ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN THỊ NGA
NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT HỆ TRUYỀN ĐỘNG
THYRITOR ĐỘNG CƠ Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM KHOA
ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG
CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 60520216
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên 2014
Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

khiển chuyển động cân băng định lượng”. Kết quả của đề tài vừa
có ý nghĩa thực tế vừa có tính khoa học
b. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn
- Tìm hiểu yêu cầu về truyền động cân băng định lượng
- Tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm hệ truyền động ở phòng
thí nghiệm để từ đó đề xuất truyền động cho cân băng định lượng
- Trên cơ sở hệ truyền động ở phòng thí nghiệm đã tính toán
đánh giá để so sánh kết quả với nhau
- Ứng dụng hệ truyền động ở phòng thí nghiệm cho điều khiển
cân băng định lượng đồng thời tính toán đánh giá chất lượng hệ
chuyển động này
c. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu lý thuyết liên quan đến đề tài
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Khảo sát, tính toán và kiểm nghiệm được ở phòng thí
nghiệm hệ thống truyền động T -Đ
- Dùng máy tính để mô phỏng
d. Tóm tắt cô đọng nội dung chính và đóng góp mới của tác giả

2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
1.1. Ứng dụng của CBĐL trong sản xuất công nghiệp
Trong các dây chuyền sản xuất tự động của các nhà máy như
:nhiệt điện, xi măng, chế biến thức ăn gia xúc hay chế biến thực
phẩm…. ta nhận thấy rằng để pha trộn nguyên liệu theo một tỉ lệ
nhất định và cân được khối lượng các nguyên vật liệu đã được vận
chuyển theo yêu cầu của thành phẩm thì người ta đều sử dụng hệ
thống cân băng định lượng.




(1.7)

Trong đó:
δ : khối lượng tải theo chiều dài [kg/m ]
v : tốc độ di chuyển của băng [m/s]
Khối lượng của băng tải theo chiều dài được tính theo công thức:

 
S
.


.10
3
(1.8)

Trong đó:
γ : Khối lượng riêng của vật liệu [ tấn/m3 ]
S : Tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng [ m2 ]
1.2.3. Các yêu cầu về hệ chuyển động cân băng định lượng
1.2.3.1. Loại phụ tải
1.2.3.2. Chiều quay của băng
1.2.3.3. Giản đồ phụ tải
1.2.3.4. Các yêu cầu về khởi động và hãm
1.2.3.5. Sơ đồ động học
1.2.3.6. Hệ truyền động nhiều động cơ
1.2.3.7. Độ chính xác

i
U

I
R
ci
U

Hình 1.12: Hệ thống điều chỉnh tốc độ có đảo chiều T-Đ
Trong đó:
CL1, CL2: Hai bộ chỉnh lưu có điều khiển mắc song song
ngược. Bằng cách điều khiển các nhóm van trong bộ chỉnh lưu sẽ tạo
ra các chế độ dừng, quay
thuận
, quay ngược của động
cơ

R
I
, Rω: Các bộ điều chỉnh dòng điện và tốc độ nó có nhiệm
vụ tổng hợp và tạo ra điện áp điều khiển đưa tới các mạch phát
xung
.
Bằng cách lựa chọn các lượng phản
hồ
i , lượng đặt các thông số của
bộ điêu chỉnh tôc đô Rω và bộ điều chỉnh dòng điên RI thích hợp sẽ
đảm bảo chât lượng của hệ thống ở chế độ tĩnh và
động
.
7Hình 1.20: Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ KĐB
bằng thiết bị biến tần
Trong đó:
Rω : Bộ điều chỉnh tốc độ.
Ri : Bộ điều chỉnh dòng điện.
ia,ib,ic: số thực.
d,q : hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor.
Nhận xét

So sánh 3 phương án vừa nêu thì ta thấy hệ truyền động T-Đ
vừa thỏa màn yêu cầu cho cân băng định lượng vừa có thể dùng hệ
truyền động T-Đ ở phòng thí nghiệm của nhà trường, để kiểm
nghiệm quá trình nghiên cứu khảo sát hệ truyền động T-Đ cho cân
băng định lượng.
Vì vậy tôi lựa chọn phương án hệ truyền động T-Đ để tính
toán điều khiển chuyển động cân băng định lượng

8

Chương 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ T – Đ TẠI PHÒNG THÍ
NGHIỆM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN CHO
ĐIỀU KHIỂN CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
2.1 Nội dung thực nghiệm
Bài thí nghiệm được thí nghiệm tại phòng 304 trung tâm thí
nghiệm Điện - Điện tử với mô hình cụ thể được trình bầy ở phần phụ


Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý module chỉnh lưu cầu 3 pha

10

2.1.2.2. Nguyên lý làm việc

1và lúc này /2 < 
2
, điện áp trung bình của hai bộ chỉnh lưu này
đặt lên phụ tải là U
đ1
= U
o
cos
1và U
đ2
= U
o
cos
2
.

11

Với giả thiết ở trên thì U
đ1
> 0  bộ chỉnh lưu một làm việc
ở chế độ chỉnh lưu U
đ2
< 0 bộ chỉnh lưu 2 làm việc ở chế độ chờ

,
LD
22
.
Điện áp ra của một bộ chỉnh lưu phụ thuộc vào góc điều khiển
, giản đồ U
d
và I như hình vẽ. với góc 0  
1
< /2. 12

2.1.2.3. Bố trí thiết bị trên Module
: Thông số:
+ Bộ biến đổi (BBĐ) chỉnh lưu sử dụng sơ đồ hình cầu ba
pha mắc song song ngược điều khiển phối hợp tuyến tinh có thông
số: U
đm
= 200V, I
đm
= 10A.
+ Động cơ thí nghiệm DC: là động cơ điện một chiều kích từ
độc lập có thông số:
P
đm
= 1,5 kW , U
đm
= 220 V, I
đm
= 10A, n
đm
= 100 v/p, I
kt
= 0,6A.
+ Tải: Hệ phụ tải động: hai động cơ DC1 và DC2

Hình 2.9: Điện áp khâu đồng bộ hóa

15

2.2.1.2. Đo điện áp răng cưa ở một kênh tạo xung Hình 2.10: Điện áp đầu ra khâu phát sóng răng cưa
2.2.1.3. Khâu sửa xung và gửi xung
2.2.2. Thí nghiệm
2.2.2.1. Thí nghiệm 1: động cơ quay theo chiều thuận với bộ điều
khiển P
Hình 2.14: Đảo chiều động cơ với bộ điều khiển P

17

2.2.2.4. Thí nghiệm 4: động cơ quay theo chiều ngược với PI

Hình 2.15: Đảo chiều động cơ với bộ điều khiển PI
Nhận xét
+ Qua các thí nghiệm với các bộ điều khiển P va PI cả trong
chế độ làm việc thuận và đảo chiều, chất lượng đầu ra của hệ truyền


I
R
ik
U

R

U


Chương 3: XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH KHỐI LƯỢNG
CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
3.1. Ứng dụng hệ truyền động T – Đ cho điều khiển ổn định khối
lượng cân băng định lượng.
3.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống truyền động điều khiển ổn định
khối lượng cân băng định lượng Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển ổn định khối lượng CB
3.1.2. Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ truyền động ổn định khối


1
p
J
1
i
i
K
pT

1
s
s
K
T p

- Hàm truyền của khâu lấy tín hiệu dòng điện:

( )
1
I
FT
I
K
W p
T p


(3.5)
Trong đó:

CL i
pT R T
R p
T
K K T pT
p K K
R

  
( 3.9)
3. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ
R
 Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ
3.1.2.2. Tổng hợp mạch vòng ổn định khối lượng 20

Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển ổn định cân băng định lượng
3.2 Mô phỏng hệ truyền động cân băng với các bộ điều khiển
PID
3.2.1 Tính toán các thông số hệ điểu khiển ổn định khối lượng
đối với động cơ một chiều kích từ độc lập

21

3.2.2 Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển cân băng bằng MATLAB
SIMULINK

Hình 3.10 Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển bằng bộ điều khiển PID
Sau khi mô phỏng trên phần mềm Simulink ta thu được kết
quả như sau:

Hình 3.11 Các tín hịệu đặt khối lượng đầu ra tương ứng với
giá trị củaKhối lượng đặt đầu vào φ
đặt
= 10 (V), I = 8,7 (A)

23

Nhận xét
Từ kết quả mô phỏng trên ta thấy chất lượng của hệ truyền
động có các thông số sau
+ Kết quả tính toán lý thuyết:
- Thời gian quá độ của cân băng định lượng: 10,5s
- Độ quá điều chỉnh của cân băng định lượng : 5%
- Sai lệch tĩnh: 1%
- Thời gian quá độ của tốc độ động cơ: 2.5s
- Độ quá điều chỉnh của tốc độ động cơ : 3%
- Sai lệch tĩnh: 1%
+ Kết quả thí nghiệm
- Thời gian quá độ khi bộ điều khiển là P: 3s
- Sai lệch tĩnh khi bộ điều khiển là P : 3%
- Độ quá điều chỉnh : 0
- Thời gian quá độ khi bộ điều khiển là PI: 3s
- Sai lệch tĩnh khi bộ điều khiển là PI: 0,05%