Luận án Nghiên cứu điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực

 
ngõ vào – ngõ ra) 
 Bobrow (1999), Lemmen and Brocker (1999, 
 2000), Lemmen và cộng sự. (2000), Tunay và 
 cộng sự (2001). 
 Klein (1993), Behmenburg (1995), Boes 
Điều khiển mờ (1995), Zhao and Virvalo (1995), BerKer 
 (1997) 
 Burton và cộng sự. (1992), Plummer and 
Điều khiển mạng thần kinh (Neuro) 
 Vaughan (1996). 
 47 
Điều khiển Bilinear (Một hệ thống 
 Naujoks and Wurmthaler (1988), Guo and 
điều khiển được gọi là bilinear nếu 
 Schwarz (1989), Beater (1987), Guo (1991), 
nó được mô tả bằng phương trình 
 Yin (1992, 1994), Guo và cộng sự. (1994), 
vi phân tuyến tính, trong đó các 
 Del Re and Isidori (1995), Schwarz và cộng 
đầu vào điều khiển xuất hiện dưới 
 sự (1996). 
dạng các hệ số). 
2.2.2. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 
 Chất lượng hệ thống điều khiển được đánh giá qua độ ổn định khi hệ thống 
hoạt động, yêu cầu hệ thống khi hoạt động phải thỏa mãn được cùng một lúc các 
tiêu chuẩn chất lượng khác nhau như độ chính xác, độ ổn định, đáp ứng quá độ, độ 
nhạy, khả năng chống nhiễu,...Tuy nhiên, tiêu chuẩn thường dùng để đánh giá chất 
lượng hệ thống điều khiển đó là thời gian đáp ứng, độ vọt lố và sai số xác lập. 
1) Sai số xác lập: Xét hệ thống phản hồi có sơ đồ khối như hình 2.13. 
 Hình 2. 13. Sơ đồ khối và đặc tính sai số [8] 
 Sai số: Là sai lệch giữa tín hiệu vào và tín hiệu phản hồi. 
 Sai số hệ thống là: e(t) = r(t) - cht (t) E(s) = R(s) - Cht (s) (2.68) 
 Sai số xác lập: Là sai số của hệ thống khi thời gian tiến đến vô cùng. 
 exl lim e(t) e xl limsE(s) (2.69) 
 t s 0
 Sai số xác lập không những phụ thuộc vào cấu trúc và thông số của hệ thống mà 
còn phụ thuộc cả tín hiệu vào. 
2) Độ vọt lố 
 Hiện tượng vọt lố: Là hiện tượng đáp ứng của hệ thống vượt quá giá trị xác 
lập của nó. 
 Độ vọt lố: (Percent of Overshoot - POT) là đại lượng đánh giá mức độ vọt lố 
 48 
của hệ thống (tức là biên độ lớn nhất của đỉnh nhô đầu tiên lấy theo % giá trị cuối 
cùng), độ vọt lố được tính bằng công thức: 
 cmax c xl
 POT(%) .100% (2.70) 
 cxl
 Vọt lố 
 Không vọt lố 
 Hình 2. 14. Độ vọt lố [8] 
3) Thời gian quá độ (tqđ) và thời gian tăng (tr): 
 Thời gian quá độ (tqđ) là thời gian cần thiết để sai lệch giữa đáp ứng của hệ 
thống và giá trị xác lập của nó không vượt quá ε%. ε % thường chọn là 2% (0,02) 
hoặc 5% (0,05) 
 0.9cxl 
 tr 
 tr 
 Hình 2. 15. Thời gian quá độ và thời gian tăng [8] 
 Thời gian tăng (tr) là thời gian cần thiết để đáp ứng của hệ thống tăng từ 0÷63% 
(0,63) giá trị xác lập của nó (đối với khâu quán tính bậc 1) và 10% (0,1) đến 90% 
(0,9) giá trị xác lập của nó (với hệ dao động bậc 2 trở lên). 
4) Các tín hiệu vào thường gặp 
 Trên sơ đồ khối 2.22, ta có: 
 49 
 R s sR s 
 E s exl limsE(s) lim (2.71) 
 1 R s H s s 0 s 0 1 R s H s 
 1
 Tín hiệu vào là hàm thang đơn vị: R s (hệ số vị trí) 
 s 
 1
 exl , K P limG s H(s) (2.72) 
 s 0
 1 KP 
 1
 Tín hiệu vào là hàm dốc đơn vị: R s (hệ số vận tốc) 
 s2 
 1
 exl , K V limG s H(s) (2.73) 
 s 0
 KV 
 1
 Tín hiệu vào là hàm parabol: R s (hệ số gia tốc) 
 s3 
 1
 exl , K a limG s H(s) (2.74) 
 s 0
 Ka 
 Mối liên hệ giữa số khâu tích phân trong G(s).H(s) và sai số xác lập: 
 Tùy theo số khâu tích phân lý tưởng có trong hàm truyền G(s).H(s) mà các hệ số 
KP, KV, Ka có giá trị như sau [8]: 
Bảng 2. 5. Mối liên hệ giữa số khâu tích phân trong G(s).H(s) và sai số xác lập 
 Số khâu tích phân Hệ số vị trí Hệ số vận tốc Hệ số gia tốc 
 trong G(s)H(s) (KP) (KV) (Ka) 
 0 KP< 0 0 
 1 KV< 0 
 2 Ka< 
 >3 
 Nhận xét: 
 - Muốn exl của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm thang đơn vị bằng 0 thì hàm 
truyền G(s).H(s) phải có ít nhất 1 khâu tích phân lý tưởng. 
 - Muốn exl của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm dốc bằng 0 thì hàm truyền 
G(s).H(s) phải có ít nhất 2 khâu tích phân lý tưởng. 
 - Muốn exl của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm parabol bằng 0 thì hàm 
truyền G(s)H(s) phải có ít nhất 3 khâu tích phân lý tưởng. 
 50 
5) Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ 
 - Tiêu chuẩn IAE (Integral of the Absolute Magnitude of the Error) 
 JIAE e t dt (2.75) 
 0
 - Tiêu chuẩn ISE (Integral of the Square of the Error) 
 2
 JISE e t dt (2.76) 
 0
 - Tiêu chuẩn ITAE (Integral of Time multiplied by the Absolute Value of the Error) 
 JITAE t e t dt (2.77) 
 0
 Tiêu chuẩn ITAE được sử dụng phổ biến nhất. Hệ thống được xem là tối ưu thì 
đáp ứng quá độ có dạng trên hình 2.16. 
 Hình 2. 16. Đáp ứng tối ưu của hệ thống [8] 
2.3. Kết luận chương 
 Lý thuyết về hệ thống truyền động bằng thủy lực là: Đã phân tích cấu trúc cơ 
bản về hệ thống thủy lực, các tính chất vật lý của lưu chất truyền năng lượng, phân tích 
đặc điểm và phương pháp xác định lưu lượng dòng chảy qua van tỷ lệ hoặc van servo, 
phân tích về động cơ thủy lực truyền chuyển động quay; Mô hình tính toán tương tự 
giữa truyền động điện một chiều và truyền động thủy lực. Lý thuyết trên là cơ sở để 
xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học, phương pháp thiết lập các phương trình 
 51 
toán học mô tả mối quan hệ giữa các tín hiệu vào/ra trong hệ thống. 
 Về điều khiển hệ thủy lực là: Đã tổng hợp các phương pháp điều khiển nói chung 
cũng như các phương pháp điều khiển hệ thủy lực thường được sử dụng hiện nay; 
Phương pháp đánh giá chất lượng thông qua đáp ứng quá độ của hệ thống điều khiển. 
 Lý thuyết trên sẽ được ứng dụng trong việc thiết lập mô hình tính toán, mô tả toán 
học và nghiên cứu đáp ứng quá độ tín hiệu ra của mô hình nghiên cứu, cụ thể: 
 - Thiết lấp các phương trình vi phân mô tả hệ thống; 
 - Biến đổi Laplace và sơ đồ khối thể hiện mối quan hệ giữa các tín hiệu vào/ra giữa 
các bộ phận và của hệ thống; 
 - Ứng dụng bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ; 
 - Đánh giá chất lượng động lực học của hệ thống thông qua đáp ứng quá độ. 
 52 
 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁP ỨNG QUÁ ĐỘ VỀ ĐIỀU 
 KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA TRỤC QUAY TRUYỀN ĐỘNG BẰNG 
 ĐỘNG CƠ THỦY LỰC 
 Tương tự như tất cả các hệ điều khiển khác, hệ điều khiển thủy lực cũng có 
các bộ phận chính là phần tử điểu khiển, thiết bị chấp hành và cảm biến. Trong hệ 
điều khiển thủy lực thì phần tử điều khiển thường gọi là bộ khuếch đại (bộ điều 
khiển), thiết bị chấp hành là van điều khiển tỷ lệ (hoặc van servo) và cụm động cơ 
thủy lực (hoặc xilanh thủy lực) cùng với các cơ cấu cơ khí liên quan để tạo ra tín hiệu 
ra và cảm biến (vận tốc, vị trí hoặc tải trọng - theo yêu cầu của tín hiệu sử dụng). Nếu 
mô hình nghiên cứu có các bộ phận là các khâu động lực học (có thể là khâu khuếch 
đại, khâu tích phân, khâu quán tính, khâu dao động ..v.v.) thì hệ thống sẽ là một hệ 
động lực học hết sức phức tạp. Mỗi phần tử, bộ phận sẽ có một mô hình toán và có 
đặc tính động lực học riêng nên để tìm được mô hình toán chung và xây dựng đặc 
tính động lực học chung của cả hệ cần phải sử dụng kết hợp nhiều lý thuyết khác 
nhau. Đồng thời để có chất lượng của đặc tính động lực học tín hiệu ra tốt thì phải 
nghiên cứu chọn bộ điều khiển và các thông số điều khiển của chúng phải phù hợp. 
 Van tỷ lệ Cụm động cơ thủy lực và cơ n1 
 Bộ điều khiển p cấu chấp hành 
 0 t 
 u0 E I Q Ω 
 + Tín hiệu ra 
 - 
 F 
 Cảm biến 
 Hình 3. 1. Sơ đồ khối thể hiện đặc tính của hệ điều khiển [10], [23] 
 Hình 3.1 là ví dụ về một sơ đồ khối thể hiện đặc tính của các bộ phận trong hệ 
điều khiển và được phân loại theo dạng đặc tính. Qua sơ đồ này chúng ta thấy trong 
một hệ điều khiển, mỗi bộ phận sẽ có một đặc tính riêng nhưng khi có sự tác động 
qua lại của các bộ phận đó sẽ cho ta một đặc tính chung cho cả hệ. Có thể hình dung 
 53 
được mục tiêu của bài toán lý thuyết là chọn được bộ điều khiển và bộ thông số điều 
khiển phù hợp để đặc tính tín hiệu ra đạt yêu cầu (theo tiêu chuẩn ITAE). 
 Trong các thiết bị cơ khí chủ yếu có 3 dạng tín hiệu ra, tức là có 3 tín hiệu cần 
điều khiển, đó là điều khiển theo vị trí, theo tải trọng và theo tốc độ cho hệ chuyển 
động tịnh tiến hoặc chuyển động quay. Nội dung của chương 3 là trình bày nghiên 
cứu mô phỏng về điều khiển tốc độ của trục quay. Nguồn truyền động là động cơ 
thủy lực và truyền chuyển động đến trục quay thông qua bộ truyền đai. Để điều 
khiển dầu cung cấp cho động cơ thủy lực là sử dụng van tỷ lệ. Từ sơ đồ của mô 
hình nghiên cứu, ta xây dựng mô hình tính toán và lập các phương trình mô tả hệ, 
sử dụng lý thuyết điều khiển tự động để xây dựng sơ đồ khối về mối quan hệ giữa 
tín hiệu vào (điện áp u0) và tín hiệu ra là tốc độ của trục quay (n1). Nghiên cứu mô 
phỏng trên máy tính bằng phần mềm Matlab/Simulink để thể hiện quá trình điều 
khiển và vẽ đồ thị đáp ứng quá trình quá độ tín hiệu ra của hệ thống. Đồng thời thiết 
lập bảng số liệu theo các chỉ tiêu của đáp ứng quá độ tốc độ. Đó là: thời gian tăng tr; 
thời gian xác lập tqđ; độ vọt lố cmax-cxl và sai số vòng quay ở chế độ xác lập exl. Kết 
quả nghiên cứu mô phỏng này sẽ là cơ sở để xây dựng mô hình nghiên cứu thực 
nghiệm về điều khiển tốc độ của trục quay truyền động bằng động cơ thủy lực. 
3.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu đáp ứng quá độ của trục quay truyền 
động bằng động cơ thủy lực 
3.1.1. Phân tích tổng quan 
 Như đã giới thiệu ở chương 1, trong những năm cuối của thế kỷ 20 đến nay, 
nhờ phát triển mạnh mẽ của điện tử, điều khiển và công nghệ thông tin mà điều 
khiển hệ thủy lực ngày càng phát triển và được ứng dụng trong nhiều thiết bị hiện 
đại. Ví dụ như: hệ thống điều khiển cánh hướng của nhà máy thủy điện; rada và các 
thiết bị quân sự; robot công nghiệp (như hàn tự động, mang các vật nặng trong môi 
trường khắc nghiệt..); máy công cụ điều khiển số; thiết bị hàng không..v.v. Trong 
hình 3.2 là một số mô hình ứng dụng điển hình. Trong đó: a) Ứng dụng truyền động 
bằng động cơ thủy lực trong rada [10], [23], [24]; b) Ứng dụng truyền động bằng 
động cơ thủy lực trong robot [10], [24]; c) Ứng dụng truyền động bằng động cơ 
 54 
thủy lực trong điều khiển vị trí bàn máy qua bộ truyền bánh răng - thanh răng [23]; 
d) Ứng dụng truyền động bằng động cơ thủy lực trong điều khiển vị trí bàn máy qua 
bộ truyền vít me - đai ốc [10], [24]; e, g) Ứng dụng truyền động bằng xilanh thủy 
lực trong điều khiển vị trí bàn máy [10], [24], [30]. 
 Jt 
  
 Rada 
 Robot 
 Bộ truyền 
 bánh răng 
 Động cơ Bộ truyền 
 thủy lực bánh răng 
 Động cơ 
 thủy lực 
 Van servo 
 Van servo 
 a) b) 
 Bàn máy 
 Bánh răng Bộ truyền Bàn máy 
 thanh răng bánh răng 
 m 
 Động cơ 
 thủy lực 
 Động cơ 
 thủy lực 
 Van servo 
 Van servo 
 c) d) 
 Hành trình dịch chuyển 
 Xilanh thủy lực 
 Bàn máy 
 e) 
 g) 
 Hình 3. 2. Mô hình ứng dụng của hệ điều khiển tự động thủy lực điển hình 
 55 
 Các công trình nghiên cứu được công bố như đã tổng hợp ở chương 1 thì hầu 
hết mô hình nghiên cứu chỉ tính toán và giả thiết là một khối lượng chuyển động 
(thẳng hoặc quay) và cơ cấu chấp hành là một khâu đàn hồi. Trong thực tế, cơ cấu 
chấp hành có thể nhiều khâu đàn hồi và nhiều khối lượng chuyển động. Để góp 
phần bổ sung làm phong phú thêm các nghiên cứu về hệ điều khiển thủy lực và cụ 
thể là hệ thủy lực chuyển động quay thì việc xây dựng và nghiên cứu mô hình của 2 
khối lượng quay và 2 khâu đàn hồi chống xoắn cũng rất có ý nghĩa. Đặc biệt ở Việt 
Nam lĩnh vực này còn ít các công trình nghiên cứu. 
3.1.2. Mô hình nghiên cứu 
 Từ cơ sở phân tích trên và tham khảo các công bố [1], [2], [12], [36], [45], 
[56], mô hình nghiên cứu về điều khiển tốc độ trục quay có 2 khâu đàn hồi (một 
khâu đàn hồi là cụm động cơ thủy lực và một khâu đàn hồi là bộ truyền đai thang 
truyền động từ trục trung gian của động cơ thủy lực đến trục quay) và 2 giá trị mô 
men quán tính khối lượng (một là trên trục quay và một là trên trục của động cơ 
thủy lực) được thể hiện trên hình 3.3, trên đó còn thể hiện rõ các bộ phận cấu thành 
hệ thống. Hình 3.4 là mô hình tổng thể của hệ thống nghiên cứu. Trên đó, động cơ 
điện 3 pha truyền chuyển động cho bơm dầu (loại bơm bánh răng) thông qua bộ 
truyền đai thang và trục trung gian. Áp suất làm việc của hệ thống thủy lực được 
hiệu chỉnh và ổn định bằng van tràn và van an toàn (áp suất làm việc thể hiện qua 
đồng hồ đo). Điều khiển tốc độ của động thủy lực bằng cách điều khiển lưu lượng 
dầu qua van tỷ lệ [12], [20], [46]. Trên đường dầu từ bơm vào van tỷ lệ có đặt một 
lọc cao áp và một ắc quy thủy khí, ắc quy này nhằm tích và bù thế năng của dầu 
[31], [46], [49], cụ thể là làm ổn định áp suất làm việc (trước van tỷ lệ). Động cơ 
thủy lực truyền động cho trục quay thông qua bộ truyền đai thang. Thiết bị đo tốc 
độ của trục quay được sử dụng là tốc kế. Tốc kế nhận tín hiệu tốc độ của trục quay 
qua bộ truyền đai răng và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp phản hồi về mạch điều 
khiển. Để tạo tải trọng ML (mô men) cho trục quay trong quá trình nghiên cứu, ta sử 
dụng bơm dầu. Khi thay đổi áp suất pt của bơm này (bằng van tràn) thì mô men trên 
trục quay sẽ thay đổi, nên sẽ rất thuận lợi cho việc điều chỉnh mô men trong quá 
trình nghiên cứu. 
 56 
 Bộ truyền n (Ω ,  ) 
 đai thang 1 1 1
 Bộ truyền Bộ truyền 
 Van tiết lưu 
 đai răng đai răng 
 Đồng hồ đo áp suất J1 
 nt 
 Bơm dầu pt 
 Bộ truyền Tốc kế 
 Lọc Bộ truyền đai thang 
 van toàn an
Van và tràn đai thang Trục quay 
 Cụm tạo tải 
 Bộ truyền 
 đai thang 
 p, Q 
 J0 Bộ điều khiển 
 Ắc quy thủy lực 
 n0(Ω0, 0) 
 Lọc cao áp 
 Đồng hồ đo áp suất Động cơ thủy lực 
 p0 
 Bơm dầu 
 Bộ truyền 
 toàn
 đai thang 
 Lọc 
 vanan 
 M và Van tràn 
 Động cơ điện Bộ khuếch đại 
 Bộ nguồn thủy lực Van tỷ lệ 
 Hình 3. 3. Sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực truyền động cho trục quay 
 Ắc quy thủy lực 
 Trục quay Bộ truyền 
 Đồng hồ đo áp suất 
 đai thang Lọc cao áp 
 Cụm tạo tải 
 Van tỷ lệ 
 Động cơ thủy lực 
 Bộ khuếch đại 
 Đồng hồ đo áp suất 
 Van tràn và 
 van an toàn 
 Động cơ điện 
 Bơm 
 Bể dầu 
 Hình 3. 4. Mô hình trục quay 
 57 
 Sơ đồ khối của hệ điều khiển thể hiện trên hình 3.5. 
 Để nghiên cứu phương pháp điều khiển và xác định bộ thông số điều khiển phù 
hợp nhằm điều khiển và ổn định tốc độ của trục quay thì việc đầu tiên là xây dựng 
mô hình và xác định mối quan hệ giữa tốc độ của trục quay n1 (tín hiệu ra) với tín 
hiệu điện áp điều khiển u0 (tín hiệu vào của hệ), cũng như mối quan hệ giữa các tín 
hiệu trung gian giữa các bộ phận của hệ điều khiển. Mối quan hệ này sẽ được xây 
dựng bằng mô tả toán học, biến đổi Laplace và đại số sơ đồ khối ở mục 3.2. 
 Cụm tạo tải 
 u0 E I Q Ω0 Ω1 n1 
 Bộ điều khiển Van tỷ lệ Động cơ Bộ truyền Trục quay 
 thủy lực đai thang 
 F 
 nt 
 Tốc kế Bộ truyền đai răng 
 Hình 3. 5. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 
 Phân tích các khâu động lực học của hệ truyền động trục quay và động cơ thủy 
lực để minh chứng mô hình nghiên cứu là 2 khâu đàn hồi: 
 Bộ truyền đai thang được coi là 1 khâu đàn hồi chống xoắn nên mô hình động 
lực học của hệ truyền động thể hiện ở hình 3.6. 
 đ=0-1.i1 p 
  Q 
 c 
 ML 0
 J1 M0 J D
 0 m 
 n1 n0 
 (Ω1, 1) (Ω0, 0) Q 
 C1 
 a) b) 
 Hình 3. 6. Mô hình động lực học của hệ truyền động 
 a) Mô hình dao động của trục quay; b) Mô hình động lực học của động cơ thủy lực. 
 Trên mô hình động lực học hình 3.6b, ta có: 
 - Phương trình mô tả động cơ thủy lực [1], [2], [5], [8]: 
 d
 Phương trình cân bằng mô men: D0 p J0 f  M (3.1) 
 m 0dt 0 0 0
 dp
 Phương trình cân bằng lưu lượng: Q Dm  0 c  p (3.2) 
 dt 
 58 
 0 
 Dm p(s) J 0 s f 0  0 (s) M 0 (s) 
 - Phương trình Laplace (3.1, 3.2):  (3.3) 
   
 Q(s) Dm 0 (s) cs p(s)  
 - Mối quan hệ giữa Ω0(s) và Q(s) được thể hiện trên sơ đồ khối hình 3.7. 
 M0(s) 
 p(s) D0
 Q(s) 1 1 Ω0(s) Q(s) m Ω0(s) 
 0 
 Dm
 cs  J1 .s f 1 
 c.s  J1 .s f 1
 D 
 Dm m
 a) b) 
 D0
 Q(s) m Ω0(s) 
 0
 cs  J1 .s f 1 D m D m
 c) 
 Hình 3. 7. Sơ đồ khối 
 - Hàm truyền trên sơ đồ khối rút gọn hình 3.7c là: 
 0 0
  (s) Dm /  f 0 D m D m 
 0 (3.4)
 Q(s) [cJ / f D0 D ]s 2  J cf /  f D 0 D s 1
 0 0 m m 0 0 0 m m 
  (s) K
 0 W (3.5) 
 2 2
 Q(s) s /HHH 2  /  s 1
 0 
 Dm 
 Trong đó: KW- hệ số khuếch đại K 
 W 0 
 f0 D m D m 
 0 
 f D D C
 H- là tần số dao động riêng  0 m m H
 H 
 JJ0 0
 f D0 D 
 CH- là độ cứng thủy lực 0 m m ; H- là hệ số tắt dần. 
 CH 
  
 Phương trình (3.5) là một khâu dao động [10], [24] nên mô hình động lực học 
của động cơ thủy lực là 1 khâu dao động và được thể hiện hình 3.8. 
 0 
 M0 
 J0 
 n0 
 (Ω0, 0) 
 CH 
 Hình 3. 8. Mô hình động lực học của động cơ thủy lực 
 59 
 Qua phân tích trên, ta thấy rằng mô hình nghiên cứu có 2 khâu đàn hồi nối tiếp 
với độ cứng chống xoắn là C1, CH và có 2 khối lượng quay là giá trị mô men quán 
tính khối lượng J1 và J0. 
3.2. Thiết lập mô hình tính toán và mô tả toán học của hệ thống 
 Mô hình tính toán lý thuyết cho trục quay được thiết lập trên cơ sở là hệ 
tuyến tính [25], [45]. Có hai bài toán đặt ra là: bài toán thứ nhất gần đúng là mô 
hình nghiên cứu trong đó bộ truyền đai thang truyền động từ trục rô to động cơ thủy 
lực đến trục quay không biến dạng đàn hồi, bộ truyền đai như một khâu khuếch đại, 
chỉ có chức năng là tạo ra tỷ số truyền; bài toán thứ hai là bộ truyền đai trên có biến 
dạng đàn hồi. Mô hình phân tích của hệ truyền động và điều khiển thủy lực cho trục 
quay được thể hiện trên hình 3.3. Ký hiệu và giải thích các thông số được thể hiện 
trên bảng 3.1. 
3.2.1. Mô hình toán khi bỏ qua biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang 
 Mô hình tính toán với các giả thiết chính như sau: ma sát trên trục quay và 
trên trục rô to động cơ thủy lực là ma sát nhớt; có hai giá trị mô men quán tính khối 
lượng là một giá trị trên trục quay và giá trị trên trục rô to của động cơ thủy lực; bộ 
truyền đai răng truyền động từ trục quay đến cảm biến vận tốc coi như một khâu 
khuếch đại (do tải rất nhỏ nên gần như không có đàn hồi); bỏ qua biến dạng đàn hồi 
của bộ truyền đai thang truyền động từ trục rô to động cơ thủy lực đến trục quay. 
 Bảng 3. 1. Thông số của hệ thống 
 Các thông số kỹ thuật của hệ truyền động cho trục quay 
 Ký hiệu 
 Tên gọi Nguồn thông tin Đơn vị Giá trị 
 0 Thể tích riêng của động 
 D Nhà sản xuất m3 11.10-6 
 m cơ thủy lực 
 t Thể tích riêng của bơm 
 D Nhà sản xuất m3 11.10-6 
 b dầu tạo tải 
 Tổng thể tích trong 
 đường ống và 2 buồng 
 V +V Tính toán m3 20,5.10-5 
 1 2 dầu của động cơ thủy 
 lực 
 B Mô đun đàn hồi của dầu Nhà sản xuất N/m2 14.108 
 Hệ số rò dầu qua động Tính toán thực 
  m5/Ns 2,5.10-11 
 cơ thủy lực nghiệm 
 60 
 Các thông số kỹ thuật của hệ truyền động cho trục quay 
Ký hiệu 
 Tên gọi Nguồn thông tin Đơn vị Giá trị 
 Mô men quán tính khối 
 J Tính toán Nms2/rad 45.10-3 
 1 lượng của trục quay 
 Mô men quán tính khối 
 J Tính toán Nms2/rad 3,5.10-3 
 0 lượng của trục rô to 
 Lưu lượng vào/ra của 
 Q Tính toán m3/ph 0.0124 
 động cơ thủy lực 
 p Áp suất làm việc Tính toán N/m2 1,7.105 
 2 5
 pt Áp suất bơm tạo tải Tính toán N/m 1,7.10 
 Dòng trên van tỷ lệ 
 I Nhà sản xuất mA 100 
 (maximum) 
 n0 Tốc độ của rô to Giá trị cài đặt vg/ph 0-1100 
 n1 Tốc độ của trục quay Giá trị cài đặt vg/ph 0-1100 
 Hệ số khuếch đại của bộ 
 3 -3 
 KV khuếch đại điều khiển Nhà sản xuất (m /s)/mA 11,5.10
 van tỷ lệ 
 0 Góc quay của trục rô to Nhà sản xuất Rad - 
 1 Góc quay của trục quay Tính toán Rad - 
 Góc xoắn tương đối của 
 đ bộ truyền đai thang do Tính toán Rad - 
 biến dạng đàn hồi 
 Hệ số khuếch đại của 
 K Tính toán V/(vg/ph) 0,02 
 n tốc kế 
 Điện áp vào điều khiển 
 u Nhà sản xuất VDC 0÷±10 
 0 bộ khuếch đại 
 Điện áp ra điều khiển 
 u Nhà sản xuất VDC 0÷±24 
 1 van tỷ lệ 
 Hệ số ma sát nhớt tương Chọn dựa vào tham 
 f Nms/rad 29,5.10-4 
 0 đương của động cơ khảo 
 Hệ số ma sát trên trục Chọn dựa vào tham 
 f Nms/rad 0,118 
 1 quay khảo 
 Độ cứng chống xoắn 
 C Nhà sản xuất 
 1 của bộ truyền đai thang 
 Mô men tạo tải trên trục Điều chỉnh bằng van 
 M0 Nm 0÷1,87 
 quay tràn (pt) 
 61 
 nt 
 n1(Ω1, 1) 
 n
 i t 1 
 n1
 M0 J1 
 Bộ truyền đai 
 f1 răng p 
 Bộ truyền đai 
 n