MỞ ĐẦU

Hiện nay, tự động hoá đang được các nhà máy quan tâm đặc biệt và được ưnga dụng hầu hết trong các máy công cụ, trong lĩnh vực sản xuất xi măng, cán thép, hệ thống thang máy, máy nâng, hệ thống điều khiển rađa, máy chép hình, người máy…Việc dừng chính xác hay đồng tốc của hai truck cán đó là điều rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm, tới hiệu quả công việc. Để đạt được điều này thì trong hệ thống đưa thêm mạch vòng vị trí, khi đó hệ thống được gọi chung là hệ tuỳ động vị trí (hay hệ bám. Để nâng cao chất lượng thì mới dừng lại ở các mạch vòng phản hồi nên chất lượng chưa cao đồng thời còn có nhiều nhược điểm vì nó ảnh hưởng đên tính liên tục của hệ thống dẫn đên lượng đầu ra cũng dễ bị thay đổi. Do đó một vấn đề đặt ra là làm như thế nào để nâng cao chất lượng của hệ thống. Trên cơ sở đó thì trong luận văn này sẽ đi tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng phương pháp điều khiển mờ vào và kết hợp với bộ điều chỉnh truyền thống gọi là bộ điều khiển để nâng cao chất lượng của hệ thống.

Điều khiển mờ hiện đang giữ vai trò quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, vì nó đảm bảo tính khả thi của hệ thống, đồng thời lại thực hiện tốt các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ như độ chính xác cao, độ tác động nhanh, tính bền vững và ổn định tốt, dễ thiết kế và thay đổi…Khác với kỹ thuật điều khiển truyền thống thông thường là hoàn toàn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng không cần thiết hoặc không thể có được, hệ điều khiển lôgic mờ được áp dụng hiệu quả nhất trong các quá trình chưa xác định rõ hay không thể đo đạc chính xác được, trong các quá trình điều khiển ở điều kiện thiếu thông tin. Chính khả năng này của điều khiển mờ đã giúp giải quyết thành công các bài toán phức tạp, các bài toán mà trước đây không giải được.

Sau hơn 2 năm học tập tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, tôi đã được đào tạo và tiếp thu được những kiến thức hiện đại và tiên tiến nhất trong lĩnh vực tự động hoá. Trước khi tốt nghiệp cao học, tôi nhận được đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống tuỳ động”

Nội dung của bản luận văn được đưa chia làm 4 chương:

Chương I: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

Chương II: Đo kiểm tín hiệu vị trí.

Chương III: Thiết kế ứng dụng bộ diều khiển thông thường.

Chương IV: Thiết kế bộ điều khiển mờ lai.

Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS Nguyễn Như

Hiển - người đã hướng dẫn tận tình và giúp tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này.

Tôi xin trân thành cảm ơn các thầy cô ở Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn.

Tôi xin trân thành cảm ơn Khoa sau Đại học, xin trân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo những điều kiện thuận lợi

nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khoá học.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 4 năm 2008

Người thực hiện

M ỤC L ỤC

MỤC TÊN ĐỀ MỤC TRANG

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1

I.1. Ứng dụng của hệ thống tuỳ động vị trí 1

I.2. Cấu tạo nguyên lý làm việc của hệ thống tuỳ động vị trí. 1

I.3. So sánh hệ thống tuỳ động vị trí với hệ thống điều tốc 3

I.4. Phân loại hệ thống tuỳ động vị trí 4

I.4.1. Hệ thống tuỳ động kiểu mô phỏng 4

I.4.2. Hệ thống tuỳ động kiểu số 5

I.4.3. Hệ thống tuỳ động điều khiển kiểu mã số 7

CHƯƠNG 2 ĐO KIỂM TÍN HIỆU VỊ TRÍ 9

II.1. Sensin 9

II.2. Bộ biến áp quay 14

II.3. Bộ đồng bộ cảm ứng 16

II.4. Đĩa mã quang điện 19

II.4.1. Đĩa mã kiểu gia số. 19

II.4.2. Đĩa mã kiểu trị tuyệt đối 21

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THÔNG

THƯỜNG

23

III.1. Tổng quan về thiết bị nâng 23

III.1.1. Công dụng 23

III.1.2. Phân loại 23

III.1.3.

Các chế độ làm việc của TBN

29

III.1.4.

Các yêu cầu cơ bản về hệ truyền động điện của thiết bịnâng 29

III.2. Phân tích sai số trạng thái ổn định 30

III.2.1. Sai số đo kiểm 31

III.2.2. Sai số nguyên lý31

III.2.2.1. Tín hiệu vào điển hình 32

III.2.2.2. Sai số nguyên lý của hệ thống loại I 33

III.2.2.3. Sai số nguyên lý hệ thống loại II 35

III.2.2.4. Nhân tố phẩm chất của trạng thái ổn định 36

III.2.2.5. Sai số nhiễu 37

III.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển máy nâng 40

III.3.1. Hàm truyền của động cơ điện 42

III.3.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn Thyristor 47

III.3.3. Hàm truyền của máy phát tốc 48

III.3.4. Hàm truyền của thiết bị đo dòng điện 49

III.4. Tổng hợp hệ điều khiển RI, R, R 49

III.4.1. Tổng hợp bộ điều khiển dòng điện RI 49

III.4.2. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ R 51

III.4.3. Tổng hợp mạch vòng vị trí 53

III.5. Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí 55

III.6. Tính toán các thông số và mô phỏng hệ tuỳ động vị trí khi sử dụng bộ điều khiển PID57

III.6.1. Tính toán các thông số hệ tuỳ động vị trí đối với động

cơ điện một chiều kích từ độc lập

57

III.6.2. Mô phỏng hệ điều khiển vị trí sử dụng bộ điều khiển

PID

61

CHƯƠNG

IV

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI

65

IV.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ 66

IV.2. Nguyên lý điều khiển mờ 68

IV.3. Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ 68

IV.4. Các bộ điều khiển mờ 74

IV.4.1. Phương pháp tổng hợp kinh điển 74

IV.4.2.

Bộ điều khiển mờ tĩnh 75

IV.4.3.

Bộ điều khiển mờ động 75

IV.5. Tổng hợp hệ thống với bộ điều khiển mờ lai cho mạch

vòng vị trí

78

IV.5.1. Mờ hóa 78

IV.5. 2. Luật điều khiển và luật hợp thành 80

IV.5.3. Giải mờ 81

IV.6. Mô phỏng hệ tuỳ động vị trí khi có bộ điều khiển mờ 81

Kết luận và kiến nghị 86

Tài liệu tham khảo 88