Hệ thống về cơ điện tử

lớn vào độ chính xác of sp fụ thuộc vào tay ngề kinh ngo của người vận hành h t.độ chính xác lập lại ko cao , tồn tại sự sai số chuyển dần từ các truyền cơ khí, ko giảm tác động đc of nhiễu từ môi trường bên ngoài.fụ thuộc vào fản hồi dữ liệu độ chính xác các thao thác thu đc tự điều chỉnh độ chính xác cao độ chính xác lập lại rất cao.loại bỏ đc các tác động của nhiễu dup cho sp có độ chính xác cao trong môi trường làm việc.Chính vì thế muốn thay đổi đọ chính xác ta cần phải can thiệp vào phần cứng, việc thay đổi đó sảy ra sai số khâu trung gian ảnh hưởng đến chi tiết gia công. Hoặc phải tuyển công nhân có tay nghề bậc cao, việc này làm tăng chi phí, tổn thất kinh tế cao.Cơ Điện tử là hệ servo( có sự phản hồi).Sự chính xác trong hệ cdt được phản hồi từ môi trường công tác: chuyển vị khâu công tác, nhiêu tác động. Do vậy việc nâng cao độ chính xác cho hệ cdt chỉ cần thay đổi thuật toán vào phần mềm nên tránh được sai lệch trung gian. độ chính xác cđt đảm bảo nhờ fản hồi thông tin trục tiếp từ mô trường công tác gồm chuyển vị, vân tốc gia tốc góc. Cho hệ cđt chỉ cần thay đổi thuật toán trương trình đk hoặc cài đặt chương cài đặt xẵn đảm bảo độ chính xác lập lại tốt hơn hệ cơ thuần túy. + các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ cơ khí. Điều này đảm bảo sự chính xác hơn rất nhìu so với hệ cơ khí truyền thống. Các thuộc tính của thiết kế truyền thống và thiết kế cơ điện tử Thiết kế truyền thống Thiết kế cơ điện tử To lớn Kết cấu phức tạp Vấn đề dây dẫn Các thành phần kết nối Điều khiển đơn giản Cấu trúc cứng nhắc Điều khiển truyền thẳng, tuyến tính Độ chính xác nhờ dung sai hẹp Các đại lượng không đo được thay đổi tùy tiện Theo dõi đơn giản Khả năng cố định Nhỏ gọn Kết cấu đơn giản Truyền thông không dây hoặc bus Các thiết bị tự trị Tích hợp bởi xử lý thông tin (phần mềm) Cấu trúc mềm dẻo với phản hồi điện tử Điều khiển số phản hồi khả lập trình (phi tuyến) Độ chính xác nhờ đo lường và điều khiển phản hồi. Điều khiển các đại lượng không đo được mà ước lượng được. Giám sát với chẩn đoán lỗi. 10. Khả năng tự học Câu 19: chỉ ra sự tương tự giữa các đại lượng trong mô hình cơ hệ một bặc tự do và mạch RLC trong trường hợp mạch r-c mắc nối tiếp sụ thay đổi này thay đổi như thế nào ở mạch RLc mắc ss. Ở mạch RLC nối tiép áp dụng định luật kiechop2 cho mạch có nguồn ta có: nếu xem thì (1) L+R.dq/dt+(1/c).q =U(t) xem lại pt cơ hệ 1 bặc tự do ta có do đó L=m: b=R K=1/c=>2 mô hình này tương thích nhau. Nếu mạch RLC mắc ss thì theo định luat kiechop 1 cho mạch gồm có nguồn ta có: i1+i2+i3=i(t)c+1/R.u+1/L đạo hàm 2 vế pt theo t ta có: so sánh với hệ cơ ta có m=c b=1/r k=1/L do đó 2 hệ này là tương tự> Câu 20: trình bày kn vai trò fân tích ưu nhược điểm của plc: TL.*khái niệm: PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình (Program Logic Control), là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua 1 ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Cũng như các thiết bị lập trình khác, hệ thống lập trình cơ bản của PLC bao gồm 2 phần: khối xử lý trung tâm (CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/O)*ưu điểm:Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le.- Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm)điều khiển.- Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống.- Nhiều chức năng điều khiển.- Tốc độ cao.- Công suất tiêu thụ nhỏ.- Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.- Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng.- Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới.- Giá thành không cao.Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng và sự đồng nhất sản phẩm, tăng hiệu suất , giảm năng lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi và thoải mái trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thị trường của sản phẩm.*Nhược điểm: Câu 21. Định nghĩa mô hình?nêu một số dạng mô hình hay gặp trong kĩ thuật,ý nghĩa của việc mô hình hóa trong các bài toán cơ điện tử. Tl:* Định nghĩa mô hình: Mô hình là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm, một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của nguyên hình nhằm: 1:Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình.2:Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.* nêu một số dạng mô hình hay gặp trong kĩ thuật. Các loại mô hình thường sử dụng trong kĩ thuật để mô tả đối tượng thiết kế rất đa dạng nhưng có mấy dạng cơ bản như sau:-Mô hình trích mẫu: Là tập hợp các cá thể lấy ra từ một tổng thể, để hình thành một tập mẫu, chúng được nghiên cứu bằng quy luật thống kê toán học để xác định số lượng cá thể cần thiết có thể đại diện cho nguyên hình với độ chính xác yêu cầu. Mô hình trích mẫu hay dùng trong kiểm tra chất lượng sản phẩm.-Mô hình đồng dạng: Hai mô hình được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lí cùng tên của chúng tỉ lệ với nhau, đồng dạng hình học khi các kích thước dài và kích thước góc tỉ lệ nhau, đồng dạng động hình học khi vận tốc tỉ lệ với nhau, đồng dạng động lực học khi lực tỉ lệ với nhau. Mô hình đồng dạng thường sử dụng trong kiểm tra bền đối tượng thiết kế hoặc thay thế mô hình gốc khi không tiếp cận được mô hình gốc. -Mô hình tương tự: Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lí được gọi là tương tự khi trạng thái của chúng được mô tả bằng cùng một hệ phương trình vi phân và điều kiện đơn trị. Mô hình tương tự có thể vận dụng để cấu trúc thí nghiệm trong trường hợp thí nghiệm với nguyên hình khó dựng hoặc tốn kém lớn.-Mô hình toán học: Ba mô hình nói trên đều ở dạng các thực thể vật lí, mô hình toán học là mô hình khái niệm, nó tồn tại dưới dạng cấu trúc hay hệ thức toán học. Mô hình toán học dùng để thiết kế đối tượng trên máy tính thông qua việc khảo sát đến cùng để xác định thông số thiết kế tối ưu. -Mô hình lược tả: Là mô hình biểu diễn bằng hình học trực quan những thuộc tính quan hệ nào đó (những thuộc tính này có thể là hình học hay phi hình học, ví dụ mô yình nguyên tử là mô hình mang ý nghĩa hình học, sơ đồ khối mô tả thuật toán để lập trình trên máy tính không mang ý nghĩa hình học).* ý nghĩa của việc mô hình hóa trong các bài toán cơ điện tử.Việc mô hình hóa được các hệ có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong các bài toán cơ điện tử :Từ dạng mô hình hóa tìm được giả sử là khi ta lập được phương trình vi phân chuyển động của hệ è biến đổi qua không gian Laplaceè hàm truyền của hệ thốngè xét được các đặc tính của hệ thống như độ ổn định,độ sai lệch tĩnh là các bài toán của môn lý thuyết điều khiển tự động….. Tự sáng tạo nhé! Câu 22. Có mấy dạng mô hình toán dùng để phân tích và thiết kế hệ thống ?trong số đó dạng nào là quan trong nhất?tại sao? Tại sao phải sử dụng các dạng khác nhau như vậy?Trả lời: * các dạng mô hình toán dùng để phân tích và thiết kế hệ thống: 1. phương trình vi phân.2.dạng hàm truyền.3.dạng phương trình không gian trạng thái →Dạng quan trọng nhất: phương trình vi phân vì: ptvp là phương trình mô tả đầy đủ nhất trạng thái của 1 hệ thống mà từ đó tìm được các thông số liên quan từ ptvp ta có thể suy ra các phương trình khác.→Sử dụng các dạng khác vì: việc giải phương trình vi phân là khó khăn do đó chuyển sang hàm truyền và pt không gian trạng thái là giải hiệu quả hơn. Câu 24. Phân tích ưu nhược điểm của chuyển động khí nén? Tl:*Ưu điểm :-Tính đồng nhất giữa phần I và P (điều khiển và chấp hành) nên bảo dưỡng sửa chữa ,tổ chức kỹ thuật đơn giản,thuận tiện- Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí - Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật- Tuổi thọ lớn- Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu,kiểm tra,điều khiển nên làm việc trong môi trường rễ nổ ,và đảm bảo môi trường sạch vệ sinh- Có khả năng truyền tải năng lượng xa,bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường áp suất ít- Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ,hơn nữa khả năng giãn nở áp suất khí lớn,nên truyền động có thể đạt vận tốc rất cao.*Nhược Điểm :Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử.- Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử,chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn.Khả năng điều khiển phức tạp kém. - Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh. -Lực truyền tải trọng thấp. -Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn. -Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng Câu 25. trình bày sơ lược về cấu trúc, tín hiệu và kiểu điều khiển của hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực?TL* Hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực bao gồm các phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành được nối kết với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu đặt ra.hệ thống được mô tả (như hình vẽ). Tín hiệu đầu vào : nút nhấn,công tắc,công tắc hành trình,cảm biến. -Phần xử lý thông tin:xử lý tín hiêu nhận vào theo 1 quy tắc logic xác định làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển: van logic And ,Or ,Not ,Yes, Flip- Filop ,Rơle…- Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng( lưu lượng áp suất) theo yêu cầu,thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành : van chỉnh áp,van dảo chiều,van tiết lưu,ly hợp. -Cơ cấu chấp hành : thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển ,là đại lượng ra của mạnh điều khiển:xy lanh khí-dầu,động cơ khí nén-dầu.→Phần thông tin :Điện tử, Điện cơ, Khí,Dầu,Quang học, Sinh học. →Phần công suất :Điện:công suất nhỏ,điều khiển hoạt động dễ,nhanh ; Khí:công suất vừa,quán tính tốc độ cao; Thủy:công suất lớn,quán tính ít-dễ ổn định,tốc độ thấp.→Các loại tín hiệu điều khiển:Trong điều khiển khí nén và thủy lực nói chung ta sử dụng 2 loại tín hiệu: Tương tự; Rời rạc. *Điều khiển vồng hở.Hệ thống điều khiển vòng hở là không có sự so sánh giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào,giá trị thực thu được và giá trị cần đạt không được điều chỉnh,xử lý, Hệ thống điều khiển hở tốc độ động cơ thủy lực. *Điềukhiển vòng kín (hồi tiếp)Hệ thống mà tín hiệu đầu ra nhận được phản hồi để so sánh với tín hiệu đầu vào.độ chênh lệch của 2 tín hiệu vào ra được thông báo cho thiết bị điều khiển,để thiết bị này tạo ra thiết bị điều khiển tác dụng lên đối tượng điều khiển sao cho giá trị thực luôn đạt như mong muốn Câu 27. Trình bày nội dung và phạm vi ứng dụng của hệ điều khiển khí nén và thủy lực*Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực – khí nén:- Khí nén:Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà ở đó dễ xảy ra các vấn đề nguy hiểm: như cháy nổ, độc hại (VD: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa dẻo); hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công; hoặc trong môi trường vệ sinh sạch sẽ như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử. Ngoài ra hệ thống điều khiến bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm: như rửa bao bì tự động, rót nước vào chai,…; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phầm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học.- Thủy lực:Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển , máy công cụ, máy gia công, máy nông nghiệp, máy xây dựng, … Một số ứng dụng của hệ thống điều khiển thủy lực-khí nén:máy ép đế giày, máy uốn ống thủy lực, đóng gói sản phẩm, máy cắt thủy lực, máy cán thủy lực, hệ thống nâng bảo dưỡng xe oto,…… Y0 X0 Câu 26. Xác định mô hình độ cứng của hệ 2 lò xo mắc nối tiếp biểu diễn cho hệ quy chiếu chung tạo với hệ quy chiếu địa phương một góc α ?TLGiả sử: - Lực, ma trận độ cứng, chuyển vị trong hệ quy chiếu suy rộng lần lượt là:.- Lực, ma trận độ cứng, chuyển vị trong hệ quy chiếu cơ sở lần lượt là:.- Là ma trận cosin chỉnh phương của hệ quy chiếu suy rộng (01) đối với hệ quy chiếu cơ sở (0).Trong hệ quy chiếu địa phương ta xác định được quan hệ: α Y1 k Ta có: X0 α Ma trận độ cứng của hệ quy chiếu suy rộng hợp với hệ quy chiếu cơ sở là: