lượng 3 pha
• 2.8. Mô hình trạng thái liên tục của MĐĐB-KTVC
• 2.9. Mô hình toán học động cơ chạy thẳng kiểu đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐCCT-ĐBKTVC)
• 2.10. Mô hình ĐCTT loại ĐB-KTVC có xét đến hiệu ứng đầu cuối
• 2.11. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÉP TRONG HỆ CHUYỂN ĐỘNG VỊ TRÍ
• 3.1. Các phương pháp điều khiển
• 3.1.1. Dùng bộ điều khiển chung
• 3.1.2. Phương án dùng 2 bộ điều khiển riêng biệt
• 3.2. Thiết kế bộ điều khiển thích nghi cho động cơ tuyến tính kép trong hệ truyền động vị trí
• 3.2.1. Thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở hàm điều khiển Lyapunov
• 3.2.2. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở Backstepping
• 3.2.3. Thiết kế bộ điều khiển vị trí thích nghi phi tuyến backstepping cho động cơ tuyến tính kép
• 3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển vị trí trên cơ sở bộ điều khiển PID
• 3.3.1. Nguyên tắc thiết kế bộ điều khiển PI
• 3.3.2. Nguyên tắc thiết kế bộ điều khiển PID
• 3.4. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện
• 3.5. Thiết kế bộ điều khiển vận tốc
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG, THÍ NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN
• 4.1. Các tham số của hệ thống mô phỏng
• 4.2. Kết quả mô phỏng và bình luận
• 4.3. Hệ thống thí nghiệm sử dụng DSP cho động cơ tuyến tính đơn
• 4.4. Kết quả thí nghiệm và bình luận
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống điều khiển vị trí với động cơ tuyến tính kép

Hệ thống điều khiển vị trí với động cơ tuyến tính kép đang trở thành xu hướng trong ngành công nghiệp hiện đại. Động cơ tuyến tính không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn nâng cao hiệu suất làm việc. Việc áp dụng công nghệ này trong các hệ thống tự động hóa đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của động cơ tuyến tính

Động cơ tuyến tính là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động thẳng. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên lực từ trường, giúp tạo ra lực đẩy trực tiếp mà không cần cơ cấu chuyển đổi phức tạp.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng động cơ tuyến tính trong điều khiển vị trí

Việc sử dụng động cơ tuyến tính trong hệ thống điều khiển vị trí mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu độ trễ, tăng độ chính xác và giảm thiểu hao tổn năng lượng. Điều này giúp cải thiện chất lượng điều khiển và hiệu suất tổng thể của hệ thống.

II. Vấn đề và thách thức trong hệ thống điều khiển vị trí

Mặc dù động cơ tuyến tính mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức trong việc triển khai. Các vấn đề như độ nhạy với nhiễu, chi phí đầu tư ban đầu cao và yêu cầu về kỹ thuật cao là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Độ nhạy với nhiễu trong hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển vị trí với động cơ tuyến tính có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ môi trường. Điều này có thể dẫn đến sai số trong quá trình điều khiển, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc.

2.2. Chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điều khiển vị trí với động cơ tuyến tính thường cao hơn so với các hệ thống truyền thống. Bên cạnh đó, việc bảo trì và sửa chữa cũng đòi hỏi kỹ thuật viên có chuyên môn cao.

III. Phương pháp tối ưu hóa hệ thống điều khiển vị trí

Để nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển vị trí, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn tối ưu hóa hiệu suất làm việc của động cơ tuyến tính.

3.1. Thiết kế bộ điều khiển thích nghi

Bộ điều khiển thích nghi giúp điều chỉnh các tham số điều khiển theo thời gian thực, từ đó cải thiện khả năng đáp ứng của hệ thống trước các thay đổi trong môi trường làm việc.

3.2. Sử dụng thuật toán điều khiển PID

Thuật toán điều khiển PID là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong điều khiển tự động. Nó giúp duy trì độ ổn định và chính xác cho hệ thống điều khiển vị trí.

IV. Ứng dụng thực tiễn của động cơ tuyến tính trong điều khiển vị trí

Động cơ tuyến tính đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như robot công nghiệp, máy CNC và các thiết bị tự động hóa khác. Những ứng dụng này cho thấy rõ ràng lợi ích của việc sử dụng động cơ tuyến tính trong điều khiển vị trí.

4.1. Ứng dụng trong robot công nghiệp

Robot công nghiệp sử dụng động cơ tuyến tính để thực hiện các nhiệm vụ như lắp ráp, hàn và vận chuyển. Điều này giúp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong máy CNC

Máy CNC sử dụng động cơ tuyến tính để đạt được độ chính xác cao trong gia công. Việc này giúp giảm thời gian gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống điều khiển vị trí

Hệ thống điều khiển vị trí với động cơ tuyến tính kép đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến về hiệu suất và độ chính xác trong các ứng dụng thực tiễn.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ động cơ tuyến tính

Công nghệ động cơ tuyến tính đang phát triển nhanh chóng với nhiều cải tiến về hiệu suất và độ tin cậy. Các nghiên cứu mới sẽ tiếp tục mở rộng khả năng ứng dụng của động cơ tuyến tính.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực động cơ tuyến tính là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của hệ thống điều khiển vị trí.