lang_tu_co_don_411
New Member
Download miễn phí Giáo trình Robot công nghiệp - Truyền động và điều khiển robot
Hàm truyền chuyển động của mỗi khớp động :
Nội dung phần nầy trình bày phương pháp xây dựng hàm truyền đối với
trường hợp chuyển động một bậc tự do, mỗi khớp thường được điều khiển bằng
một hệ truyền động riêng. Phổ biến hơn cả là động cơ điện một chiều.
Xét sơ đồ truyền động của động cơ điện một chiều với tín hiệu vào là điện
áp Uađặt vào phần ứng, tín hiệu ra là góc quay ?mcủa trục động cơ; động cơ
kiểu kích từ độc lập
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
robot công nghiệp 99Ch−ơng 9
Truyền động và điều khiển robot.
9.1. Truyền động điện trong robot:
Truyền động điện đ−ợc dùng khá nhiều trong kỹ thuật robot, vì có nhiều
−u điểm nh− là điều khiển đơn giản không phải dùng các bộ biến đổi phụ, không
gây bẩn môi tr−ờng, các loại động cơ điện hiện đại có thể lắp trực tiếp trên các
khớp quay...
Tuy nhiên so với truyền động thuỷ lực hay thuỷ khí thì truyền động điện
có công suất thấp và thông th−ờng phải cần thêm hộp giảm tốc vì th−ờng các
khâu của robot chuyển động với tốc độ thấp.
Trong kỹ thuật robot, về nguyên tắc có thể dùng động cơ điện các loại
khác nhau, nh−ng trong thực tế chỉ có hai loại đ−ợc dùng nhiều hơn cả. Đó là
động cơ điện một chiều và động cơ b−ớc.
Ngày nay, do những thành tựu mới trong nghiên cứu điều khiển động cơ
điện xoay chiều, nên cũng có xu h−ớng chuyển sang sử dụng động cơ điện xoay
chiều để tránh phải trang bị thêm bộ nguồn điện một chiều. Ngoài ra, loại động
cơ điện một chiều không chổi góp (DC brushless motor) cũng bắt đầu đ−ợc ứng
dụng vào kỹ thuật robot.
9.1.1. Động cơ điện một chiều :
Động cơ điện một chiều gồm có hai phần :
+ Stato cố định với các cuộn dây có dòng điện cảm hay dùng nam châm
vĩnh cữu. Phần nầy còn đ−ợc gọi là phần cảm. Phần cảm tạo nên từ thông trong
khe hở không khí.
+ Roto với các thanh dẫn. Khi có dòng điện một chiều chạy qua và với
dòng từ thông xác định, roto sẽ quay. Phần nầy gọi là phần ứng.
Tuỳ cách đấu dây giữa phần cảm so với phần ứng, ta có những loại động
cơ điện một chiều khác nhau :
+ Động cơ kích từ nối tiếp (Hình 9.1.a);
+ Động cơ kích từ song song (Hình 9.1.b);
+ Động cơ kích từ hổn hợp (Hình 9.1.c).
a/ b/ c/
Hình 9.1. Các loại động cơ điện một chiều.
TS. Phạm Đăng Ph−ớc
robot công nghiệp 100
Các thông số chủ yếu quyết định chức năng làm việc của động cơ điện một
chiều là :
U : Điện áp cung cấp cho phần ứng;
I : C−ờng độ dòng điện của phần ứng;
r : Điện trở trong của phần ứng;
Φ : Từ thông;
E : Sức phản điện động phần ứng.
Các quan hệ cơ bản của động cơ điện một chiều là :
E = U - rI = knΦ
k là hệ số phụ thuộc vào đặc tính của dây cuốn và số thanh dẫn của phần
ứng.
Số vòng quay của động cơ điện một chiều : Φ
−=
k
IrUn
Mômen động C xác định từ ph−ơng trình cân bằng công suất :
EI = 2πnC
Hay :
π
Ik2C Φ=
Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện bằng
cách :
- Thay đổi từ thông Φ, thông qua việc điều chỉnh điện áp dòng kích từ.
Trong tr−ờng hợp giữ nguyên điện áp phần ứng U, tăng tốc độ từ 0 đến tốc độ
định mức, thì công suất không đổi còn momen giảm theo tốc độ.
- Điều chỉnh điện áp phần ứng. Trong tr−ờng hợp từ thông không đổi, khi
tăng tốc độ từ 0 đến tốc độ định mức thì mômen sẽ không đổi, còn công suất
tăng theo tốc độ.
Muốn đảo chiều quay của động cơ điện một chiều cần thay đổi hay chiều
của từ thông (tức chiều của dòng điện kích từ) hay thay đổi chiều dòng điện
phần ứng.
9.1.2. Động cơ b−ớc :
Nguyên tắc hoạt động :
Trên hình 9.2 là sơ đồ động cơ b−ớc loại đơn giản nhất dùng nam châm
vĩnh cửu gồm stato có 4 cực và roto có 2 cực.
α α
N
Nβ β β' β' S N
SS
α' α'
Hình 9.2 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ b−ớc.
TS. Phạm Đăng Ph−ớc
robot công nghiệp 101
Nếu cấp điện cho cuộn dây αα' thì roto sẽ dừng ở vị trí mà dòng từ qua
cuộn dây là lớn nhất. Nếu cấp điện cho cuộn dây ββ' thì roto sẽ quay đi ±900
(Phụ thuộc chiều dòng điện cấp vào). Khi đồng thời cấp điện cho cả 2 cuộn dây
α và β thì roto sẽ dừng ở vị trí giữa 00 và 900, và nếu dòng điện vào 2 cuộn dây
hoàn toàn nh− nhau thì roto sẽ dừng ở vị trí 450.
Nh− vậy vị trí của roto phụ thuộc vào số cực đ−ợc cấp điện trên stato và
chiều của dòng điện cấp vào.
Trên đây là sơ đồ nguyên lý của động cơ b−ớc loại có ít cực và dùng nam
châm vĩnh cửu. Trên cơ sở đó ta có thể tìm hiểu các loại động cơ có nhiều cực và
dùng nam châm điện có từ tính thay đổi.
Nh− vậy tuỳ theo cách cấp điện cho các cuộn dây trên stato ta có thể điều
khiển các vị trí dừng của roto. Việc cấp điện cho các cuộn dây có thể số hoá, cho
nên có thể nói động cơ b−ớc là loại động cơ điện chuyển các tín hiệu số đầu vào
thành chuyển động cơ học từng nấc ở đầu ra.
Ưu nh−ợc điểm :
+ Khi dùng động cơ b−ớc không cần mạch phản hồi cho cả điều khiển vị
trí và vận tốc.
+ Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số
trực tiếp, động cơ b−ớc trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện
đại.
Tuy nhiên phạm vi ứng dụng động cơ b−ớc là ở vùng công suất nhỏ và
trung bình. Việc nghiên cứu nâng cao công suất động cơ b−ớc đang là vấn đề rất
đ−ợc quan tâm hiện nay. Ngoài ra, nói chung hiệu suất của động cơ b−ớc thấp
hơn các loại động cơ khác.
Các thông số chủ yếu của động cơ b−ớc :
Góc quay :
Động cơ b−ớc quay một góc xác định ứng với mỗi xung kích thích. Góc
b−ớc θ càng nhỏ thì độ phân giải vị trí càng cao. Số b−ớc s là một thông số quan
trọng :
θ
3600=s
Tốc độ quay và tần số xung :
Tốc độ quay của động cơ b−ớc phụ thuộc vào số b−ớc trong một giây. Đối
với hầu hết các động cơ b−ớc, số xung cấp cho động cơ bằng số b−ớc (tính theo
phút) nên tốc độ có thể tính theo tần số xung f. Tốc độ quay của động cơ b−ớc
tính theo công thức sau :
s
fn 60= (f : b−ớc/phút)/(s : b−ớc /vòng)
Tong đó : n - tốc độ quay (vòng/phút)
f - tần số xung (Hz)
s - Số b−ớc trong một vòng quay.
TS. Phạm Đăng Ph−ớc
robot công nghiệp 102
Ngoài ra còn các thông số quan trọng khác nh− độ chính xác vị trí,
momen và quán tính của động cơ...
Các loại động cơ b−ớc :
Tuỳ theo kiểu của roto, động cơ b−ớc đ−ợc chia thành các loại sau :
+ Động cơ b−ớc kiểu từ trở biến đổi (VR : Variable Resistance)
+ Động cơ b−ớc nam châm vĩnh cữu (Phần mềm : Permanent Magnet )
+ Động cơ b−ớc kiểu lai (Hybrid)
Tuỳ theo số cuộn dây độc lập trên stato động cơ b−ớc đ−ợc chia thành các
loại : 2 pha, 3 pha hay 4 pha.
Roto động cơ b−ớc có nhiều cực (còn gọi là răng). Số cực của roto phối
hợp với số cực của stato xác định giá trị góc b−ớc θ. Góc b−ớc lớn nhất là 900
ứng với động cơ có số b−ớc s = 4 b−ớc/vòng. Phần lớn những động cơ b−ớc hiện
nay có số b−ớc s = 200, nên θ = 1,80.
Số b−ớc càng lớn độ phân giải càng cao và định vị càng chính xác. Nh−ng
trong thực tế, không thể tăng số b−ớc lên quá cao. Tuy nhiên có thể dùng công
nghệ tạo b−ớc nhỏ để chia b−ớc thành 2 nữa b−ớc (nh− hình b/ 9.2) hay từ 10
đến 125 b−ớc nhỏ. Công nghệ tạo b−ớc nhỏ còn gọi là tạo vi b−ớc, chỉ đơn giản
là mở rộng ph−ơng pháp nói trên cho nhiều vị trí trung gian bằng cách cung cấp
nh...