Nghiên cứu đáp ứng quá độ mạch Điều khiển tốc độ
của mô tơ thủy lực rockford illinoi s16z3 Khi ứng
dụng bộ chuyển đổi số Lab-PC+ và van servo bd90Investigating transient response of the velocity control system in a Rockford illinoi
S16Z3 hydraulic motor system equipped with Lab-PC+ and servo valve BD90

Trần Xuân Tùy, Đại học Đà Nẵng

Email :

Tóm tắt :
Để lắp ráp một thiết bị điều khiển tự động, ngoài việc nghiên cứu nối ghép cơ cấu chấp hành, bộ điều
khiển và phần mềm thì việc nghiên cứu các chỉ tiêu chất lợng của hệ điều khiển là rất quan trọng.
Bài báo này giới thiệu các vấn đề liên quan đến việc nối ghép giữa môtơ thủy lực, cảm biến tốc độ, van
servo, bộ khuếch đại servo BD90, carte acquisition Lab-PC và các kết quả nghiên cứu ảnh hởng của hệ số
khuếch đại tích phân K
I
đến đáp ứng quá độ khi điều khiển tốc độ của môtơ thủy lực.

Abstract :
In setting-up an automatic control system, besides studying the configuration of control system, actuator
and software packages, it is of critical importance to have the entire system to work with high performance.
This acticle introduces many features in setting-up such a system with hydraulic motor driven, velocity
sensors, servo-valve, BD90 servo amplifier, acquisition card Lab-PC+, also gives the results in the influence
of the integral control gain K
I on transient response obtained in the system.

1. Đặt vấn đề
Tạp chí Jounal of dynamic systems, measurement and control và tạp chí The

Hình 1. Mô hình điều khiển tốc độ của môtơ thủy lực.
Trong đó : 1- Van servo; 2- Môtơ thuỷ lực; 3- Mômen quán tính khối lợng quy
đổi; 4- Tốc kế; 5- Bộ khuếch đại của van.

Phơng trình cân bằng mômen : M = M
a
+ M
DDp J
d
dt
f
m
.=+



.E = K
A
.(U - F) (4)
F = K
A
.

Biến đổi (1), (2), (3) và (4) sang phơng trình Laplace ta có :

Dps Js s f s
m
.() () . ()
=
+

Qs D s
V
B
sps ps
m
() . ()
.
() . ()=+ +
2

2
m
s.
)f.D(B2
J.V
s.
)f.D.(B2
.J.B2f.V
1
D/)f.D(
)s(Q
)s(
+
+
+
+
+
+
=


Hay :
1
s
.2
s
K
1s.T.2s.T
K
)s(Q

=

(6)
Trong đó :
m
2
m
D
f.D
K
+
=
(7)
P
4
V
1
I
U
T

f

Q
D
m
P
T
P
S

==
(8)

)f.D(J.V.B2
.J.B2f.V
2
1
T.2
T
2
m
1
2
1
+

+
==
(9)
Với : K - Hệ số khuyếch đại của cum môtơ thủy lực-tải.
T
1
- Hằng số thời gian của môtơ thủy lực-tải.


0
- Tần số dao động riêng của môtơ thủy lực-tải.


1

K
0m
m
+
=

(10)

J
C
J.D
)f.K.KD.(C
qd
m
0mH
n
=
+
=
(11)

J.D.V).f.K.KD).(f.D.(B4
)f.D.(J.K.K.B2D J.B2D.f.V
m0m
2
m
2
m0mm
2
++

1
s
.2
s
K
0
1
2
0
+









+









m




+










K
c
a,
b
,
;
s/C
m
s/Rad
K
3


;
s/Rad
Von
K
C

Từ các kết quả trên thiết bị thí nghiệm đợc lắp ráp theo sơ đồ hình 4.

Hình 4. Sơ đồ lắp ráp thiết bị thí nghiệm.
Các bộ phận và thông số chính của thiết bị là :

2
; D
m
= 12Cm
3
/Rad;
K
C
= 0,032v/(Rad/s); K
V
= 11,5(Cm
3
/s)/mA; B = 1,4.107kg/Cm
2
;
Thiết bị điều khiển theo PI qua thuật toán trong chơng trình điều khiển, chơng trình
điều khiển viết theo ngôn ngữ Borland C
++
. Các tín hiệu điều khiển và phản hồi đợc lu
trữ trong các fil vao.dat và ra.dat của chơng trình điều khiển. Số liệu đó dùng để vẽ đặc
tính nhờ chơng trình do_thi1.m viết theo phần mềm Matlab 4.2.

10 V 10 V

10 V

PC
T

A

I
tăng thì thời gian đáp
ứng tăng và khả năng ổn định kém. 3. Kết luận
B
ài toán trên đã xác định đợc tần số dao động riêng, hệ số tắt dần của cụm truyền động
van - mô tơ thủy lực - tải và hệ số khuếch đại hệ thống.
Thực hiện ghép nối tơng thích giữa các phần tử trong mạch điều khiển, số liệu của
các tín hiệu điều khiển và tín hiệu phản hồi thu đợc qua chơng trình điều khiển. Từ
các số liệu này có thể vẽ đặc tính qua chơng trình do_thi1.m của phần mềm Matlab
hoặc vẽ tực tiếp từ chơng trình hoạt động của thiết bị.
Từ những kết quả trên chúng ta có thể nghiên cứu chọn hệ số khuếch đại tích phân K
I

tối u để hệ thống làm việc có đáp ứng quá độ phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đạt ra.Các ký hiệu sử dụng :
U-Tín hiệu điều khiển; E-Tín hiệu so sánh; K
A
-Hệ số
khuyếch đại của bộ khuyếch đại A; I-Dòng điện điều khiển; K
V
, K
0
-Các hệ số kết cấu
của van; Q-Lu lợng cung cấp của van;



[1] H.Dorr,R.Ewald,A.Schmitt - Technique des valves proportionnelles et servo-valves.
RF00303, page 45-125,(10/1996).
[
2
]
DAQ.Lab-PC
+
User manual, National instruments corporation, June 1996.
[
3
]

Vickers . Closed loop electrohydraulic systems manual.
Printed in USA, 1993.
[4] Trần Xuân Tùy. Mô hình điều khiển tốc độ của mô tơ thuỷ lực ứng dụng van servo.

Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc về Cơ kỹ thuật, tập 2. Hà nội 12-13/2001.
[5] Trần Xuân Tùy. Mô hình điều khiển vị trí hệ điều khiển tự động thủy lực ứng dụng van
proportional.
Tạp chí khoa học và công nghệ các trờng đại học kỹ thuật.
Số 21, Hà Nội-1999.