GIÁO TRÌNH
ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
MỤC LỤC
CHƯƠNG 5. HỆ TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU ĐỘNG CƠ 65
Tên học phần : Tự động điều chỉnh TĐĐ
Bộ môn phụ trách GD : Truyền động điện
Mã học phần :13104
Loại học phần : IV
Khoa phụ trách : Điện - ĐTTB
Tổng số tín chỉ : 4
TS tiết Lý thuyết Thực hành Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học
90 75 15 0 x 0
Điều kiện tiên quyết
Sinh viên phải học và thi đạt các môn : Lý thuyết mạch , Cơ sở truyền động điện, Lý
thuyết điều khiển , Điện tử công suất , Mô hình hóa thiết bị điện ,Kỹ thuật đo trước khi
học môn này
Mục tiêu của học phần
Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các mạch vòng điều chỉnh trong hệ
thống truyền động điện , phương pháp xây dựng các hàm truyền của các bộ điều chỉnh ,
các kiến thức về vấn đề điều chỉnh nhiều động cơ , hệ truyền động vị trí và thích nghi
trong truyền động điện hiện đại
Nội dung chủ yếu
- Những vấn đề cơ bản khi xây dựng một hệ thống truyền động điện hiện đại
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện một chiều
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện không đồng bộ ba pha
- Điều chỉnh tự động TĐĐ động cơ điện đồng bộ
- Hệ truyền động nhiều động cơ
- Hệ truyền động nhiều vị trí
- Hệ truyền động thích nghi
Tên chương mục

2.1.5 Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng xung
dòng.
2
2.1.6 Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi có khâu tiền
chỉnh phi tuyến.
2
2.2 Tổng hợp hệ thống truyền động điều chỉnh tốc độ.
2.2.1 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh
tốc độ tỉ lệ.
1
2.2.2 Hệ thống điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều chỉnh
tốc độ tích phân tỉ lệ PI.
1
2.2.3 Hệ thống điều chỉnh tốc độ khi không có mạch
vòng dòng điện.
1
2.2.4 Hệ thống điều chỉnh tốc độ điều chỉnh hai thông
số.
1.5
Chương 3 : Điều chỉnh tự động truyền động điện động
cơ không đồng bộ.
12
11 1TN 1
3.1 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ. 1
3.2 Mạch vòng dòng điện stato. 1
3.3 Điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ không đồng bộ. 1
3.4 Điều chỉnh điện trở mạch roto động cơ không đồng
bộ.
1
3.5 Điều chỉnh công suất trượt bằng hệ nối tầng . 1

1
5.2 Đặc tính công nghệ hệ truyền động nhiều động cơ
ổn định và đồng bộ tốc độ.
1
5.3 Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ truyền động nhiều 1
5
động cơ với nguồn cấp chung cho truyền động.
5.4 Điều chỉnh đồng bộ tốc độ hệ truyền động nhiều
động cơ với nguồn cấp riêng cho từng động cơ.
1
5.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ và sức căng bằng điều
chỉnh từ thông với nguồn cung cấp chung.
1
5.6 Điều chỉnh tốc độ động cơ và sức căng bằng điều
chỉnh điện áp phần ứng với nguồn cung cấp riêng.
1,5
5.7 Điều chỉnh sức căng băng tải thông qua điều chỉnh
momen.
1,5
Chương 6 : Hệ truyền động điều chỉnh vị trí 7 7
4.1 Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí. 1
4.2 Hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính. 1
4.3 Điều chỉnh vị trí tối ưu theo thời gian. 1
4.4 Các tính chất của hệ điều chỉnh vị trí trong thực tế. 1
4.5 Điều chỉnh vị trí tối ưu với mạch vòng điều chỉnh
gia tốc không đổi.
1
4.6 Hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc trong chế
độ bám.
1

Nhà xuất bản giáo dục 1998
Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
- Thi viết hoặc thi vấn đáp.
- Sinh viên phải bảo đảm các điều kiện theo Quy chế của Nhà trường và của Bộ.
Thang điểm : Thang điểm chữ A,B,C,D,F.
6
Điểm đánh giá học phần: Z=0,4X+0,6Y.
CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN KHI XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.1. Khái niệm & phân loại hệ điều chỉnh tự động truyền động điện
1.1.1. Mục tiêu khi tổng hợp hệ TĐĐCTĐĐ
Đảm bảo giá trị của đại lượng được điều chỉnh theo yêu cầu kỹ thuật (const hoặc var)
không hoặc ít chịu ảnh hưởng bởi tác động của các nhiễu loạn lên hệ.
1.1.2. Cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ
Sơ đồ cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ được thể hiện một cách tổng thể trên hình
1.1, nó bao gồm:
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ TĐĐCTĐĐ.
+ Khối tạo tín hiệu cho trước (đặt trước), tín hiệu điều khiển hệ thống, nó quyết định giá trị
hoặc khoảng thay đổi của đại lượng được điều chỉnh.
+ Khối đo lường ĐL có chức năng đo và biến đổi đại lượng được điều chỉnh sang dạng
(thường là điện áp, xung, số) thuận tiện cho việc so sánh với tín hiệu đặt trước, tức là phản
ánh trung thực sự biến động của đại lượng được điều chỉnh ở dạng điện áp.
+ Khối so sánh tín hiệu đặt trước với tín hiệu phản hồi tạo ra tín hiệu sai lệch tác động đến bộ
điều khiển R;
+ Chức năng của bộ điều chỉnh R là xử lý tín hiệu sai lệch theo luật điều khiển được chọn
trước nhằm đảm bảo tính ổn định và chất lượng của hệ thống. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh R
trực tiếp đưa tới điều khiển bộ biến đổi.
+ Nguồn cấp trực tiếp cho đ/cơ M lấy từ bộ biến đổi BĐ. Chúng có thể là bộ chỉnh lưu có
điều khiển, bộ biến tần (trực tiếp hoặc gián tiếp), bộ biến đổi điện áp xoay chiều, bộ băm
xung điện áp…. Chức năng của bộ BĐ là biến đổi dạng năng lượng điện sang dạng tương

đổi tham số của bộ điều khiển, cần xác định luật điều khiển của bộ điều chỉnh.
- Bài toán tổng hợp tham số dùng trong trường hợp đã biết cấu trúc và lượng tác động
của tín hiệu vào, cần phải xác định tham số của bộ điều khiển.
- Bài toán tổng hợp cấu trúc - tham số thực hiện khi biết qui luật biến thiên của các tín
hiệu vào, ra của từng phần tử, cần xác định cấu trúc của hệ và tham số của các bộ điều khiển.
* Để giải quyết 3 bài toán trên, ứng với các hệ khác nhau thì phải sử dụng các phương
pháp khác nhau, ví dụ:
- Đối với hệ đơn giản ta dùng phương pháp đặc tính tần số, phương pháp phân bố
nghiệm, phương pháp các hàm chuẩn modul tối ưu hoặc tối ưu đối xứng;
- Đối với hệ phức tạp ta dùng phương pháp không gian trạng thái, dùng máy tính số
với các phần mềm chuyên dụng;
- Đối với hệ điều khiển số tuy có đặc thù riêng về mô tả toán học, nhưng phương pháp
tổng hợp hệ về cơ bản cũng như phương pháp tổng hợp hệ liên tục;
- Đối với hệ phi tuyến cần dùng phương pháp riếng.
1.3. Tính chính xác của hệ tđđctđđ
- Với bất kỳ hệ TĐĐCTĐĐ nào cũng đòi hỏi: Đại lượng được điều chỉnh phải bám theo
chính xác tín hiệu điều khiển trong cả chế độ xác lập, tựa xác lập và quá độ, tức là:
+ Trước tiên hệ phải ổn định (chỉ tiêu quan trọng số 1)
+ Sau đó hệ phải đảm bảo độ chính xác (chỉ tiêu quan trọng số 2).
- Dựa theo cơ sở nào để đánh giá tính chính xác?
Tính chính xác được đánh giá trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh, mà chúng
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
+ Sự biến thiên của tín hiệu đặt (cho trước) sẽ gây ra sai lệch trong quá trình quá độ
và chế độ xác lập. Đôi khi có thể gây mất ổn định cho hệ.
8
+ Ma sát tĩnh, khe hở, sự trôi điểm không, sự già hoá chỉ gây ra sai lệch trong chế độ
xác lập.
- Biết sai lệch phải xử lý ra sao?
Trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh ta có thể chọn các bộ điều chỉnh, các
mạch bù thích hợp để nâng cao tính chính xác của hệ.

=
F
i
(p) hàm truyền đối với các nhiễu loạn
Dẫn dắt từ sơ đồ khối đơn giản (Hình 1.2) và nhận được hàm sai lệch điều chỉnh e (t)
= R(t) - C(t) ở dạng chuỗi :

)(
)(
)(

)(
)(

)(
)(

)(
)(
)(

)()(
)()(
10
1
11110
2
2
210
tA

iNiNN
i
i
n
++++
+++++++=
(1.3)
Trong đó A(t) là giá trị thặng dư có thể coi A(t) ≈0
Khi biết trước R(t) và các nhiễu loạn tác động N
i
(t) thì ta có thể xác định được sai lệch
e(t) nếu tính toán được các hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt và theo các nhiễu. Nếu tất cả các hệ
số sai lệch đều bằng không, thì hệ thống đảm bảo chính xác tuyệt đối. Thực tế chúng ta chỉ
kiểm soát được tín hiệu R(t) và không thể kiểm soát được một cách dầy đủ và hoàn toàn các
nhiễu loạn N
i
. Vì vậy thường quan tâm đến 3 hệ số sai lệch theo tín hiệu đặt trước:
C
0
– Sai lệnh vị trí (thành phần tỷ lệ với R(t);
C
1
– Sai lệnh tốc độ (thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 1 của R(t);
C
2
– Sai lệnh gia tốc(thành phần liên quan đến đạo hàm bậc 2 của R(t);
* Có 2 cách tính các hệ số sai lệch:
a/ Từ hàm truyền F
e
(P) được suy ra từ (1.3) :






−−=






−=
=
∑
→
→
→
→
k
ke
i
pi
ep
ep
ep
pCpF
p
C
pCCpF

(P)= E(P)/R(P) = [R(P)-C(P)] / R(P) = 1 – F(P)
thay vào (1.4) và nhận được kết quả sau:
C
0
= 1 – b
0
; C
1
= a
1
– C
0
a
1
– b
1
; C
2
= a
2
– C
1
a
1
- C
0
a
2
– b
2

ngắn), còn các sai lệch nhỏ xuất hiện trong suốt quá trình tiếp sau thì bị đánh giá rất nặng.
1.3.2.3. Tiêu chuẩn tích phân của tích giữa thời gian với bình phương của sai lệch (ITSE):
∫
∞
0
2
dt)t(e.t

Tiêu chuẩn này có kết luận tương tự tiêu chuẩn ITAE.
1.3.2.4. Ảnh hưởng của dạng ( luật thay đổi) tín hiệu đặt R(t) đến sai lệch e(t)
a/ Hệ bậc không - Hệ hữu sai
10

m
'
j
j 1
0
n
i
i 1
K (1 T P)
F (p)
(1 T P)
=
=
+
=
+
∏

∏ ∏
là hàm truyền hệ kín với phản hồi đơn vị. Như vậy hệ số sai lệch vị trí của hệ bậc không sẽ
là:
0 0 0
K 1
c a b 1 0
1 K 1 K
= − = − = ≠
+ +
. Vì vậy hệ hữu sai. Để giảm sai lệch tĩnh cần phải tăng
K.
b/ Hệ vô sai cấp 1- Hệ bậc 1
c/ Hệ vô sai cấp 2- Hệ bậc 2
1.3.3. Bù sai lệch tĩnh e
∞
ở hệ hữu sai
Hệ rơi vào trạng thái hữu sai khi:
- Hàm truyền hệ hở F
0
(P) có dạng hữu sai bậc không (đã xét ở 1.3.2.4a)
- K của hệ bị suy giảm dưới mức yêu cầu;
- K
i
của phần tử thứ i nào đó trong mạch chính của hệ sớm bị bão hoà.
Vấn đề cần giải quyết là bằng cách nào để hệ bậc không có sai số trở thành hệ vô sai ? Có thể
giải quyết vấn đề theo hướng tăng K của hệ đến giá trị yêu cầu (bằng cách tăng K của phần tử
trong mạch chính của sơ đồ cấu trúc; Hoặc giảm K của khâu phẩn hồi). Kết quả của
(1.3.2.4.a/) đã khẳng định hệ hữu sai với phản hồi đơn vị. Do vậy ta có thể tính chọn lại mạch
phản hồi (Chắc chắn hệ số phản hồi phải nhỏ hơn 1).
Cách tiến hành: - Giả định hệ số phản hồi là K

i
.
* Lưu ý: Về sai lệch ở chế độ xác lập (khi hệ đảm bảo chính xác tuyệt đối C(
∞
)=R(
∞
)=K
1
)
trong 2 trường hợp:
+ Với hệ có phản hồi đơn vị thì E(
∞
)=0;
+ Với hệ có phản hồi thực tế thì E(
∞
)= K
1
/K ≠ 0 –Luôn tồn tại sai lệch cần thiết.
1.3.4. Bù sai lệch vị trí, sai lệch tốc độ và gia tốc ở hệ vô sai cấp 1
+ Mục đích phải tìm hàm truyền khâu phản hồi (hoặc khâu hiệu chỉnh) để hệ không có sai
lệch, tức là để C
0
=C
1
=C
2
=0.
+ Cách tiến hành tương tự 1.3.3.
Các phương pháp bù tỏ ra khá đơn giản trong tính toán (lý thuyết). Song trong một số
trường hợp cụ thể có thể gặp khó khăn trong giải pháp kỹ thuật (thực tế).

- Luật I cho tín hiệu ra tỷ lệ với tích phân theo thời gian của tín hiệu vào, nó có ý
nghĩa khi sai lệch rất nhỏ (trong vùng không nhạy) đến mức mà luật P không xử lý được,
cũng như sự biến thiên của nó rất chậm mà luật D không cảm nhận được. Luật I đảm bảo độ
chính xác tĩnh của hệ.
* Để đơn giản cấu trúc của bộ ĐC trong hệ truyền động điện, cần thiết phải giảm cấp
hàm truyền F
0
(P) của mạch hở (khi có thể) bằng cách bỏ qua các hằng số thời gian rất nhỏ
(dưới 1ms), hoặc thay thế bằng thời gian tổng tương đương đối với các thời gian nhỏ (vài
chục ms). Đối với thời gian được coi là lớn (từ 0,1 s trở lên) phải giữ nguyên.
* Nếu hệ được tổng hợp theo tiêu chuẩn nào thì hàm truyền hệ kín sau tổng hợp sẽ có
dạng hàm truyền của tiêu chuẩn đó.
1.4.2. Tổng hợp các bộ ĐC theo tiêu chuẩn môdul tối ưu
1.4.2.1. Giới thiệu tiêu chuẩn Modul tối ưu
* Hàm chuẩn theo tiêu chuẩn Modul tối ưu có dạng sau:

)12.1(
P2P21
1
)P(F
22
MC
σσ
τ+τ+
=
* Dạng đặc tính tần số đối với hệ kín thì khi ω → ∞ thì F(jω) → 0
khi ω → 0 (dải tần thấp) thì F(jω) → 1
* Dạng đặc tính quá độ: +Độ quá chỉnh 4,3%
+Đặc tính quá độ đi qua giá trị đặt 1 khi t=4,7τ
σ

0
(p).
1.4.2.2. Áp dụng F
MC
tổng hợp một số hệ
Ví dụ 1:Ta xét từ một hệ hở có hàm truyền dạng tổng quát sau ứng với 3 trường hợp
cụ thể:

)14.1(
)PT1(
K
)p(S
u
1i
i
0
∏
=
+
=
a/ Trường hợp u=2 ta có hệ hữu sai- Hệ bậc không:

)15.1(
)PT1)(PT1(
K
)p(S
21
0
++
=

i
2
1K
K
0
∏∏
==
++
=
Với các hằng số T
k
> T
i
. Kết quả R(p) có cấu trúc PID.
Ví dụ 2:Ta xét từ một hệ hở có hàm truyền dạng tổng quát sau ứng với 2 trường hợp
cụ thể:

)17.1(
)PT1(P
K
)p(S
u
1i
i
0
∏
=
+
=
d/Trường hợp các hằng số thời gian T

hàm truyền có dạng sau:

0
u
i
i 1
K
S (p) (1.18.b)
P(1 TP) (1 T P)
=
=
+ +
∏
Trong đó T là hằng số thời gian lớn. Kết quả R(p) có cấu trúc PD.
Kết luận: + Các hệ hở có dạng hàm tổng quát giống nhau, nhưng có số lượng hằng số thời
gian khác nhau hoặc tương quan giữa chúng có chênh lệch thì bộ ĐC sẽ có luật điều khiển
khác nhau (xem kết quả a,b,c và d,e).
+ Trong trường hợp hằng số thời gian τ
σ
rất nhỏ thì ta có thể bỏ qua thành phần
bậc 2 của P trong F
MC
(p), tức là:
13

)19.1(
P21
1
P2P21
1

σ
;
+ Xác lập sau 16,5τ
σ
với 2 lần giao động.
* Đặc điểm: +Các hệ số của hàm truyền thoả mãn điều kiện:

( )
21.1
0aa2a
0aa2a
31
2
2
20
2
1



=−
=−
+ Vì hệ hàm kín có C
0
=0 và C
1
=0 nên đảm bảo trước được tính ổn định của hệ
khi sử dụng tiêu chuẩn này. Nhờ đó mà tiêu chuẩn này được áp dụng để tổng hợp bộ điều
khiển cho hệ có yêu cầu vô sai cấp cao, cũng như bộ điều khiển theo quan điểm nhiễu loạn.
+ Vì có mặt của khâu vi phân 4τ

=
−

+ Tính các tham số của bộ ĐC theo các thông số của S
0
(p).
- Phương pháp không chính tắc:
+ Từ hàm truyền S
0
(p) đã được xác định,;
+ Nếu biết trước luật điều khiển của R(p) (theo kinh nghiệm hoặc được tư vấn), thì ta
gán cho nó 1 biểu thức (phù hợp với luật điều khiển đã biết) có chứa các tham số cần xác
định;
+ Từ S
0
(p) và R(p) tìm được hàm truyền hệ kín F(p) (ở dạng tỷ số của hai đa thức);
+ Kiểm tra tính tương đồng giữa F(p) với F
DX
(p). Nếu không có sự tương đồng (theo
1.21 và a
1
=b
1
) thì phải chọn lại luật điều khiển của R(p);
+ Xác định được các biểu thức của a
i
từ F(p), thay chúng vào (1.21);
+Từ các biểu thức vừa nhận được, dễ dàng xác định các tham số của R(p).
1.4.3.2. Áp dụng F
DX

21
u
1i
i
0
++
=
+
=
∏
=
Áp dụng công thức 1.22 ta tìm được bộ ĐC kiểu PID.
c/ Trường hợp hàm truyền hệ hở có dạng vô sai cấp 2

)25.1(
)PT1(P
)PT1(K
)PT1(P
)PT1(K
)p(S
s
2
'
s
3
1i
i
2
2
1j

=
Bây giờ nó có dạng 1.23 nên bộ ĐC sẽ là kiểu PI.
1.4.4. Kết luận chung
- Từ hàm hệ hở cho trước, nếu tổng hợp hệ theo tiêu chuẩn khác nhau sẽ đưa ra các bộ
ĐC có luật điều khiển và các thông số khác nhau.
- Trên đây ta đã tổng hợp hệ với phản hồi đơn vị, nhưng với phản hồi thực tế thì sai
lệch sẽ tồn tại khác không (kể cả khi hệ xác lập với độ chính xác tuyệt đối).
- Việc chọn tiêu chuẩn nào để tiến hành tổng hợp hệ được căn cứ theo yêu cầu chất
lượng đặt ra, dạng tín hiệu đặt trước, cũng như ảnh hưởng của nhiễu (xem 1.4.5).
1.4.5. Ảnh hưởng của nhiễu đến hệ được tổng hợp theo F
MC
,F
DX.
Để giúp cho việc lựa chọn tiêu chuẩn modul tối ưu hay tối ưu đối xứng, ta so sánh quá
trình phản ứng của hệ (sau khi tổng hợp theo F
MC
và F
DX
) đối với tác động của nhiễu.
Để đơn giản ta sử dụng lại kết quả tổng hợp (ở 1.4.2 và 1.4.3) hệ hở hữu sai có 2 khâu
quán tính với hằng số thời gian chênh lệch lớn (Hình 1.14). Như đã xét ở trên, vì T>>T
s
ta có
thể coi gần đúng hệ hở có S
0
(p) gần đúng là hệ vô sai cấp 1 (1.25).
a/ Khi tổng hợp hệ theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng thì bộ ĐC là khâu PI có dạng:

)27.1(
PKT8

T T
= −
   
+ + + + +
 ÷  ÷
   
b/ Khi tổng hợp hệ theo tiêu chuẩn modul tối ưu thì bộ ĐC là khâu PI có dạng:

)29.1(
PKT2
TP1
)p(R
s
+
=
Hàm truyền của hệ theo nhiễu sẽ là:

s
2 2 2 3
s s s
s s
s
2 2
s s
X(p) 2KT P
= -
N(p)
T T
1+ 2T 1+ P + 1+ 2T P + 2TT P
2T T

ym
= 2
n
-1
Trong đó Y
m
là giá trị cực đại của đại lượng y(t) . Đơn vị của việc số hóa đại lượng y(t) sẽ
là
Δy = Y
m
/N
ym
Giá trị bằng số của tín hiệu N
y
ở đầu ra của bộ chuyển đổi A/D được xác định từ biểu thức
Y = N
y
Δy +δy
1.5.1.2.Phạm vi biểu diễn số và hạn chế lượng ra
Máy tính xử lý các tín hiệu số trong khoảng thời gian xác định và hai lần lấy mẫu thì thông
tin chứa trong tín hiệu bị mất gây khó khăn cho hoạt động của hệ thống , vì vậy nếu giữ
16
nguyên độ nhạy của máy với các thay đổi thông số của đối tượng thì hệ điều chỉnh số chậm
hơn so với hệ tương tự tương đương .
Tần số lấy mẫu là một thông số quan trọng , quyết định tính chất cảu mạch điều chỉnh số .
Thực hiện điều này bằng các chọn chu kỳ lấy mẫu T bằng K lần nhỏ hơn so với hằng số thời
gian thay thế T
r
của mạch vòng kín .
T=T

b
của bộ biến đổi
1
.
b
b
T
T
M
T
m f
=
=
Do vậy đòi hỏi thiết bị tính phải có tốc độ cao . Do tính chất của các thiristor mà có thể điều
khiển số trực tiếp chúng ( bằng các thiết bị phân phối xung số ) . Trong trường hợp này thời
gian lấy mẫu của bộ điều chỉnh dòng điện sẽ bằng chu kỳ điều khiển của bộ biến đổi .
Chu kỳ lấy mẫu của các mạch vòng tốc độ , mạch vòng vị trí thường được chọn dài hơn chu
kỳ lấy mẫu của mạch vòng dòng điện , do tín hiệu ở các mạch vòng sau biến thiên chậm hơn
CÂU HOI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1 Trình bày về tiêu chuẩn môdun tối ưu.
2 Trình bày về tiêu chuẩn tối ưu đối xứng.
3 Trình bày về các hệ số sai lệch và các tiêu chuẩn sai lệch.
4 Trình bày về vấn đề bù sai lệch
5
Tổng hợp hệ có hàm truyền của đối tượng mở rộng S
o
(P) là khâu hữu sai bậc không

)PT1)(PT1(
K

K
> T
i
, theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
7 Tổng hợp hệ có hàm truyền của đối tượng mở rộng S
0
(p)
17

)PT1(P
K
)PT1(P
K
)p(S
s
u
1i
i
0
+
=
+
=
∏
=
với T
s
= ΣT
i
, theo tiêu chuẩn modul tối ưu.

K
)p(S
với các hằng số thời gian T
i
đều nhỏ, theo tiêu chuẩn modul tối ưu.
10
Tổng hợp hệ hở có hàm truyền dạng vô sai cấp 1 (u=1)

)PT1(TP
K
)PT1(TP
K
)p(S
s
u
1i
i
0
+
=
∏
+
=
=
với T>>Ti

, theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng.
11
Tổng hợp hệ hở có chứa khâu quán tính thứ 2 (u=2)


i
2
2
1j
'
j
0
+
+
=
∏
+
∏
+
=
=
=
CHƯƠNG 2 : ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện
2.1.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện
Trong các hệ thống truyền động tự động cũng như các hệ chấp hành thì mạch vòng điều
chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản. Bởi vì trong hệ thống truyền động một chiều và xoay
chiều mạch vòng điều chỉnh dòng điện thực hiện các chức năng cơ bản sau:
- Trực tiếp hoặc gián tiếp, xác định momen kéo của động cơ;
18
- Ngoài ra còn có chức năng điều chỉnh gia tốc;
- Bảo vệ và khống chế dòng khởi động.
Về lý thuyết có thể đưa ra 3 dạng sơ đồ cấu trúc của mạch vòng điều chỉnh dòng điện
như hình 2.1
Hình 2.1. Các cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện.

S
i
IR
i
U
iđ
PT1
1
f
+
K
cl
PT1
R/1
u
u
+
PT1
K
i
i
+
E
-U
i
F
- R
i
là bộ điều chỉnh dòng điện.
- S

i
(P).
Khi tổng hợp hệ cần chú ý: các hằng số T
f
, T
đk
, T
vo
, T
i
rất nhỏ so với T
ư
nên đặt T
s
= T
f
+ T
đk
+ T
vo
+ T
i
và chọn τ = T
s
.
Nếu tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn Môdul tối ưu ta có :

iclS
uu
i

i
KPKT4
R)PT1(
)P(R
+
=
(2.3).
2.1.3. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi tính đến sđđ của động cơ
Khi bổ sung phản hồi ssđ vào sơ đồ hình 2.2, thì ta nhận được sơ đồ mạch điều chỉnh
dòng điện có tính đến ssđ của động cơ (Hình 2.3.a). Trước khi tổng hợp cần phải đưa sơ đồ
hình 2.3.a về dạng thu gọn (Hình 2.3.b) bằng cách: - Tìm hàm truyền của dòng phần ứng I(P)
theo điện áp phần ứng U
ư
(P) và mômen cản M
c
(P) từ sơ đồ cấu trúc (Hình 2.3.a);
20

Hình 2.3. sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh dòng điện có tính đến sđđ.
Nếu ta sử dụng bộ điều chỉnh dòng điện là khâu PI như kết quả ở mục 2.2.2, thì hàm
truyền của hệ sẽ có dạng:

2
ciS
2
Sc
cS
cis
S
ciSc

T
1baC
cS
s
0i
ciS
sic
ciS
c
000
≠
+
==
+
+−
=
+
−=−=
tức là hệ
bị sai lệch vị trí, sai lệch này sẽ giảm khi hằng số T
c
tăng.
Do vậy ta thử tiến hành tổng hợp hệ theo cả hai tiêu chuẩn F
MC
và F
DX
.
Khi tổng hợp theo tiêu chuẩn F
MC
ta nhận được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng

DX
thì R
i
(P) có dạng gồm 3 khâu vi phân mắc nối
tiếp:

32
Sc
u
icl
2
uccS
i
PT8T
R
KK
)PTTPTP)(14T(1
(P)R
+++
=
(2.6).
21
Khi coi gần đúng (1+4T
s
P ) ≈ 4T
s
P thì hàm truyền của R
i
(P) giống như khi tổng hợp theo tiêu
chuẩn F

, (2.7),
giống như kết quả tổng hợp hệ không tính đến ảnh hưởng của ssđ theo tiêu chuẩn môdul tối
ưu.
Cho dù tổng hợp hệ theo F
MC
hay F
DX
thì hàm truyền của mạch vòng dòng điện đều
có dạng gần đúng sau:



=
+
=














+

)P(F
(2.8).
Kết quả (2.8) sẽ được dùng cho việc tổng hợp mạch vòng tốc độ.
2.1.4. Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi tính đến vùng gián đoạn của I
ư
Khi được cấp nguồn từ bộ chỉnh lưu có điều khiển thì động cơ có thể phải làm việc
trong vùng dòng phần ứng gián đoạn. Khi đó đặc tính và hàm truyền của hệ thống tự động
truyền động điện một chiều thay đổi rất nhiều so với chế độ I
ư
liên tục, bởi vì:
+ Trong vùng dòng phần ứng gián đoạn thì giá trị đầu và cuối của xung dòng I
ư
đều bằng không, cho nên thành phần LPI
ư
= 0. Điều đó có nghĩa là thành phần điện cảm mất
tác dụng, hay nói cách khác là không tồn tại khái niệm hằng số thời gian mạch phần ứng
(T
ư
=0), đẫn đến T
c
>>T
ư
nên chúng ta có thể sử dụng sơ đồ khối bỏ qua sđđ E (hình 4.11).
Hàm truyền của đối tượng mở rộng khi động cơ làm việc trong vùng dòng phần
ứng gián đoạn có dạng:

)PT1(
1
.
R

22
2.1.5 . Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi với từng xung dòng
Cấu trúc hợp lý hơn cả của bộ điều chỉnh dòng điện kiểu thích nghi là nhờ vào thông tin từ
các cảm biến về tính liên tục của dòng điện khi chuyển từ vùng dòng điện liên tục sang vùng
dòng điện gián đoạn mà thay đổi cấu trúc từ PI sang I . Trong vùng cấu trúc kiểu I , bộ điều
chỉnh có hệ số khuyếch đại tự động thay đổi tuỳ thuộc vào tình trạng gián đoạn của dòng điện
.
Một giải pháp đơn giản là áp dụng thích nghi cho từng xung dòng điện , trong thời gian có
dòng thì bộ điều chỉnh có cấu trúc PI và trong thời gian gián đoạn thì bộ điều chỉnh có cấu
trúc I . Ta có sơ đồ chức năng bộ điều chỉnh thích nghi như sau :
Khi chuyển mạch CM ở vị trí trên thì bộ điều chỉnh gồm khâu tỷ lệ P nối tiếp với khâu tích
phân I và ta có bộ điều chỉnh có cấu trúc kiểu I . Khi chuyển mạch ở vị trí bên dưới khâu
PD nối tiếp với khâu I ta có bộ điều chỉnh có cấu trúc kiểu PI . Khâu SS đóng vai trò cảm
biến phát hiện tính liên tục của dòng điện , sau đó phát lệnh logic U
0
để điều khiển chuyển
mạch CM
Chuyển mạch CM được thực hiện bằng tranzitor trường có điện trở thay đổi rất mạnh trong
các trạng thái khoá và bão hoà , giả sử rằng khi khoá R
T
=
∞
. Ta có sơ đồ bộ điều chỉnh
thích nghi như sau :
Hàm truyền PD sẽ là :

)
2
1(
2

tín hiệu vào U
1
trong chế độ dòng gián đoạn có dạng các xung chữ nhật tương đương ΔU .
Đồ thị thời gian của điện áp U
1
đặt vào đầu vào của phần tử tích phân như sau
Trong khoảng thời gian t
1
khoá T ở trạng thái khoá . Do tác dụng của thành phần đạo hàm
mà khuyếc đại A
1
bão hoà trong khoảng thời gian t
n
:

0
2
2
R
R
U
U
t
m
n
•
∆
≈
τ
Trong đó U

∆=

Giá trị trung bình của điện áp U
1
trong một chu kỳ dòng điện phần ứng được xác định :

T
t
U
T
tt
R
R
U
T
t
UU
nn
mS
2
0
11
0
2
1
R
R2
∆+
−
•∆+=

T
t
UU ⋅∆=+
−
∆=
và bởi vì R
2
<<R
1
nên 2R
2
- R
1
<0
Hệ số khuyếch đại điều chỉnh trong chế độ dòng điện gián đoạn giảm xuống khi độ rộng
xung dòng t
1
tăng lên , bằng cách đó mà bù được từng phần sự biến thiên phi tuyến của hệ
số khuyếch đại của đối tượng điều chỉnh
2.1.6 . Bộ điều chỉnh dòng điện thích nghi có khâu tiền chỉnh phi tuyến
Ứng dụng lý thuyết về hệ bất biến có thể có giải pháp đơn giản hơn cho mạch điều chỉnh
thích nghi dòng điện như sơ đồ sau . Trong đó F
x
là khối phi tuyến chưa biết cấu trúc , R
i
(p)
có cấu trúc PI .
Phần S
0i
có hàm truyền được xác định :

)(
ApTpATT
pKFTT
pu
pU
SSu
Xsu
id
i
+++
++
=
trong đó : A = K / K(u
đk
, E )
Mục tiêu của tổng hợp là nếu bỏ qua thành phần p
2
thì
1
)(
)(
≈
pu
pU
id
i
từ đó ta có
25

),(

trong đó K là hằng số xác định
Mặt khác ta có :
3
4
11
dk
dk
i
id
X
Ku
u
u
u
F
=
∂
∂
=
∂
∂
do đó hàm F
X
sẽ được tính bằng công thức :
4
iduX
uKF
=
với K
u

Để tạo ra khả năng ổn định tốc độ theo yêu cầu (phụ thuộc tín hiệu U
ω
đặt trước) khi mômen
cản có sự thay đổi, thì trong hệ phải sử dụng phản hồi âm tốc độ (mạch vòng tốc độ) nhờ
sensor tốc độ, nó có hàm truyền dạng:

)PT1(
K
)P(G
ω
ω
ω
+
=
Hệ thống điều chỉnh tốc độ có thể được xây dựng theo hai phương án: Không, hoặc có mạch
vòng điều chỉnh dòng điện I
ư
theo kiểu nối cấp.
26
Hình 2.14. Sơ đồ chức năng hệ truyền động điện T- Đ có đảo chiều quay.
Hình 2.17. Sơ đồ khối của hệ điều chỉnh tốc độ có mạch vòng dòng điện.
Số mạch vòng dòng điện sẽ là 1 ở hệ không đảo chiều và là 2 ở hệ có đảo chiều. Tuy nhiên
cẩu trúc của 2 nhánh chính trong mạch vòng dòng điện đều giống nhau, chỉ khác nhau về dấu
của tín hiệu U
iđ
. Đồng thời tín hiệu đặt tốc độ U
ω
đ
thì phải đổi dấu trong hệ yêu cầu đảo chiều.
Trong nhánh chính của sơ đồ cấu trúc thường dùng phần tử phi tuyến HCD (để hạn chế dòng

21
11
)(
)(
+
=
Nếu mạch vòng dòng điện được tổng hợp theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng thì
27