Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực
Luận án: Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Năm xuất bản
Số trang
143
Thời gian đọc
22 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Nghiên cứu điều khiển tốc độ động cơ thủy lực hiện đại
- Số trang:
- 143 trang
- Trường:
- Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
- Chuyên ngành:
- Kỹ thuật cơ khí
- Tác giả:
- Trần Ngọc Hải
- Năm:
- 2020
Tóm tắt nội dung luận án
I. Nghiên cứu điều khiển tốc độ động cơ thủy lực hiện đại
Tự động hóa sản xuất là yêu cầu thiết yếu trong bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0. Việt Nam đang nỗ lực trở thành quốc gia công nghiệp hóa, đòi hỏi công nghệ sản xuất tiên tiến. Kỹ thuật điều khiển hệ thống thủy lực thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học và sản xuất toàn cầu. Hệ thống truyền động thủy lực sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị công suất lớn. Các ví dụ bao gồm máy ép, robot công nghiệp, máy công cụ CNC và thiết bị quân sự. Nâng cao chất lượng điều khiển thiết bị đòi hỏi nghiên cứu sâu về động lực học hệ thống. Động lực học của hệ điều khiển thủy lực rất phức tạp. Các yếu tố như độ nhớt, độ đàn hồi của dầu và nhiệt độ thay đổi liên tục. Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực là cần thiết. Luận án này đóng góp vào sự phát triển lĩnh vực tại Việt Nam. Nó giải quyết những thách thức trong việc đạt được sự kiểm soát chính xác và ổn định cho các ứng dụng công nghiệp.
1.1. Tầm quan trọng của điều khiển tốc độ động cơ thủy lực
Kiểm soát tốc độ động cơ thủy lực chính xác là nền tảng cho hiệu suất máy móc. Trong các hệ thống tự động hóa, điều khiển tốc độ motor thủy lực đảm bảo vận hành ổn định và hiệu quả. Hệ thống truyền động thủy lực được ưa chuộng nhờ khả năng cung cấp lực lớn. Chúng hoạt động linh hoạt trong không gian hạn chế. Điều này tạo điều kiện cho các thiết kế máy móc tinh gọn. Độ chính xác cao trong điều khiển tốc độ cũng giảm thiểu sai sót. Nó cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên, bản chất phức tạp của chất lỏng thủy lực đặt ra nhiều thách thức. Sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu. Các yếu tố này gây khó khăn cho việc duy trì tốc độ mong muốn. Do đó, việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển tiên tiến là cấp thiết. Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Luận án tập trung giải quyết vấn đề này. Nó tìm kiếm giải pháp điều khiển mạnh mẽ cho trục quay.
1.2. Mục tiêu chính của nghiên cứu điều khiển tốc độ motor thủy lực
Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là cải thiện đáp ứng quá độ về tốc độ. Nghiên cứu tập trung vào mô hình hai khối lượng quay và hai khâu đàn hồi. Ứng dụng bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ là phương pháp chính. Nó nhằm điều khiển ở các tốc độ cài đặt khác nhau. Về mặt lý thuyết, nghiên cứu mô phỏng trên máy tính. Nó thiết lập mô tả toán học chi tiết cho hệ thống. Phân tích mối quan hệ tín hiệu dựa trên lý thuyết điều khiển tự động. Điều này tạo nền tảng cho việc phát triển thuật toán. Đặc biệt, thuật toán điều khiển PID mờ tự điều chỉnh được khai thác. Nó điều chỉnh thông số PID một cách linh hoạt. Mục đích là để đạt được hiệu suất tối ưu. Nghiên cứu cũng hướng đến việc thiết lập giao diện Matlab/Guide. Giao diện này trực quan, tích hợp các thông số kết cấu và điều khiển. Điều này giúp khảo sát và xử lý số liệu dễ dàng hơn. Cuối cùng, đánh giá chất lượng hệ thống thông qua đáp ứng quá độ theo tiêu chuẩn ITAE. Kết quả sẽ giúp xác định hiệu quả của phương pháp điều khiển đề xuất.
II. Ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực trong công nghiệp
Hệ thống truyền động thủy lực là giải pháp công nghệ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Chúng được đánh giá cao nhờ khả năng truyền tải công suất lớn và độ bền vượt trội. Đặc tính này làm cho chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi lực cao và hoạt động liên tục. Sự linh hoạt trong thiết kế giúp hệ thống thủy lực dễ dàng tích hợp vào nhiều loại máy móc. Phạm vi ứng dụng rộng rãi từ các thiết bị nâng hạ đến các dây chuyền sản xuất phức tạp. Việc điều khiển tốc độ động cơ thủy lực chính xác là chìa khóa để khai thác tối đa tiềm năng của các hệ thống này. Công nghệ này góp phần đáng kể vào việc nâng cao hiệu quả và độ an toàn trong môi trường sản xuất. Tuy nhiên, để đạt được hiệu suất tối ưu, việc xử lý các thách thức liên quan đến động lực học chất lỏng là cần thiết. Các giải pháp tiên tiến được nghiên cứu nhằm khắc phục những hạn chế vốn có, đảm bảo vận hành ổn định và tin cậy.
2.1. Ưu điểm nổi bật của hệ thống truyền động thủy lực
Hệ thống truyền động thủy lực mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Chúng có khả năng cung cấp mô-men xoắn và lực lớn trong một không gian nhỏ gọn. Điều này tạo ra mật độ công suất cao, tối ưu hóa thiết kế máy. Khả năng chịu tải trọng sốc và dao động là một ưu điểm khác. Hệ thống có độ bền cao, hoạt động đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt. Việc điều khiển tốc độ động cơ thủy lực có thể đạt được độ chính xác cao. Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng cần vị trí và tốc độ chính xác. Ví dụ bao gồm máy ép nhấn chuyên dụng, robot công nghiệp và máy công cụ CNC. Các thiết bị quân sự và bộ điều khiển cánh hướng của nhà máy thủy điện cũng sử dụng công nghệ này. Sự linh hoạt trong điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn là một lợi thế lớn. Nó cho phép hệ thống thích ứng với các yêu cầu vận hành đa dạng. Những đặc tính này củng cố vị thế của hệ thống thủy lực trong công nghiệp hiện đại.
2.2. Thách thức trong điều khiển hệ thống truyền động thủy lực
Mặc dù có nhiều ưu điểm, hệ thống truyền động thủy lực cũng đặt ra không ít thách thức. Đặc tính phi tuyến của chất lỏng thủy lực là một vấn đề chính. Độ nén của dầu, sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ làm phức tạp hóa mô hình động học động cơ thủy lực. Các yếu tố này gây khó khăn cho việc duy trì điều khiển tốc độ động cơ thủy lực ổn định. Rò rỉ bên trong các thành phần như bơm thủy lực biến lưu lượng và van điều khiển lưu lượng cũng ảnh hưởng đến độ chính xác. Nhiệt độ môi trường và tải trọng thay đổi liên tục tác động đến hiệu suất. Chúng có thể gây ra sai lệch trong điều khiển. Để khắc phục, cần phát triển các thuật toán điều khiển tiên tiến. Các thuật toán này phải có khả năng thích nghi và bù trừ hiệu quả. Mục tiêu là đạt được sự ổn định và chính xác cao trong mọi điều kiện vận hành. Việc giải quyết những thách thức này là trọng tâm của nhiều nghiên cứu hiện đại.
III. Mô hình và điều khiển tốc độ động cơ thủy lực tiên tiến
Việc xây dựng mô hình chính xác là bước đi quan trọng để hiểu và điều khiển hiệu quả động cơ thủy lực. Luận án này tập trung vào việc phát triển mô hình động học động cơ thủy lực chi tiết. Mô hình này mô tả hệ thống trục quay với hai khối lượng và hai khâu đàn hồi. Đây là đại diện cho nhiều cấu trúc máy móc công nghiệp thực tế. Sau khi có mô hình, việc phát triển thuật toán điều khiển phù hợp là cần thiết. Nghiên cứu đề xuất một bộ điều khiển PID mờ tự điều chỉnh. Bộ điều khiển này kết hợp ưu điểm của PID truyền thống với khả năng thích nghi của logic mờ. Mục tiêu là để xử lý các đặc tính phi tuyến và thay đổi của hệ thống thủy lực. Phương pháp này hứa hẹn cải thiện đáng kể chất lượng đáp ứng quá độ. Nó giúp hệ thống vận hành ổn định ở các tốc độ khác nhau. Sự kết hợp giữa mô hình hóa và điều khiển thông minh mở ra hướng đi mới cho công nghệ điều khiển tốc độ động cơ thủy lực.
3.1. Xây dựng mô hình động học động cơ thủy lực
Việc thiết lập mô tả toán học là cơ sở cho nghiên cứu. Luận án xây dựng mô hình động học động cơ thủy lực cho hệ thống hai khối lượng quay và hai khâu đàn hồi. Mô hình này phản ánh chính xác các yếu tố cơ học và thủy lực. Nó bao gồm quán tính, độ cứng, ma sát và đặc tính lưu chất. Lý thuyết điều khiển tự động được áp dụng để phân tích mối quan hệ giữa các tín hiệu trong hệ thống. Điều này giúp xác định các phương trình trạng thái và hàm truyền đạt. Mô hình hóa chính xác cho phép dự đoán hành vi của hệ thống dưới các điều kiện khác nhau. Nó là nền tảng để thiết kế và tối ưu hóa bộ điều khiển. Sự hiểu biết sâu sắc về mô hình là cần thiết. Nó giúp phát triển các chiến lược điều khiển tốc độ động cơ thủy lực mạnh mẽ hơn. Một mô hình tốt giảm thiểu thời gian và chi phí thử nghiệm thực tế.
3.2. Thuật toán điều khiển PID mờ tự điều chỉnh tốc độ
Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển PID tự động điều chỉnh mờ. Thuật toán này kết hợp sự đơn giản và hiệu quả của PID với khả năng thích nghi của logic mờ. Bộ điều khiển mờ có thể điều chỉnh các thông số Kp, Ki, Kd của PID. Nó dựa trên các luật mờ được định nghĩa từ kinh nghiệm hoặc phân tích hệ thống. Khả năng tự điều chỉnh giúp bộ điều khiển thích ứng với sự thay đổi của tải trọng và các thông số hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong hệ thống truyền động thủy lực phi tuyến. Nó đảm bảo đáp ứng quá độ tối ưu ở các tốc độ cài đặt khác nhau. Phương pháp điều khiển mờ cho hệ thống thủy lực cải thiện đáng kể độ chính xác và ổn định. Nó giảm thiểu sai số và dao động. Thuật toán điều khiển PID mờ tự điều chỉnh là một giải pháp tiên tiến. Nó nâng cao hiệu suất điều khiển tốc độ motor thủy lực trong môi trường công nghiệp.
IV. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ thủy lực hiệu quả
Để triển khai và kiểm chứng các thuật toán điều khiển, việc thiết lập một môi trường mô phỏng hiệu quả là cần thiết. Luận án sử dụng phần mềm Matlab/Guide để tạo giao diện trực quan. Giao diện này hỗ trợ tích hợp các thông số kết cấu và thông số điều khiển của hệ thống. Điều này giúp người nghiên cứu dễ dàng khảo sát và xử lý số liệu. Bên cạnh phần mềm, các thành phần vật lý của hệ thống điều khiển tốc độ cũng đóng vai trò then chốt. Sự lựa chọn và tích hợp đúng đắn các thiết bị như bơm, van và cảm biến ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả điều khiển. Một hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực hoàn chỉnh cần sự phối hợp nhịp nhàng giữa phần cứng và phần mềm. Phương pháp tiếp cận toàn diện này đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của giải pháp đề xuất. Nó hướng tới việc tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống trong thực tế.
4.1. Thiết lập giao diện mô phỏng điều khiển tốc độ motor thủy lực
Giao diện mô phỏng đóng vai trò trung tâm trong quá trình nghiên cứu. Matlab/Guide được lựa chọn để thiết lập môi trường làm việc trực quan. Giao diện này cho phép người dùng dễ dàng nhập các thông số kết cấu. Ví dụ, quán tính, độ cứng đàn hồi, hoặc các đặc tính của động cơ thủy lực. Các thông số điều khiển, như hệ số của bộ điều khiển PID, cũng được tích hợp. Điều này tạo thuận lợi cho việc thay đổi và thử nghiệm các cấu hình khác nhau. Môi trường mô phỏng cung cấp khả năng khảo sát động học của hệ thống. Nó giúp thu thập và xử lý số liệu một cách có hệ thống. Từ đó, đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến đáp ứng tốc độ trục quay. Giao diện này là công cụ mạnh mẽ. Nó hỗ trợ việc phát triển và tinh chỉnh thuật toán điều khiển tốc độ motor thủy lực trước khi triển khai thực tế. Nó cũng cho phép thực hiện nhiều kịch bản thử nghiệm một cách an toàn và hiệu quả.
4.2. Các thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển tốc độ
Một hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực bao gồm nhiều thành phần cốt lõi. Bơm thủy lực biến lưu lượng là nguồn cung cấp năng lượng chính. Nó điều chỉnh lưu lượng dầu để thay đổi tốc độ động cơ. Van điều khiển lưu lượng đóng vai trò điều tiết dòng chảy chính xác. Chúng giúp kiểm soát tốc độ quay của động cơ thủy lực. Để đạt được điều khiển vòng kín, cần có các thiết bị đo lường. Cảm biến tốc độ động cơ thủy lực hoặc encoder trục quay cung cấp tín hiệu phản hồi. Tín hiệu này cho biết tốc độ thực tế của trục. Bộ điều khiển sử dụng thông tin này để so sánh với tốc độ mong muốn. Từ đó, nó tạo ra tín hiệu điều khiển cho bơm hoặc van. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các thành phần này là thiết yếu. Nó đảm bảo hệ thống truyền động thủy lực hoạt động ổn định và chính xác. Việc lựa chọn và tích hợp đúng đắn các thiết bị là rất quan trọng.
V. Đánh giá chất lượng điều khiển tốc độ động cơ thủy lực
Để xác định hiệu quả của phương pháp điều khiển, việc đánh giá chất lượng hệ thống là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu tập trung vào các chỉ tiêu liên quan đến đáp ứng quá độ của tốc độ trục quay. Đây là tiêu chí chính để đánh giá khả năng phản ứng và ổn định của hệ thống. Tiêu chuẩn ITAE (Integral of Time-weighted Absolute Error) được sử dụng làm thước đo định lượng. Tiêu chuẩn này ưu tiên giảm thiểu sai số tích phân theo thời gian, đặc biệt là các sai số kéo dài. Mục tiêu cuối cùng là làm cho hệ thống bậc cao có đặc tính gần giống với một hệ bậc nhất. Điều này cho thấy khả năng điều khiển mạnh mẽ. Nó giúp đơn giản hóa hành vi động học phức tạp. Kết quả mô phỏng thành công sẽ là cơ sở cho các bước nghiên cứu thực nghiệm tiếp theo. Nó khẳng định tính hiệu quả của bộ điều khiển PID mờ tự điều chỉnh trong việc tối ưu hóa điều khiển tốc độ động cơ thủy lực.
5.1. Tiêu chí đánh giá đáp ứng quá độ và chất lượng hệ thống
Chất lượng của hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực được đánh giá thông qua đáp ứng quá độ. Các chỉ tiêu chính bao gồm độ vọt lố (overshoot), thời gian xác lập (settling time) và sai số xác lập (steady-state error). Đáp ứng quá độ cho thấy khả năng của hệ thống đạt đến tốc độ mong muốn một cách nhanh chóng và ổn định. Nghiên cứu sử dụng tiêu chuẩn ITAE (Integral of Time-weighted Absolute Error) để định lượng chất lượng này. ITAE là một tiêu chí đánh giá mạnh mẽ. Nó nhấn mạnh việc giảm thiểu cả sai số và thời gian xảy ra sai số. Mục tiêu là đạt được đặc tính của một hệ bậc nhất. Điều này có nghĩa là hệ thống phản ứng nhanh, ổn định và không có dao động đáng kể. Việc đạt được mục tiêu này cho thấy sự hiệu quả của thuật toán điều khiển thích nghi động cơ thủy lực. Nó giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành trong các ứng dụng thực tế.
5.2. Kết quả mô phỏng và định hướng nghiên cứu thực nghiệm
Qua nghiên cứu mô phỏng, bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ đã giúp hệ bậc cao có đặc tính gần như của một hệ bậc nhất. Kết quả này chứng minh khả năng ổn định và cải thiện đáp ứng quá độ của hệ thống. Nó khẳng định hiệu quả của phương pháp điều khiển mờ cho hệ thống thủy lực. Các chỉ tiêu chất lượng được đánh giá thông qua ITAE cho thấy hiệu suất vượt trội. Từ những kết quả mô phỏng tích cực này, nghiên cứu định hướng sang giai đoạn thực nghiệm. Giai đoạn này bao gồm việc ghép nối tương thích giữa thiết bị điều khiển và động cơ thủy lực thực tế. Mục tiêu là kiểm chứng tính đúng đắn và hiệu quả của thuật toán trên phần cứng vật lý. Nghiên cứu thực nghiệm sẽ cung cấp dữ liệu thực tế. Dữ liệu này sẽ xác nhận khả năng điều khiển tốc độ motor thủy lực trong môi trường vận hành thực. Đây là bước quan trọng để chuyển giao công nghệ vào ứng dụng công nghiệp.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (143 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------- TRẦN NGỌC HẢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------- TRẦN NGỌC HẢI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ THỦY LỰC Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số ngành: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: PGS. Lê Cung Hướng dẫn 2: GS. Ngô Văn Dũng Đà Nẵng - Năm 2020 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : PGS. Lê Cung (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận án được báo cáo tại Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng ngày tháng năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận án gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng Luận án Tiến Sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 GS.
Trần Văn Nam Chủ tịch hội đồng 2 PGS. Nguyễn Huy Ninh Phản biện 1 3 TS. Nguyễn Thanh Hải Phản biện 2 4 PGS. Đinh Minh Diệm Phản biện 3 5 PGS.
Nguyễn Hữu Lộc Ủy viên 6 TS. Nguyễn Quận Ủy viên 7 PGS. Lưu Đức Bình Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án sau khi Luận án đã được báo cáo và sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả mô phỏng và thực nghiệm nêu trong Luận án là trung thực, các thông số kết cấu được tham khảo trên các tạp chí, sách chuyên khảo của trong và ngoài nước. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc. Nghiên cứu sinh thực hiện Luận án (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CÁM ƠN Em xin bày tỏ tình cảm của mình đối với hướng dẫn chính PGS. TS Lê Cung đã giúp đỡ về phương pháp, nội dung và các hướng nghiên cứu chính trong quá trình thực hiện Luận án, hướng dẫn hai GS.
TS Ngô Anh Dũng (Trường Đại học Công nghệ ÉTS, Canada) đã cung cấp các tài liệu nước ngoài kịp thời. Đồng thời cám ơn tập thể cán bộ khoa Cơ khí, hiện đang ở tại Khoa cũng như đang học tập ở nước ngoài đã giúp đỡ trong việc dịch thuật, góp ý về phương pháp và tải tài liệu liên quan cho quá trình thực hiện Luận án. Trần Ngọc Hải TÓM TẮT Ngày nay, tự động hoá quá trình sản xuất và tự động hoá quá trình công nghệ là yêu cầu bức thiết của quá trình chuyển tiếp từ cách mạng khoa học - kỹ thuật sang cách mạng khoa học - công nghệ, đặc biệt nước ta đang hội nhập cuộc “Cách mạng Công nghiệp 4. Mặt khác, Việt Nam hiện đang phấn đấu để trở thành một nước công nghiệp thì trình độ công nghệ của sản xuất được đánh giá bằng chỉ tiêu công nghệ tiên tiến.
Mà công nghệ tiên tiến được thể hiện qua công nghệ, trang thiết bị và chất lượng sản phẩm. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động trong máy móc thiết bị, dây chuyền thiết bị hiện đại ở các nước công nghiệp thì kỹ thuật điều khiển hệ thủy lực đang được các nhà khoa học và sản xuất trên thế giới quan tâm. Bởi vì, hệ truyền động và điều khiển hệ thủy lực có nhiều ưu điểm, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại thiết bị, đặc biệt các loại thiết bị có công suất lớn, ví dụ như: máy ép nhấn chuyên dụng, ép điều khiển số; robot công nghiệp; máy công cụ truyền thống, máy tự động chuyên dụng hoặc máy CNC; thiết bị quân sự, rađa; bộ điều khiển tự động cánh hướng của nhà máy thủy điện. Để nâng cao chất lượng điều khiển của các thiết bị nói chung thì nghiên cứu chất lượng động lực học của hệ là một trong những vấn đề hết sức cần thiết.
Động lực học của hệ điều khiển thủy lực là hết sức phức tạp vì nó liên quan đến nhiều yếu tố thay đổi trong quá trình làm việc (như độ nhớt, độ đàn hồi của dầu, nhiệt độ của dầu. Qua tham khảo nhiều bài báo và sách chuyên khảo quốc tế cũng như trong nước được công bố trong các năm gần đây thì đề tài “Nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực” là hết sức cần thiết đối với sự phát triển lĩnh vực này ở Việt Nam. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu đáp ứng quá độ về tốc độ của trục quay cho mô hình hai khối lượng quay và hai khâu đàn hồi, khi ứng dụng bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ để điều khiển ở các tốc độ khác nhau. Về lý thuyết là nghiên cứu mô phỏng trên máy vi tính, trong đó thiết lập được mô tả toán học, tìm mối quan hệ của các tín hiệu trong hệ thống bằng lý thuyết điều khiển tự động.
Ứng dụng bộ điều khiển PID tự động điều chỉnh mờ để nghiên cứu đáp ứng quá độ về tốc độ của trục quay ở các tốc độ cài đặt khác nhau. Trong đó, thiết lập giao diện Matlab/ Guide trực quan, tích hợp các thông số kết cấu cũng như thông số điều khiển của hệ thống nhằm thuận lợi cho việc khảo sát và xử lý số liệu. Từ đó, xác định và đánh giá được các chỉ tiêu về chất lượng thông qua đáp ứng quá độ của hệ theo tiêu chuẩn ITAE. Khi nghiên cứu mô phỏng với điều khiển bộ thông số này đã làm cho hệ bậc cao có đặc tính như của một hệ bậc nhất.
Về nghiên cứu thực nghiệm là đã thực hiện ghép nối tương thích giữa thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành để lắp ráp thành một thiết bị nghiên cứu thực nghiệm. Trong đó, tính toán và chọn nguồn truyền động, cơ cấu tạo tải, van tỷ lệ, động cơ thủy lực, cảm biến tốc độ. cũng như nghiên cứu kết nối vi điều khiển Arduino với máy vi tính. Trên cơ sở kết quả của nghiên cứu lý thuyết, thiết lập được thuật toán điều khiển PID tự điều chỉnh mờ và xác định được bộ thông số điều khiển mờ K’P, K’I và K’D bằng thực nghiệm.
Viết chương trình điều khiển và giao diện của hệ thống, cũng như xử lý, lưu số liệu khảo sát và vẽ đáp ứng quá độ về điều khiển tốc độ của trục quay được thực hiện trên phần mềm IDE và Matlab/Guide. Khi điều khiển thiết bị thực nghiệm, tín hiệu phản hồi được truyền liên tục, theo thời gian thực và vẽ đồ thị đáp ứng cũng như lưu các số liệu trên máy vi tính trong suốt quá trình thiết bị hoạt động. Ngoài ra đề tài còn khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ dầu đến đáp ứng quá độ về tốc độ của trục quay trên cơ sở của bộ thông số PID tự điều chỉnh mờ trên. Nhờ bộ điều khiển trên mà đáp ứng của mô hình thực nghiệm cũng gần giống khâu quán tính và tối ưu như theo tiêu chuẩn ITAE.
Kết quả của đề tài sẽ làm phong phú thêm về các loại mô hình điều khiển hệ thủy lực chuyển động quay nói riêng cũng như hệ điều khiển thủy lực nói chung. Các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài đã được công bố, gồm: 04 bài báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu của các hội nghị chuyên ngành trong nước; 01 bài báo đăng tạp chí trong nước; 01 đề tài KHCN cấp Bộ; 03 bài báo cáo khoa học được đăng trong kỷ yếu của các hội nghị quốc tế và tạp chí chuyên ngành quốc tế, trong đó 2 bài Scopus và 01 bài báo được đăng trên tạp chí quốc tế (ISI-ESCI). MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cám ơn Tóm tắt Mục lục Danh mục các ký hiệu và từ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, hình ảnh, đồ thị Mở đầu. Lý do chọn đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Ý nghĩa khoa và thực tiễn của đề tài.
4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. Lịch sử phát triển của hệ truyền động và điều khiển tự động thủy lực. Các công trình đã được công bố có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Hệ truyền động và điều khiển tải trọng hệ thủy lực.
Hệ truyền động và điều khiển vận tốc hệ thủy lực. Hệ truyền động và điều khiển vị trí hệ thủy lực. Các công bố có liên quan khác. Kết luận chương.
26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC. Tổng quan về hệ thống truyền động thủy lực. Cấu trúc cơ bản của hệ truyền động thủy lực. Các tính chất vật lý cơ bản của chất lỏng thủy lực.
Động cơ thủy lực. Van tỷ lệ và van servo. Nguyên tắc tương tự điện - thủy lực. Tổng quan về hệ thống điều khiển thủy lực.
Phân tích tổng quan về lịch sử và phân loại điều khiển các hệ thống thủy lực. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển. Kết luận chương. 51 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC.
Xây dựng mô hình nghiên cứu đáp ứng quá độ của trục quay truyền động bằng thủy lực. Phân tích tổng quan. Mô hình nghiên cứu. Thiết lập mô hình tính toán và mô tả toán học của hệ thống.
Mô hình toán khi bỏ qua biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang. Mô hình toán khi có tính đến biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang. Mô phỏng đáp ứng quá độ về tốc độ của hệ. Phân tích các bộ điều khiển.
Thiết kế bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ. Khảo sát đáp ứng quá độ về điều khiển tự động tốc độ của trục quay. Các số liệu mô phỏng. Đáp ứng về tốc độ của trục quay.
Kết luận chương. 81 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC. Xây dựng mô hình thực nghiệm của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực. Tính toán cơ bản nguồn truyền động thủy lực.
Chọn hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực. Chế tạo và lắp đặt thiết bị thực nghiệm của trục quay. Xác định thông số điều khiển và viết chương trình điều khiển hệ thống .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Trần Ngọc Hải (2020). Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/nghien-cuu-dieu-khien-toc-do-truc-quay-dong-co-thuy-luc
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án: Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực. Xem tóm tắt và tải về tại LuanAn.net
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng. Năm bảo vệ: 2020.
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" có 143 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu điều khiển tốc độ trục quay động cơ thủy lực" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.