Luận án về điều khiển tốc độ trục quay sử dụng động cơ thủy lực

• Trường học: Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Tốc Độ Của Trục Quay Truyền Động Bằng Động Cơ Thủy Lực
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Đà Nẵng

• Lời cam đoan
• Lời cám ơn
• Tóm tắt
• Mục lục
• Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình vẽ, hình ảnh, đồ thị
• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 0.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 0.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. Lịch sử phát triển của hệ truyền động và điều khiển tự động thủy lực
• 1.2. Các công trình đã được công bố có liên quan đến nội dung nghiên cứu
• 1.3. Hệ truyền động và điều khiển tải trọng hệ thủy lực
• 1.4. Hệ truyền động và điều khiển vận tốc hệ thủy lực
• 1.5. Hệ truyền động và điều khiển vị trí hệ thủy lực
• 1.6. Các công bố có liên quan khác
• 1.7. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC
• 2.1. Tổng quan về hệ thống truyền động thủy lực
• 2.2. Cấu trúc cơ bản của hệ truyền động thủy lực
• 2.3. Các tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng thủy lực
• 2.4. Động cơ thủy lực
• 2.5. Van tỷ lệ và van servo
• 2.6. Nguyên tắc tương tự điện - thủy lực
• 2.7. Tổng quan về hệ thống điều khiển thủy lực
• 2.8. Phân tích tổng quan về lịch sử và phân loại điều khiển các hệ thống thủy lực
• 2.9. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển
• 2.10. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC
• 3.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu đáp ứng quá độ của trục quay truyền động bằng thủy lực
• 3.2. Phân tích tổng quan
• 3.3. Mô hình nghiên cứu
• 3.4. Thiết lập mô hình tính toán và mô tả toán học của hệ thống
• 3.5. Mô hình toán khi bỏ qua biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang
• 3.6. Mô hình toán khi có tính đến biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang
• 3.7. Mô phỏng đáp ứng quá độ về tốc độ của hệ
• 3.8. Phân tích các bộ điều khiển
• 3.9. Thiết kế bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ
• 3.10. Khảo sát đáp ứng quá độ về điều khiển tự động tốc độ của trục quay
• 3.11. Các số liệu mô phỏng
• 3.12. Đáp ứng về tốc độ của trục quay
• 3.13. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC
• 4.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực
• 4.2. Tính toán cơ bản nguồn truyền động thủy lực
• 4.3. Chọn hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực
• 4.4. Chế tạo và lắp đặt thiết bị thực nghiệm của trục quay
• 4.5. Xác định thông số điều khiển và viết chương trình điều khiển hệ thống
• 4.6. Khảo sát thực nghiệm độ ổn định về điều khiển tốc độ của trục quay
• 4.7. So sánh các kết quả lý thuyết và thực nghiệm
• 4.8. Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ của dầu đến độ ổn định tốc độ của trục quay
• 4.9. Kết luận chương
• KẾT LUẬN CHUNG
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1
• PHỤ LỤC 2

I. Tổng quan về điều khiển tốc độ trục quay

Nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay bằng động cơ thủy lực là một lĩnh vực quan trọng trong tự động hóa công nghiệp. Hệ thống điều khiển này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn nâng cao độ chính xác trong quá trình sản xuất. Việc ứng dụng công nghệ thủy lực trong điều khiển tốc độ mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là trong các thiết bị có công suất lớn như máy ép, robot công nghiệp và máy CNC. Hệ thống điều khiển tự động cho phép điều chỉnh tốc độ quay một cách linh hoạt và hiệu quả, đáp ứng nhanh chóng với các thay đổi trong quá trình sản xuất.

1.1. Lịch sử phát triển hệ thống điều khiển thủy lực

Hệ thống điều khiển thủy lực đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ những ngày đầu sử dụng cơ học đơn giản đến việc áp dụng các công nghệ hiện đại như điều khiển PID. Sự phát triển này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu sai số trong quá trình điều khiển. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các bộ điều khiển thông minh có thể nâng cao chất lượng điều khiển, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

II. Cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển thủy lực

Để hiểu rõ về điều khiển tốc độ của trục quay, cần nắm vững các nguyên lý cơ bản của hệ thống thủy lực. Cấu trúc của hệ thống bao gồm các thành phần chính như động cơ thủy lực, van tỷ lệ và các cảm biến. Các tính chất vật lý của chất lỏng thủy lực cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của hệ thống. Việc phân tích động lực học của hệ thống giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ quay và từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc điều khiển.

2.1. Các thành phần chính trong hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm nhiều thành phần như động cơ thủy lực, van tỷ lệ và cảm biến tốc độ. Mỗi thành phần có vai trò riêng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống. Động cơ thủy lực chuyển đổi năng lượng thủy lực thành cơ năng, trong khi van tỷ lệ điều chỉnh lưu lượng chất lỏng để kiểm soát tốc độ quay. Cảm biến tốc độ cung cấp thông tin phản hồi cho hệ thống, giúp điều chỉnh các tham số điều khiển một cách chính xác.

III. Nghiên cứu đáp ứng quá độ về điều khiển tốc độ

Nghiên cứu về đáp ứng quá độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực là một phần quan trọng trong việc phát triển hệ thống điều khiển. Mô hình toán học được thiết lập để mô phỏng các tín hiệu vào/ra trong hệ thống. Việc áp dụng bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ giúp cải thiện độ chính xác và giảm thiểu sai số trong quá trình điều khiển. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng hệ thống có thể đạt được đáp ứng nhanh chóng và ổn định ở nhiều tốc độ khác nhau.

3.1. Mô hình toán học và mô phỏng

Mô hình toán học được xây dựng dựa trên các nguyên lý vật lý và động lực học của hệ thống. Việc mô phỏng trên máy vi tính cho phép kiểm tra và đánh giá hiệu suất của hệ thống trước khi triển khai thực nghiệm. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ có thể cải thiện đáng kể tốc độ quay của trục, đồng thời giảm thiểu độ vọt lố và thời gian xác lập.

IV. Nghiên cứu thực nghiệm về điều khiển tốc độ

Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện để kiểm tra tính khả thi của mô hình lý thuyết. Việc lắp ráp thiết bị thực nghiệm tại phòng thí nghiệm cho phép khảo sát độ ổn định và hiệu suất của hệ thống trong điều kiện thực tế. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hệ thống có thể duy trì tốc độ quay ổn định ngay cả khi có sự thay đổi về tải trọng. Điều này chứng tỏ rằng mô hình lý thuyết và thực nghiệm có sự tương đồng cao, góp phần khẳng định tính chính xác của các phương pháp điều khiển đã được áp dụng.

4.1. So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm

Kết quả so sánh giữa lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng mô hình lý thuyết có thể dự đoán chính xác hành vi của hệ thống trong điều kiện thực tế. Các chỉ tiêu về chất lượng như thời gian xác lập và độ vọt lố đều nằm trong giới hạn cho phép. Điều này cho thấy rằng việc áp dụng điều khiển PID tự điều chỉnh mờ là một giải pháp hiệu quả cho việc điều khiển tốc độ của trục quay trong các ứng dụng công nghiệp.