ivybui6767
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Tóm tắt:
Bài báo đưa ra mô hình toán của hệ cầu trục và các kết quả nghiên cứu thiết
kế bộ điều khiển cho chúng dựa trên luật PID với mong muốn giảm dao
động của tải và khả năng
ứng dụng vào thực tiễn.
Đặtvấnđề
Cầu trục là thiết bị công
nghiệp được ứng dụng rất
rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực như trong xây dựng,
trong nhà máy hay tại
cảng bốc dỡ hàng ...
Những cầu trục này
thường vận hành bằng
tay. Khi mà kích thước
của cầu trục trở nên lớn
hơn và yêu cầu vận chuyển nhanh hơn thì quá trình điều khiển chúng sẽ
trở nên khó khăn nếu không tự động hoá quá trình này. Cầu trục dịch
chuyển theo quỹ đạo không cứng nhắc. Nhưng nó hoạt động dưới những
điều kiện hết sức khắc nhiệt và một hệ thống điều khiển kín là thích hợp
nhất.
Cầu trục là hệ phí tuyến lớn. Hơn nữa trong quá trình di chuyển phải đảm
bảo dao động của tải là nhỏ nhất. Vì thế khi thiết kế bộ điều khiển cho hệ
cầu trục phải tính đến các yếu tố này
Trong nhiều trường hợp vận hành không đòi hỏi cao về chất lượng thì
luật PID hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Việc cài đặt luật PID
không chỉ đơn giản mà chi phí lại khá thấp, dễ dàng trong sử dụng.
2. Luật điều khiển PID
Hình 1: Mô hình chuyển động cầu trục trong
hệ toạ độ 2D
Bộ điều khiển PID được tạo nên từ ba thành phần: P-Propotion, I
Integral, D-Derivation và được mô tả trên miền thời gian như sau:
trong đó: e(t) là tín hiệu đầu vào (sai lệch điều khiển), u(t) là tín hiệu đầu ra
(tín hiệu điều khiển), kP là hệ số khuếch đại, TI là hằng số thời gian tích
phân, TD là hằng số thời gian vi phân.
Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID như sau:
Các tham số kp, TI, TD hay kP, kI, kD cần xác định và hiệu chỉnh với
từng hệ thống để hệ kín đạt chất lượng mong muốn.
- Nếu sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần P - tỉ lệ uP(t) , tín hiệu
điều chỉnh u(t) càng lớn.
- Nếu sai lệch e(t) vẫn khác 0, thì thông qua thành phần I - tích phân uI(t) ,
bộ điều khiển vẫn tạo tín hiệu điều chỉnh.
- Nếu tốc độ biến đổi của e(t) càng lớn thì thông qua thành phần D - vi phân
uD(t) , bộ điều khiển đưa tín hiệu điều chỉnh càng lớn.
Trong khi thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng xác định không phải lúc nào
ta cũng bắt buộc phải xác định cả ba tham số kp, kI, kD. Khi mà trong đối
tượng có thành phần tích phân thì bộ điều khiển chỉ cần luật PD là đủ, còn
khi đối tượng thay đổi chậm và bản thân bộ điều khiển không cần phản ứng
thật nhanh với sai lệch thì sử dụng luật PI. Đơn giản nhất là bộ điều khiển
với chỉ luật P để đầu ra bám theo đầu vào.
Có rất nhiều phương pháp tính toán và chỉnh định tham số bộ điều khiển
PID có thể kể ra ở đây là phương pháp thứ nhất, thứ hai của Ziegler-Nichols,
tính toán theo nguyên lý tối ưu đối xứng, tính theo nguyên lý tối ưu độ lớn,
ngoài ra còn phải kể đến phương pháp của Chien – Hrones – Reswick [1].
3. Thiết kế bộ điều khiển phản hồi đầu ra cho hệ cầu trục
3.1 Mô hình toán hệ cầu trục
Để xây dựng mô hình toán của hệ cầu trục ta cần định nghĩa rõ ràng các
biến cho hệ. Mô hình cầu trục với hệ toạ độ được chọn như mô tả trên hình
1. Trục Ox nằm ngang dọc theo thanh rầm, trục Oz thẳng đứng có chiều
hướng lên trên. Xe goòng di chuyển trên thanh rầm với vị trí được xác định
bởi x(t) là khoảng cách đo được từ gốc O đến điểm treo của cáp nâng tải trên
xe. Coi tải như một chất điểm có khối lượng mP, xe goòng có khối lượng
mt. Tải trọng và xe goòng được nối với nhau bằng một cáp cứng có khối
lượng không đáng kể và có chiều dài l(t), sự dài ra của dây cáp là không
đánh kể. Trong khi nâng hạ tải hay di chuyển xe thì tải dao động trong mặt
phẳng thẳng đứng với góc lệch (t). Fx là lực chuyển động xe goòng theo
hướng x và Fl là lực nâng tải theo hướng l.
Phương trình chuyển động của hệ cầu trục thu được từ phương trình
Lagrange về cân bằng năng lượng của hệ.
Sau khi tính toán và biến đổi phương trình động lực học mô tả hệ thống như
sau [2]:
Để thao tác dễ hơn với các thông số hệ cầu trục, ta sẽ viết lại
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Tóm tắt:
Bài báo đưa ra mô hình toán của hệ cầu trục và các kết quả nghiên cứu thiết
kế bộ điều khiển cho chúng dựa trên luật PID với mong muốn giảm dao
động của tải và khả năng
ứng dụng vào thực tiễn.
Đặtvấnđề
Cầu trục là thiết bị công
nghiệp được ứng dụng rất
rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực như trong xây dựng,
trong nhà máy hay tại
cảng bốc dỡ hàng ...
Những cầu trục này
thường vận hành bằng
tay. Khi mà kích thước
của cầu trục trở nên lớn
hơn và yêu cầu vận chuyển nhanh hơn thì quá trình điều khiển chúng sẽ
trở nên khó khăn nếu không tự động hoá quá trình này. Cầu trục dịch
chuyển theo quỹ đạo không cứng nhắc. Nhưng nó hoạt động dưới những
điều kiện hết sức khắc nhiệt và một hệ thống điều khiển kín là thích hợp
nhất.
Cầu trục là hệ phí tuyến lớn. Hơn nữa trong quá trình di chuyển phải đảm
bảo dao động của tải là nhỏ nhất. Vì thế khi thiết kế bộ điều khiển cho hệ
cầu trục phải tính đến các yếu tố này
Trong nhiều trường hợp vận hành không đòi hỏi cao về chất lượng thì
luật PID hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Việc cài đặt luật PID
không chỉ đơn giản mà chi phí lại khá thấp, dễ dàng trong sử dụng.
2. Luật điều khiển PID
Hình 1: Mô hình chuyển động cầu trục trong
hệ toạ độ 2D
Bộ điều khiển PID được tạo nên từ ba thành phần: P-Propotion, I
Integral, D-Derivation và được mô tả trên miền thời gian như sau:
trong đó: e(t) là tín hiệu đầu vào (sai lệch điều khiển), u(t) là tín hiệu đầu ra
(tín hiệu điều khiển), kP là hệ số khuếch đại, TI là hằng số thời gian tích
phân, TD là hằng số thời gian vi phân.
Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID như sau:
Các tham số kp, TI, TD hay kP, kI, kD cần xác định và hiệu chỉnh với
từng hệ thống để hệ kín đạt chất lượng mong muốn.
- Nếu sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần P - tỉ lệ uP(t) , tín hiệu
điều chỉnh u(t) càng lớn.
- Nếu sai lệch e(t) vẫn khác 0, thì thông qua thành phần I - tích phân uI(t) ,
bộ điều khiển vẫn tạo tín hiệu điều chỉnh.
- Nếu tốc độ biến đổi của e(t) càng lớn thì thông qua thành phần D - vi phân
uD(t) , bộ điều khiển đưa tín hiệu điều chỉnh càng lớn.
Trong khi thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng xác định không phải lúc nào
ta cũng bắt buộc phải xác định cả ba tham số kp, kI, kD. Khi mà trong đối
tượng có thành phần tích phân thì bộ điều khiển chỉ cần luật PD là đủ, còn
khi đối tượng thay đổi chậm và bản thân bộ điều khiển không cần phản ứng
thật nhanh với sai lệch thì sử dụng luật PI. Đơn giản nhất là bộ điều khiển
với chỉ luật P để đầu ra bám theo đầu vào.
Có rất nhiều phương pháp tính toán và chỉnh định tham số bộ điều khiển
PID có thể kể ra ở đây là phương pháp thứ nhất, thứ hai của Ziegler-Nichols,
tính toán theo nguyên lý tối ưu đối xứng, tính theo nguyên lý tối ưu độ lớn,
ngoài ra còn phải kể đến phương pháp của Chien – Hrones – Reswick [1].
3. Thiết kế bộ điều khiển phản hồi đầu ra cho hệ cầu trục
3.1 Mô hình toán hệ cầu trục
Để xây dựng mô hình toán của hệ cầu trục ta cần định nghĩa rõ ràng các
biến cho hệ. Mô hình cầu trục với hệ toạ độ được chọn như mô tả trên hình
1. Trục Ox nằm ngang dọc theo thanh rầm, trục Oz thẳng đứng có chiều
hướng lên trên. Xe goòng di chuyển trên thanh rầm với vị trí được xác định
bởi x(t) là khoảng cách đo được từ gốc O đến điểm treo của cáp nâng tải trên
xe. Coi tải như một chất điểm có khối lượng mP, xe goòng có khối lượng
mt. Tải trọng và xe goòng được nối với nhau bằng một cáp cứng có khối
lượng không đáng kể và có chiều dài l(t), sự dài ra của dây cáp là không
đánh kể. Trong khi nâng hạ tải hay di chuyển xe thì tải dao động trong mặt
phẳng thẳng đứng với góc lệch (t). Fx là lực chuyển động xe goòng theo
hướng x và Fl là lực nâng tải theo hướng l.
Phương trình chuyển động của hệ cầu trục thu được từ phương trình
Lagrange về cân bằng năng lượng của hệ.
Sau khi tính toán và biến đổi phương trình động lực học mô tả hệ thống như
sau [2]:
Để thao tác dễ hơn với các thông số hệ cầu trục, ta sẽ viết lại
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links