Tự động điều khiển thủy lực - Chương 4

Ch−¬ng 4

VÊn ®Ò sai sè vÞ trÝ vµ hµm truyÒn cña mét sè

m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thñy lùc

4.1. C¸c kh¸i niÖm vÒ ®iÒu khiÓn hÖ hë vµ hÖ kÝn

§iÒu khiÓn tù ®éng nãi chung vµ hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng thñy lùc nãi riªng ®· ®−îc

tr×nh bµy trong gi¸o tr×nh "§iÒu khiÓn tù ®éng trong lÜnh vùc c¬ khÝ " hoÆc cã ®Ò cËp ë

c¸c ch−¬ng tr−íc.

Ch−¬ng nµy sÏ giíi thiÖu thªm mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n vÒ ®iÒu khiÓn tù ®éng thñy lùc

mµ c¸c s¸ch, tµi liÖu kh¸c ch−a ®Ò cËp ®Õn.

Tr−íc hÕt h·y ph©n biÖt kh¸i niÖm m¹ch ®iÒu khiÓn hë vµ m¹ch ®iÒu khiÓn kÝn.

4.1.1. HÖ ®iÒu khiÓn m¹ch hë

VÝ dô khi ®iÒu khiÓn vËn tèc cña mét chiÕc xe chuyÓn ®éng trªn ®−êng th× tÝn hiÖu

®iÒu khiÓn lµ t¸c ®éng cña ch©n vµo bµn ®¹p (ch©n ga). TÝn hiÖu ra lµ tèc ®é cña xe, sù

thay ®æi tèc ®é chuyÓn ®éng cña xe phô thuéc vµo sù thay ®æi cña tiÕt l−u nhiªn liÖu,

tøc lµ sù thay ®æi cña bµn ®¹p ga (h×nh 4.1a ).

§éng c¬ vµ hÖ

truyÒn ®éng Tèc ®é ra TÝn hiÖu

vµo a)

§éng c¬ vµ hÖ

truyÒn ®éng

Tèc ®é ra

thay ®æi

TÝn hiÖu

vµo b)

H×nh 4.1. S¬ ®å hÖ hë vÒ ®iÒu khiÓn tèc ®é cña xe trªn ®−êng

a- S¬ ®å khi kh«ng tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng;

b- S¬ ®å m« pháng khi tÝnh ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ.

Thùc tÕ cã rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é cña xe nh− : t¶i träng, søc

c¶n cña giã, chÊt l−îng mÆt ®−êng.v.v. (h×nh 4.1b). C¸c hÖ thèng t−¬ng tù nh− trªn

®−îc gäi lµ hÖ hë. Trong hÖ truyÒn ®éng thñy lùc, hÖ hë sö dông trong c¸c tr−êng hîp

kh«ng yªu cÇu chÝnh x¸c cao vÒ tÝn hiÖu ra. VÝ dô ®Ó thay ®æi tèc ®é quay cña ®éng c¬

dÇu ng−êi ta cã thÓ sö dông ®iÒu khiÓn b»ng tiÕt l−u. Tuy nhiªn mèi liªn hÖ gi÷a l−îng

më cña van tiÕt l−u vµ tèc ®é quay cña ®éng c¬ dÇu sÏ kh«ng chÆt chÏ do c¸c yÕu tè

81

¶nh h−ëng kh¸c nh− sù thay ®æi cña t¶i träng hoÆc ¸p suÊt dÇu trong hÖ thèng, sù thay

®æi ®é nhít cña dÇu trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, sù rß dÇu.v.v.

H×nh 4.2a lµ s¬ ®å khèi ký hiÖu hÖ hë, vÒ ®Æc tÝnh ®iÒu khiÓn ta thÊy, nÕu tÝn hiÖu

vµo lµ sãng ch÷ nhËt U vµ tøc thêi th× tÝn hiÖu ra R còng sÏ tøc thêi nÕu G lµ h»ng sè

(h×nh 4.2b), nghÜa lµ G nhËn tÝn hiÖu U cho ra tÝn hiÖu R kh«ng cã sù chËm trÔ. T¹i thêi

®iÓm to ngay lËp tøc ®¹t ®−îc gi¸ trÞ ®iÒu khiÓn R= G.U. Râ rµng trong tr−êng hîp nµy

tÝn hiÖu ra R ®· lÆp l¹i tÝn hiÖu vµo U theo mét gi¸ trÞ khuÕch ®¹i G vµ kh¶ n¨ng lÆp l¹i

liªn quan ®Õn ®é tin cËy vµ ®é chÝnh x¸c cña hÖ.

82

G

R

t0

R

U.G = R

U

U

U

a)

t

t

b)

H×nh 4.2. §¸p øng lý thuyÕt cña hÖ hë

a- S¬ ®å khèi ký hiÖu hÖ hë;

b- §¸p øng lý thuyÕt khi tÝn hiÖu vµo lµ sãng ch÷ nhËt.

Trong thùc tÕ kh«ng cã mét hÖ thèng vËt lý nµo cã thÓ cã ®−îc ®¸p øng ngay lËp tøc.

TÊt c¶ c¸c phÇn tö vËt lý, c¬ cÊu hay thiÕt bÞ nãi chung ®Òu cã qu¸ tr×nh ®éng lùc häc ë

thêi ®iÓm ®Æt tÝn hiÖu vµ g©y ra sù chËm trÔ vÒ thêi gian ®¸p øng. Cã thÓ hiÓu r»ng thêi

gian nµy lµ thêi gian n¹p c¸c yÕu tè dù tr÷ n¨ng l−îng nh− khi hÖ thñy lùc cã dung

tÝch, ¸p suÊt dÇu kh«ng thÓ t¨ng ngay lËp tøc hoÆc vËt cã khèi l−îng kh«ng thÓ chuyÓn

®éng ngay mµ cã qu¸n tÝnh cña nã.v.v. Bµi to¸n nghiªn cøu ®éng lùc häc cña hÖ

chuyÓn ®éng th¼ng ®· ®−îc giíi thiÖu ë ch−¬ng 3, ë ®©y chØ xÐt hÖ ë møc ®é tæng qu¸t

h¬n.

Cho m¹ch thñy lùc nh− ë h×nh 4.3a nÕu van cã kh¶ n¨ng t¸c ®éng tøc thêi (t ≈ 0) tøc

lµ ngay lËp tøc ®¹t gi¸ trÞ ®iÒu khiÓn theo ®Æc tÝnh lý thuyÕt. Thùc tÕ ®Ó ®¹t ®−îc gi¸ trÞ

®iÒu khiÓn th× hÖ cÇn cã thêi gian ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh qu¸ ®é, qu¸ tr×nh ®ã thÓ hiÖn ë

h×nh 4.3b.