Page 1
Khoa đIện-điện tử tàu biển
Bộ môn đIện tự động công nghiệp
BàI tập lớn
Môn trang bị đIện -đIện tử máy gia công kim loại

đề tài
Mô phỏng quá trình đIề khiển tốc độ của máy bào giờng
Môn :trang bị đIện máy gia công kim loại
Giáo viên hớng dẫn :ts. hoàng xuân bình
Họ tên : đặng văn hợp
Lớp : đtđ 43

HảI phòng : ngày tháng năm

Page 2
Mục lục trang
Lời mở đầu 3
1.Giới thiệu tổng quan về máy bào giờng 4
1.1.Đặc điểm công nghệ của máy bào 4
1.2,Phụ tải của truyền động chính 6
1.3.Chọn công suất động cơ cho truyền động chính 7
1.3.Các phơng trình của động cơ diện một chiều 8
2.Đi sâu mô phỏng sơ đồ đIều khiển máy bào giờng hệ T-Đ
8
2.1.Tổng hợp mạch vòng dòng điện 9
2.2.Tổng hợp mạch vòng tốc độ 10
2.3.Tính toán các thông số của bộ điều khiển 10
2.4.Đặt tốc độ và mô men cản 12
3.các đặc tính thu đợc sau mô phỏng bằng matlab 21
4.Nhận xét và đánh giá các kết quả mô phỏng 29

ữ
50 kN
- Máy cỡ trung bình : L
b
= 4
ữ
5m , lực kéo F
k
=50
ữ
70 kN
- Máy cỡ nặng : L
b
>5m , lực kéo F
k
>70 kN
+ Chi tiết gia công đợc kẹp chặt trên bàn máy chuyển đông tịnh tiên qua lại .
Dao căt đợc kẹp chặt trên bàn dao đứng . Bàn dao đợc đặt trên xà ngang cố định
khi gia công . Trong quá trình làm việc bàn máy di chuyển qua lại theo chu kì lặp
lại , mỗi chu kì gồm hai hành trinh thuận và nguợc . ở hành trình thuận thực hiện
gia công chi tiết gọi là hành trình cắt gọt . Trong hành trình ngợc bàn máy chạy
về vị trí ban đầu ,không cắt gọt cho nên gọi là hành trình không tảI . Cứ sau khi
kết thúc hành trình nguợc thì bàn dao lại di chuyển một khoảng gọi là lợng ăn dao
s (mm/ hành trình kép) .chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển
động chính . Dịch chuyển của bàn dao sau một hành trình kép đợc gọi là chuyển
động ăn dao .Chuyển động phụ là chuyển động của xà , bàn dao , nâng đầu dao
trong hành trình không tảI .
+ Đồ thị tốc độ của bàn có dạng nh hình ()
giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và đợc tăng tôc đến tốc độ
v

thực hiện hành trình không tảI đa máy về vị trí ban đầu gần hết hành trình
nguợc bàn máy bàn máy đợc giảm tốc sơ bộ đến v
o
đảo chiều sang hành trình
thuận và thực hiện một hành trình khác . Bàn dao bắt đầu đuợc di chuyển từ thời
đIúm bàn máy đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình nguợc và kết thúc di
chuyển trớc khi dao cắt vào chi tiết .
+ Tốc độ hành trình thuận đợc xác định tơng ứng với chế độ căt , thờng
v
th
=5
ữ
(75
ữ
120) m/ph , tốc độ gia công lớn nhất có thể đạt
v
max
=(75
ữ
120)m/ph ,đeẻ tăng năng suất của máy , tốc độ của hành trình nguợc
thờng đợc lựa chọn lớn hơn tốc độ của hành trình ngợc, v
max
=k*v
th
Page 5
(k=2
ữ
3)
+ Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời
gian :

t
+
+=
(1)

2/

ng
nghngg
ng
ng
ng
v
LL
v
L
t
+
+=(2)
L
th
, L
ng
-chiều dàI của bàn máy ứng với tốc độ ổn định ở hành trinh thuận và hành
trình ngợc:
L
g.th

ng +
L
g.ng +
L
h.ng
- chiều dàI hành trình của bàn máy ;
k= v
ng
/ v
th
-tỉ số giữa tốc độ hành trình ngợc và hành trình thuận ;
t
dc
-thời gian đảo chiều của bàn máy.
+ Có thể thấy răng k tăng thì năng suất của máy tăng nếu k>3 thì năng suất của
máy tăng không đáng kể do lúc đó thời gian đảo chiều lại tăng
khi L
b
nhỏ thì thi t
dc
ảnh hởng ít đến năng suất
Do đó cần chú ý thiết kế truyền động chính máy bào giờng để lâm giảm thời gian
quá độ .
+ Một trong các biện pháp để làm giảm thời thời gian quá độ là xác định tỉ số
tryền tối u của cơ cấu truyền đồng từ trục động cơ đến truyền động chính đảm bảo
máy khởi động với gia tốc nhanh nhất.
+ Xuất phát từ phơng trình mô men trên trục động cơ :
Page 6

dt


=
2
*
*

Lấy đạo hàm của gia tốc và cân bằng với không :

0=
dt
dt
d
m

Tìm đợc tỉ số truyền tối u :

d
mcc
tu
j
j
M
M
M
M
i +





bctyms
mmgFF ++= **
à

Trong đó :

à
= 0.05
ữ
0.08 hệ số ma sát ở gờ trờt ;

y
F
=0.4*
z
F
-thành phàn thẳng đứng của lực cắt ,N

bct
mm ,
-khối lợng của chi tiết và bàn , kg .
+ Trong chế độ không tảI (hành trình thuận ) do thành phần lực cắt bầng
không cho nên lực ma sát băng :

)(**
bctms
mmgF +=
à

Lực kéo tổng là :

= 440 V là đIện áp định mức của động cơ
n
đm
= 1500 v/ph là tốc độ định mức của động cơ

à
= 90 % là hiệu suất định mức của động cơ
u
L
= 0.01H là đIện cảm của phần ứng
u
T
=
u
u
R
L
(s) là hằng số thời gian của phần ứng động cơ
+Các thông số của các cảm biến và của bộ chỉnh lu :
T
i
= 0.002 s là hằng số thời gian của khâu phản hồi dòng
T
v
= 0.0025 s là hằng số thời gian của các van bán dẫn
T
đk
= 0.0001 s là hằng số thời gian của mạch đIều khiển

T



+
=
+Phơng trình đặc tính cơ :

M
K
RR
K
U
fu
u
2
)(


+
=

2.đI sâu mô phỏng sơ đồ đIều khiển máy bào hệ t-đ :
+Sơ đồ nguyên lí hinh 3-10 [1] trang 59
Động cơ truyền động chính là động cơ một chiều cóng suát 50 kW điện áp 440V
cấp tù bộ biến đổi thisistor có đảo chiều với khuyếch đại từ trung gian .
Đây là hệ điều khiển thực hiện phản hồi kín âm tốc độ ,tự động ổn định tốc độ
động cơ có dảI điều chỉnh tốc độ D=20/1 .Kích từ độc lập bằng bộ chỉnh lu không
đảo chiều . Điều chỉnh tôc độ đông cơ bằng cách thay đổi điện áp.
+ Trong sơ đồ điều khiên của em đã thay hệ thống đặt tín hiệu điều khiển : các
xen xin + câu chỉnh lu v.v bằng tín hiệu đặt đợc viết trong M-file .
Dùng hai mạch vòng : mạch vòng dòng điện và mạch vòng dòng điện .

)(
)(
pTpTpT
RKK
pU
pU
S
udki
uicl
dk
i
oi
+++
==
-Trong đó :
si
T
=
i
T
+
v
T
+
dk
T
<<
u
T
bỏ qua các hệ số bậc cao ta có :

SpR
pF
)(1
)(
)(
+
=
-Sau quá trình tính toán và chọn


=
si
T
ta có :
- Hàm truyền của khâu đIều chỉnh dòng là :

Page 10

)
1
1(
2/2
1
)(
usiicl
uu
usicli
u
i
pTTKK

T
+

T


s
T
rất nhỏ.
-Dùng tiêu chuẩn tối u đối xứng để tồng hợp mạch vòng tốc độ , sau khi tính
toán và chọn


=

s
T
ta tìm đợc bộ đIều chỉnh tốc độ là khâu tỉ lệ tích phân :pT
TKK
KR
pT
pR
s
ci
u
s
2



dm
M
=
dm
dm
P

=
157
50000
=118.47 Nm

dm
I
=
dm
dm
U
P
=
440
50000
= 113.64 A


K
=
dm

)1(5.0
à

=
64.113
440
)9.01(5.0
= 0.2


2.0
01.0
=
u
T
=0.05 s
+Từ sơ đồ cấu trúc của hệ thống ta có :
dkcld
UKU *=
+chọn
dk
U
=10 V ta có :
cl
K
=440 / 10 = 44
có
=++=
dkvisi
TTTT

U
K


+Nh vậy ta sẽ tìm ra thông số cho bộ RI :
)
05.0*
1
1(
10*6.4*052.0*44*2
05.0*2.0
)
1
1(
2
)(
3
ppTTKK
TR
pR
usiicl
uu
i
+=+=


-Sau khi tính toán ta đợc các thông só cài đặt cho bộ PI:
48.0=alproportion
,
104.0int =egal

si
T
=0.0046 s
Page 12

sT
s
01.0=


-Với các thông số :
sT
s
01.0=

,
u
R
=0.2

,
064.0=

K
,
052.0=
i
K
,







p
pR
*00102.0
1
40)( +=

+Nh vậy các thông số của bộ điều chỉnh tốc độ là :
40=alproportion
,
00102.0int =egal
+NgoàI ra để hệ thống hoạt động ổn định và tin cậy thi ta cần đặt thêm khâu hạn
chế dòng và khâu gia tốc:
-Giá trị đặt cho khâu hạn ché dòng là :
-giới hạn trên là :17
-giới hạn dới là -17
-Khâu hạn chế dòng là khâu quán tính bậc nhất :
p*01.01
1
+
2.4.đặt tốc độ và mô men cản :
+Tính toán tín hiệu đặt tôc độ cho máy bào giờng :
-chọn các thông số nh sau :

th
L

th
=100 m/ph
v
ng
=150 m/ph
Page 13
-Nh vậy ta sẽ tính đợc thời gian máy chạy thuận t
th
,thời gian máy chạy ngợc
t
ng
,va thời gian tổng hay cũng chính là chu kì làm việc của máy bào giờng :
T
ck
=t
th
+t
ng

Theo công thức (1)và(2)
Ta tính ra đợc : t
th
= 0.1 ph
t
ng
= 0.6 ph
T
ck
= 0.16 ph.
Từ đó ta tiến hành viết tín hiệu đặt cho máy tiện trong M-file nh sau :


while (x(k)<4.5)
Page 14
y(k+1)=y(k);
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;
end;
dy=-0.01;
while (x(k)<5.3)|(y(k)>0.7)
f=0.8*(y(k)-7)+6.3*(x(k)-4.5);
if f<=0;
x(k+1)=x(k)+dx;
y(k+1)=y(k);
else;
x(k+1)=x(k);
y(k+1)=y(k)+dy;
end;
k=k+1;
end

while(x(k)<5.7)
x(k+1)=x(k)+dx;
y(k+1)=y(k);
k=k+1;
end;
dy=-0.01;
while (x(k)<5.79)|(y(k)>0.01)
f=0.09*(y(k)-0.7)+0.69*(x(k)-5.7) ;
if f<=0
x(k+1)=x(k)+dx;

y(k+1)=y(k);
else
x(k+1)=x(k);
y(k+1)=y(k)+dy;
end;
k=k+1;
end;

while (x(k)<9.3)
x(k+1)=x(k)+dx;
y(k+1)=y(k);
k=k+1;
end;

while(x(k)<9.6)|(y(k)<=0)
f=0.3*(y(k)+0.7)-0.7*(x(k)-9.3);
if f>=0
x(k+1)=x(k)+dx;
y(k+1)=y(k);
else
x(k+1)=x(k);
y(k+1)=y(k)+dy;
end
k=k+1;
end
Page 16
plot(x,y);
end
a=[x;y] ;
save dieukhienmb.mat a;

- là thời gian máy tăng tốc độ cắt gọt đến v
th
t
5
- là thời gian máy cắt gọt ổn định ở tốc độ v
th
t
6
- là thời gian máy giam tốc độ cẳt gọt đến v
0
t
7
- là thời gian máy làm việc ổn định với tốc độ v
0
t
8
- là thời gian dao tiện ra khỏi chi tiết động cơ làm việc không tảI
t
9
- là thời gian động cơ đảo chiều từ thuận sang ngợc
t
10
- là thời gian động cơ đảo chiều từ thuận sang ngợc
t
11
-là thời gian động cơ làm việc với tốc độ cc đại theo chiều ngợc
t
12-
là thời gian động cơ giảm tốc độ theo chiều ngợc
Page 17

while(x(k)<0.01)
y(k+1)=0;
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;
end;
while(x(k)<0.3)
y(k+1)=2;
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;
end;
while(x(k)<0.7)
y(k+1)=7;
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;
end;
while(x(k)<1.5)
y(k+1)=10;
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;
end;
while(x(k)<5.5)
y(k+1)=7;
x(k+1)=x(k)+dx;
Page 18
k=k+1;
end;
while(x(k)<5.9)
y(k+1)=2;
x(k+1)=x(k)+dx;
k=k+1;

4
6
8
10
Page 20
Page 21
3.c¸c ®Æc tÝnh thu ®îc sau m« pháng:
+D¹ng tÝn hiÖu ph¶n håi b¸m theo tÝn hiÖu ®Æt :
Page 22
+D¹ng ®iÖn ¸p ®Æt cho bé chØnh lu :
Page 23
+D¹ng ®iÖn ¸p vµo cho ®éng c¬ :
Page 24
+D¹ng dßng phÇn øng cña ®éng c¬ :
Page 25
+D¹ng m« men c¶n :