Nghiên cứu điều khiển tốc độ và vị trí động cơ tuyến tính theo phương pháp điều chế độ rộng xung

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Quyết
• Người hướng dẫn: Ts. Cao Xuân Tuyển
• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu điều khiển tốc độ, vị trí và đảo chiều động cơ tuyến tính theo phương pháp điều chế độ rộng xung ứng dụng trong hệ chuyển động thẳng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH
• 1.1. Cấ u tạo, nguyên lý làm viêc̣ của động cơ tuyến tính
• 1.2. Khả năng ứng dụng của động cơ tuyến tính trong thực tế
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH
• 2.1. So sánh giữa động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐB-KTVC) và động cơ tuyến tính kiểu đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐCTT ĐB-KTVC)
• 2.2. Hệ tọa độ biểu diễn đại lượng vật lý ĐCĐB-KTVC
• 2.3. Mô hình toán học đối tượng MĐĐB-KTVC
• 2.4. Mô hình toán học động cơ tuyến tính kiểu đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐCTT-ĐBKTVC)
• 2.5. Mô hình ĐCTT loại ĐB - KTVC có xét đến hiệu ứng đầu cuối
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG
• 3.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
• 3.2. Thiết kế bộ điều khiển
• 3.2.1. Thiết kế bộ điều khiển nghịch lưu phía lưới
• 3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển NLĐC theo phương pháp Tuyến tính hóa chính xác
• 3.3. TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN PI (Mạch vòng dòng điện và vận tốc)
• 3.3.1. Tổng hợp mạch vòng ĐC vector dòng điện
• 3.3.2. Tổng hợp vòng ĐC vận tốc
• 3.3.3. Tổng hợp vòng ĐC vị trí
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM
• 4.1. Sơ đồ mô phỏng toàn hệ thống
• 4.2. Sơ đồ Simulink bộ điều khiển tốc độ theo phương pháp PI thường
• 4.3. Sơ đồ Simulink bộ điều khiển vị trí theo phương pháp PD thường
• 4.4. Kết quả mô phỏng
• 4.4.1. Kết quả mô phỏng điều chỉnh vị trí theo chiều thuận
• 4.4.2. Kết quả mô phỏng điều chỉnh vị trí theo chiều ngược
• 4.4.3. Kết quả mô phỏng điều chỉnh vận tốc theo chiều thuận
• 4.5. Kết quả thí nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu điều khiển động cơ tuyến tính

Nghiên cứu điều khiển động cơ tuyến tính bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghiệp hiện đại. Động cơ tuyến tính có khả năng tạo ra chuyển động thẳng trực tiếp, giúp giảm thiểu các cơ cấu chuyển đổi phức tạp. Việc áp dụng phương pháp PWM trong điều khiển động cơ tuyến tính không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn cải thiện độ chính xác trong việc điều khiển tốc độ và vị trí.

1.1. Động cơ tuyến tính và ứng dụng trong công nghiệp

Động cơ tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp như máy CNC, robot công nghiệp và hệ thống vận chuyển. Chúng cho phép điều khiển chính xác vị trí và tốc độ, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất.

1.2. Lợi ích của phương pháp điều chế độ rộng xung

Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) giúp tối ưu hóa việc điều khiển động cơ tuyến tính. Nó cho phép điều chỉnh điện áp và dòng điện một cách linh hoạt, từ đó cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

II. Thách thức trong điều khiển động cơ tuyến tính

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc điều khiển động cơ tuyến tính cũng gặp phải một số thách thức. Độ chính xác trong việc điều khiển vị trí và tốc độ là một trong những vấn đề quan trọng. Ngoài ra, việc thiết kế bộ điều khiển phù hợp để xử lý các yếu tố như tải trọng và phản hồi từ cảm biến cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ chính xác và thời gian đáp ứng

Độ chính xác trong việc điều khiển vị trí và tốc độ của động cơ tuyến tính phụ thuộc vào thiết kế bộ điều khiển. Thời gian đáp ứng nhanh và chính xác là yếu tố quyết định trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

2.2. Tác động của tải trọng đến hiệu suất

Tải trọng thay đổi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ tuyến tính. Việc điều chỉnh bộ điều khiển để thích ứng với các thay đổi này là rất quan trọng để duy trì hiệu suất ổn định.

III. Phương pháp điều khiển động cơ tuyến tính hiệu quả

Để giải quyết các thách thức trong điều khiển động cơ tuyến tính, nhiều phương pháp đã được phát triển. Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Nó cho phép điều chỉnh điện áp và dòng điện một cách linh hoạt, từ đó cải thiện hiệu suất và độ chính xác.

3.1. Thiết kế bộ điều khiển PWM

Bộ điều khiển PWM được thiết kế để tối ưu hóa việc điều khiển động cơ tuyến tính. Nó cho phép điều chỉnh tần số và độ rộng xung, từ đó cải thiện độ chính xác trong việc điều khiển tốc độ và vị trí.

3.2. Ứng dụng của bộ điều khiển trong thực tiễn

Bộ điều khiển PWM đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệp đến giao thông vận tải. Việc sử dụng bộ điều khiển này giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp điều chế độ rộng xung trong điều khiển động cơ tuyến tính mang lại nhiều lợi ích. Các thí nghiệm cho thấy độ chính xác và hiệu suất của hệ thống được cải thiện đáng kể. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

4.1. Kết quả thí nghiệm điều khiển động cơ

Các thí nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng phương pháp PWM giúp cải thiện độ chính xác trong việc điều khiển tốc độ và vị trí của động cơ tuyến tính. Kết quả này đã được xác nhận qua nhiều thử nghiệm thực tế.

4.2. Ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp

Phương pháp điều chế độ rộng xung đã được áp dụng thành công trong nhiều hệ thống công nghiệp, từ máy CNC đến robot tự động. Điều này chứng tỏ tính khả thi và hiệu quả của phương pháp trong thực tiễn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu điều khiển động cơ tuyến tính bằng phương pháp điều chế độ rộng xung đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực công nghiệp. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc cải thiện và tối ưu hóa các phương pháp điều khiển sẽ tiếp tục là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong tương lai.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ điều khiển

Công nghệ điều khiển động cơ tuyến tính sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều cải tiến về hiệu suất và độ chính xác. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các phương pháp điều khiển hiện tại.

5.2. Tác động đến ngành công nghiệp

Việc áp dụng các phương pháp điều khiển mới sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp, giúp nâng cao hiệu suất sản xuất và giảm thiểu chi phí. Điều này sẽ tạo ra nhiều cơ hội mới cho các doanh nghiệp trong tương lai.