ĐIỀU KHIỂN SỐ
TIỂU LUẬN MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN SỐ
1. Sơ đồ cấu trúc của động cơ điện một chiều kích thích độc lập
Từ các phương trình mô tả các quan hệ điện - cơ của động cơ ở chế độ
xác lập và quá độ, ta có thể xây dựng sơ đồ cấu trúc của động cơ như sau:
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một chiều kích thích độc lập
2. Thông số động cơ - mô phỏng mô hình động cơ trên Simulink:
*. Chọn động cơ với các thông số chính như sau:
-
đm
P
= 10000 W.
-
đm
n
= 1500 vòng/phút.
-
đmu
U
,
= 220 VDC.
-
đmu
I
,
= 16,2 A.
-
đm
k
U
= 240 VDC.

= 1,0014.
-
đm
Φ
= 1,8 Wb.
- J = 1,0 kg.m
2
.
HVTH: Dương Tấn Quốc – Lớp K24TĐH Trang 1
M
M
m
−
,
,
.1
1
u
u
Ts
R
+
đmM
k
Φ
sJ.
1
đmM
k
Φ

=
++
=
pTpT
K
pTpTT
K
pW
Đ
cc
u
đc
đc
3. Thiết kế bộ điều khiển số điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Từ sơ đồ hình 2 ta có cấu trúc bộ điều khiển số mạch vòng điều chỉnh tốc
độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Hình 2.6: Cấu trúc bộ điều khiển số mạch vòng điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều
Trong đó:
HVTH: Dương Tấn Quốc – Lớp K24TĐH Trang 2
,
u
U
−
ω
R
đk
U
*
ω

U
−
*
ω
U
c
M
ĐIỀU KHIỂN SỐ
-
)(
*
2
pG
C
là hàm truyền bộ điều khiển số (
)(
*
pR
ω
) của mạch vòng điều
chỉnh tốc độ.
-
)(
*
1
pG
C
là hàm truyền bộ điều khiển số (
)(
*

k
pG
đmM
p
.
.
)(
2
Φ
=
-
dđ
KpM =)(
1
là hàm truyền cảm biến dòng điện
-
ft
KpM =)(
2
là hàm truyền máy phát tốc.
Khai triển sơ đồ khối ta có sơ đồ sau:
Viết lại các biểu thức mô tả mối quan hệ giữa các tín hiệu trong hệ thống
như sau:
-
)()()(
***
2
pYpXpE
m
−=

1
*
pEpGpU
c
=
(4)
-
)().()(
*
210
pUpGGHpY
pp
=
[ ]
**
210
*
)().()( pUpGGHpY
pp
=⇒
)().()(
*
*
210
*
pUpGGHpY
pp
=⇒
(5)
-

=
[ ]
**
2210
*
)().()( pUpMGGHpY
ppm
=⇒
)().()(
*
*
2210
*
pUpMGGHpY
ppm
=⇒
(7)
HVTH: Dương Tấn Quốc – Lớp K24TĐH Trang 3
ĐIỀU KHIỂN SỐ
Chuyển các biểu thức (*) trên sang toán tử Z bằng cách thay
z
T
p ln
1
=
ta
có hệ phương trình sau:
-
)()()(
2

(4
'
)
-
)().()(
210
zUzGGHzY
pp
=
(5
'
)
-
)().()(
1101
zUzMGHzY
pm
=
(6
'
)
-
)().()(
2210
zUzMGGHzY
ppm
=
(7
'
)

2
.
0
TK
KA
Itd
ptdtd
+=
+
2
.
1
TK
KA
Itd
ptdtd
+−=
Mặt khác, ta có:
)(.
1
)().()(
2
10
221
zE
z
AzA
zEzGzX
tdtd
c

−++−= keAkeAkxkx
tdtd
(8)
-






Ζ
−
=
p
pG
z
z
zGH
p
p
)(
1
)(
1
10
. Với
pk
pJ
pTpT
K

cl
. Lúc này ta có thể xấp xỉ hàm truyền:
)1)(1(
1
.
.

)(
2
1
++Φ
=
∑
pTpTk
JKK
p
pG
đmM
cldc
p






++Φ
Ζ
−
=⇒







+
−
+−Φ
Ζ
−
=
∑
∑
∑
11
.
1
.
.
1
2
2
2
pT
T
pT
T
TTk
JKK

JKK
K
đmM
cldc
2
1
.
.

,
2
T
T
eB
−
=
,
∑
−
=
T
T
eC
))((
)1(
)(
1
10
CzBz
zK

pdddd
+=
+
2
.
1
TK
KA
Idd
pdddd
+−=
- Ta có:
)(.
)().(1
)(
)(
1
101
1
zX
zGHzGK
zG
zU
pcdd
c
+
=
HVTH: Dương Tấn Quốc – Lớp K24TĐH Trang 5
ĐIỀU KHIỂN SỐ


)(.
1
4
1
3
2
2
3
1
4
1
3
2
2
3
1
zX
bzbzbzb
azazaza
+++
+++
=
Trong đó:
+
dd
Aa
01
=
+
)(

−−−+=
+
dddd
AKKCBb
114
−−=

)()()()()()()()(
14131
2
21
3
143
2
2
3
1
zXazzXazXzazXzazUbzzUbzUzbzUzb +++=+++⇒

)()()()()()()()(
1
3
41
2
31
1
211
3
4
2

)2(
13
)1(
12
)(
11
)3(
4
)2(
3
)1(
2
1
1
)( −+−+−++−−−−−−= kxakxakxakxakubkubkub
b
ku
(9)
- Ta cũng có:
)(
)(
)(
210
zGGH
zU
zY
pp
=



21
pTpTpTp
KK
z
z
cl
cldc







++
Ζ
−
=
∑
)1)(1(
.1
2
pTpTp
KK
z
z
cldc











−
−
−
+
−
−
=
Bz
z
K
Cz
z
K
z
z
K
z
z

1
.
1
432

2
1
32
2
1
)(
)(
dzdzd
czczc
zU
zY
++
++
=⇒
. Với:
+
)1(
4321
KKKc −+=
+
) (
334422
KKBCBKCKKc −−−−+=
+
) (
4323
KCKBCBKc −+=
+
1
1

])2[(])1[()(])2[(])1[()(
321321
TkucTkuckTucTkydTkydkTyd −+−+=−+−+

)2()1()()2()1()(
321321
−+−+=−+−+ kuckuckuckydkydkyd

[ ]
)2()1()()2()1(
1
)(
32132
1
−+−++−−−−= kuckuckuckydkyd
d
ky
(10)
-
)(.)()(.)( kyKkyzYKzY
ftmftm
=⇒=
(11)
-
)()()()()()(
22
kykxkezYzXzE
mm
−=⇒−=
(12)


% Thong so bo chinh luu
Kcl = Uudm/10; %He so khuyech dai chinh luu
p = 6; % So xung(chinh luu ba pha)
Tcl = 1/(2*p*f); % He so tre cua chinh luu

% Thong so cua may phat toc
Kft = wdm/10; %He so khuech dai cua may phat toc

% Thong so cua cam bien dong dien
Kdd = Iudm/10; %He so khuech dai cua cam bien dong dien

% Chu ky lay mau
T = 0.001;
% Thoi gian mo phong
Time = 0.4;
% So buoc tinh
Kmax = floor(Time/T);

% Cac thong so cua bo dieu khien PI tuong tu mach vong dong dien
Kpdd = 0.091;
Kidd = 4.55;

% Cac thong so cua bo dieu khien PI tuong tu mach vong toc do
Kptd = 10.346;
Kitd = 739;

% Xac dinh cac hang so cua bo dieu khien PI so mach vong dong dien
A0dd = Kpdd + Kidd*T/2;
A1dd = -Kpdd + Kidd*T/2;

HVTH: Dương Tấn Quốc – Lớp K24TĐH Trang 8
ĐIỀU KHIỂN SỐ
c3 = K2*(B*C + B*K3 - C*K4);
d1 = 1;
d2 = -B -C;
d3 = B*C;

% Tao cac gia tri ban dau
u(1) = 0; u(2) = 0; u(3) = 0;
y(1) = 0; y(2) = 0; y(3) = 0; y(4) = 0;
x(1) = 0; x(2) = 0; x(3) = 0;
x1(1) = 0; x1(2) = 0; x1(3) = 0;
e2(1) = 0; e2(2) = 0; e2(3) = 0;

% Tinh cac tin hieu theo phuong phap de quy
for k = 4:Kmax +1
% Dua dien ap dat vao de co toc do dinh muc (X = Uwd)
x(k) = wdm*Kft;
% Dien ap phan hoi sau phat toc (Ym = Uw)
ym(k) = Kft*y(k);
% Tin hieu sai lech (E2(z) = X(z) - Ym(z))
e2(k) = x(k) - ym(k);
% Tin hieu sau bo dieu khien PI mach vong toc do (X1 = Uiud)
x1(k) = x1(k-1) + A0td*e2(k) + A1td*e2(k-1);
% Tin hieu sau bo dieu khien PI mach vong dong dien (U = Udk)
u(k) = (-b2*u(k-1) - b3*u(k-2) - b4*u(k-3) + a1*x1(k) + a2*x1(k-1) +
a3*x1(k-2) + a4*x1(k-3))/b1;
% Toc do ra w (Y = w)
y(k) = (-d2*y(k-1) - d3*y(k-2) + c1*u(k) + c2*u(k-1) + c3*u(k-2))/d1;
y(k+1) = y(k);