Môn học:

Tự động điều chỉnh truyền động điện
số tiết: 45
Chương 1 (5 tiết)
những nguyên tắc cơ bản khi xây dựng
hệ truyền động điện tự động
1.1. Khái niệm và phân loại.
1. Khái niệm.
Điều chỉnh tự động truyền động điện là phải đảm bảo giá trị
yêu cầu của các đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc
vào tác động của các đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh.


NL

THĐ

R

BĐ

M

MX

ĐL
Hình 1-1. Cấu trúc chung của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện

M - Động cơ truyền động thường dùng động cơ điện một
chiều, xoay chiều không đồng bộ, xoay chiều đồng bộ và

trì theo lượng đặt trước không đổi.
Ví dụ duy trì tốc độ không đổi, mômen hoặc công suất
không đổi.


- Hệ điều chỉnh tuỳ động (hệ bám) là hệ điều chỉnh vị trí
trong đó cần điều khiển truyền động theo lượng đặt trước
biến thiên tuỳ ý,
Ví dụ truyền động quay anten, rađa, các cơ cấu ăn dao máy
cắt gọt kim loại, v.v
-Hệ điều khiển chương trình: Thực chất là hệ điều khiển vị
trí nhưng đại lượng điều khiển lại tuân theo chương trình đặt
trước.
1.2. Những vấn đề chung khi thiết kế hệ truyền động
điện tự động.
Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần
phải đảm bảo hệ thực hiện được tất cả các yêu cầu đặt ra, đó
là các yêu cầu về công nghệ, các chỉ tiêu chất lượng và các
yêu cầu về kinh tế.


Chất lượng của hệ được thể hiện trong trạng thái động và
tĩnh.
+ Trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng nhất là độ chính xác
điều chỉnh.
+ Trạng thái động có các yêu cầu về ổn định và các chỉ
tiêu về chất lượng động là độ quá điều chỉnh, tốc độ điều
chỉnh, thời gian điều chỉnh và số lần dao động.
ở các hệ điều chỉnh tự động truyền động điện, cấu trúc
mạch điều khiển, luật điều khiển và tham số của các bộ điều

thuộc rất nhiều yếu tố.


1.3.1. C¸c hÖ sè sai lÖch.
XÐt mét hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh cã cÊu tróc tèi gi¶n
sau:
N1

R

E
-

…

Nn
C

F0(p)

TM

a,


Trong đó:
F0(p)- hàm truyền mạch hở;
TM- thiết bị công nghệ;
R, r(t)- tín hiệu điều khiển;
C, c(t)- tín hiệu ra;

+
C
+ ... +
i
0 N1 1
1N 1
2
i
dt
dt
dt
dt
dN n (t )
d i N n (t )
d i N1 (t )
+ CiN 1
+ ... + C0 Nn N n (t ) + C1Nn
+ ... + CiNn
+ ℜ(t )
i
i
dt
dt
dt

Mét hÖ thèng chÝnh x¸c tuyÖt ®èi lµ hÖ cã mäi hÖ sè sai lÖch
®Òu b»ng kh«ng.
Hµm truyÒn ®¹t cña hÖ thèng ®èi víi sai lÖch lµ:

E ( p)


C 2 = lim 2 [ Fe ( p ) − C0 − C1 p ] 
p →0 p


Còng cã thÓ tÝnh

E ( p) R( P) − C ( P)
C ( P)
Fe ( p ) =
=
=1−
R( p)
R( P)
R( P)
NÕu viÕt Fe(P) d­íi d¹ng ph©n thøc


NÕu viÕt Fe(P) d­íi d¹ng ph©n thøc

b0 + b1 p + b2 p + ..... + bm p
Fe ( P) =
2
n
1 + a1 p + a2 p + ..... + an p
2

HÖ sè sai lÖch ®­îc tÝnh nh­ sau:

C0 = 1 – b 0

tiểu.
Tiêu chuẩn ISE áp dụng cho loại tín hiệu vào đã xác định
(thí dụ loại nhảy cấp đơn vị) hoặc cho loại tín hiệu vào xác
định theo phương pháp thống kê.
- Đặc điểm
+ Tiêu chuẩn ISE đánh giá các sai lệch lớn rất nặng và
đánh giá các sai lệch nhỏ rất nhẹ. (hệ bậc hai không nên
dùng tiêu chuẩn này) .
+ Hệ thống được thiết kế theo tiêu chuẩn ISE làm cho các
sai lệch lớn ban đầu giảm rất nhanh, do đó có tốc độ đáp
ứng phải rất nhanh và kết quả là hệ kém ổn định.


+ Tiêu chuẩn ISE thường áp dụng để thiết kế các hệ thống
có yêu cầu cực tiểu hoá tiêu thụ năng lượng.
2. Tiêu chuẩn tích phân của tích số giữa thời gian và giá
trị tuyệt đối của sai lệch (ITAE)
- Nội dung: Theo tiêu chuẩn ITAE, hệ thống tự động điều
chỉnh là tối ưu nếu nó làm cực tiểu tích phân sau đây:


t. e(t ) dt
0

- Đặc điểm
+ Tiêu chuẩn ITAE đánh giá nhẹ các sai lệch lớn ban đầu
còn các sai lệch sau, xuất hiện trong cả quá trình quá độ thì
bị đánh giá rất nặng.




S01(p)

Pn

P2
X1

X2
S02(p)

-

Hình 1-10. Hệ truyền động có các bộ điều chỉnh nối theo cấp

S0n(p)

Xn


- Trong ®ã:
+ X1÷Xi: lµ n th«ng sè,
+ R1(p) ÷ Rn(p): lµ n bé ®iÒu chØnh
+ S1(p) ÷ Sn(p): lµ n ®èi t­îng(HÖ thèng)
+ P1 ÷ Pn: lµ n nhiÔu lo¹n t¸c ®éng lªn hÖ.


Giả thiết:
+ Các mạch điều chỉnh của mỗi đại lượng có chứa một
phần có các hằng số thời gian lớn, thí dụ hằng số thời gian

- Td là hằng số thời gian của khâu trễ
- Việc tổng hợp các bộ điều chỉnh sẽ được tiến hành sao
cho bù được các khâu có hằng số thời gian tương đối lớn
Tk, bằng cách đó ta đã giảm cấp cho mạch hở, các khâu
có hằng số thời gian tương đối nhỏ Ts sẽ không được bù.
-Trong kỹ thuật truyền động điện có thể bỏ qua các hằng
số thời gian nhỏ hơn 1 miligiây, các hằng số thời gian cỡ
dưới vài chục miligiây có thể coi là nhỏ (Ts), các hằng số
thời gian cỡ 0,1 giây trở lên có thể coi là lớn (Tk).
- Ưu thế của cấu trúc nối cấp các bộ điều chỉnh là ở chỗ
mỗi giá trị của lượng đặt Xđi được hạn chế bởi đoạn bão
hoà của đặc tính của bộ điều chỉnh Ri+1. , giá trị hạn chế
này có thể là hằng số hoặc là thay đổi được.


- Mçi m¹ch vßng ®iÒu chØnh cã mét bé ®iÒu chØnh vµ hÖ
thèng ®­îc ®iÒu chØnh bao gåm ®èi t­îng ®iÒu chØnh S0 vµ
m¹ch vßng phô, thÝ dô;

R1 ( p ).S 01 ( p )
F1 ( p ) =
R1 ( p ).S 01 ( p ) + 1
F02 ( p ) = S 02 ( p ).F1 ( p )
F0i ( p ) = S 0i ( p ).Fi −1 ( p )


-Việc tổng hợp các bộ điều chỉnh được thực hiện theo từng
mạch vòng, từ mạch vòng đầu tiên đến mạch vòng thứ n.
- Trong hệ thống truyền động điện điều chỉnh, thường sử
dụng các phương pháp hàm chuẩn tối ưu để tổng hợp thông