Tìm người làm bài tập thực hành: Bộ ĐK PID động cơ DC

[falleaf]

Ước lượng:

Công suất động cơ khoảng 53W, công suất động cơ dùng cho cái quạt máy chạy trong nhà chỉ khoảng 40W.

Tuỳ theo tốc độ quay, năng lượng = lực * vận tốc. Như vậy, chuyển qua chuyển động quay, thì nó là moment * vận tốc góc. Khi đó, cần phải cân đối giữa vận tốc góc muốn điều khiển, và moment của động cơ.

Nếu bạn dùng cục tải có moment quán tính lớn, thì vận tốc quay khó điều khiển, nó gọi là quán tính, có nghĩa là muốn làm cho nó quay cũng khó mà nó đang quay dừng lại cũng khó. Hiểu nôm na là vậy, vì bạn xem mô hình động cơ, ảnh hưởng của moment quán tính nằm ở dưới mẫu trong hàm truyền động cơ + tải.

tính sơ bộ một đĩa tròn (F không tính trụ tròn, để lại cho các bạn tính), thì



Cho nên, R ảnh hưởng nhiều đến moment quán tính hơn khối lượng. Nếu bạn làm R quá to, thì nó sẽ ảnh hưởng nhiều, nếu bạn thay vật liệu, nó ảnh hưởng theo khối lượng vật liệu mà thôi. Mà khối lượng vật liệu lại tỉ lệ với bậc 3 của kích thước.

V là bậc 3 của kích thước R.

Như vậy bạn thấy, kích thước ảnh hưởng một cách rất lớn lên moment quán tính.

Đây là một điểm mà các bạn cần phải chú ý khi có ý định thay đổi kích thước của tải, và cũng ước lượng được mức độ thay đổi kích thước tải ảnh hưởng lên moment quán tính cỡ bao nhiêu. Xong điểm thứ nhất.

Thử tải, với các động cơ lớn, công nghiệp, F không dám giới thiệu phương pháp thử này, nhưng với các động cơ nhỏ, thì đây là một cách thử bằng kinh nghiệm. Các bạn chú ý rằng: P = U*I = U^2/R

Như vậy, P sẽ tỉ lệ với bình phương của U. Nếu các bạn giảm U đi 2 lần, thì các bạn sẽ thấy P giảm đi 4 lần. R của động cơ là không đổi. Các bạn xem lại mô hình động cơ mà F đã gửi link. Các bạn sẽ thấy rằng, U quan hệ với moment động cơ như thế nào .

Khi đó, các bạn có thể ước lượng như sau, tay người khi xoắn một vật vào khoảng 70lbin (cái này F nhớ không chính xác, khoảng 8Nm thì phải). Như vậy, bạn giảm V đến khi nào tay người có thể giữ được động cơ, thì có thể từ đó tính ra lực tải tối đa, ước lượng được với 24VDC thì lực tải sẽ khoảng bao nhiêu, và cũng ước lượng được với cục tải như vậy, vận tốc của động cơ sẽ khoảng bao nhiêu.

Còn chọn cục tải cỡ nào để chúng ta làm thí nghiệm cho dễ thấy, thì cái rotor bản thân nó cũng có moment quán tính, và khối lượng của nó bằng khoảng nửa khối lượng động cơ. Bạn chỉ cẩn làm cục tải cầm cỡ cỡ khối lượng động cơ thì lúc đó cục tải sẽ có moment quán tính lớn hơn gấp đôi moment quán tính rotor (nếu như kích thước cục tải bằng kích thước rotor, tức là bán kính nhỏ như cái động cơ). Nếu như cùng khối lượng đó, nhưng mà thay đổi R, thì theo tinh thần tính toán ở trên kia, cứ tăng R gấp đôi, thì moment quán tính sẽ tăng khoảng 2^2 lần (lưu ý trên kia moment quán tính chỉ mới tính cho đĩa dẹp thì nó là 2^2 lần, nhưng nếu có thêm kích thước dày thì các bạn phải tính lại nhé). Các bạn ước lượng làm sao, để moment quán tính của tải lớn hơn nhiều lần so với moment quán tính của rotor, thì sau này khi tính toán, có thể coi moment quán tính của rotor là nhỏ.

Đây là một cách để thiết kế cục tải.

Tóm lại, những ý rời rạc và chung chung này, cung cấp cho các bạn một vài phương hướng ước lượng để chọn một cục tải vừa phải, tầm tầm, làm sao để cho chúng ta có thể thực hiện bài thí nghiệm, và quan sát tốt, chứ đúng ra về phương diện điều khiển, thì tải phải là cái cho trước, vì ở đây chúng ta không đi làm cái việc thiết kế máy.

Có lẽ bài toán thiết kế tải để tối ưu động cơ, thì anh Nam sẽ có thể giải thích chi tiết hơn, vì anh Nam chuyên về động cơ. Còn F chỉ có thể ước lượng mà thôi. Hình sau mô tả mối quan hệ giữa dòng của động cơ, moment tải và vận tốc, bằng các thông tin trên, các bạn có thể tìm ra các đường dốc này, và chọn một cục tải ở mức trung bình. Đây cũng là một cách chọn tải.

Nhờ anh Nam giúp về việc chọn tải để tối ưu hoá việc điều khiển động cơ. Nếu bài toán chọn tải tối ưu (hơi ngược, vì người ta có tải thì người ta sẽ chọn động cơ để tối ưu), nhưng có cách nào ước lượng được tốt, nhờ anh Nam tiếp tay vậy.

Chúc vui