Position control of AC servo motor using PID controller

Trung Quốc trong xu hướng “robot 
hóa” ngành công nghiệp điện tử.
Hã ả ất à lắ á li h kiệ lớ• ng s n xu v p r p n n n 
nhất thế giới Foxconn đã có kế hoạch 
lắp đặt 1 triệu robot công nghiệp tại các 
nhà máy vào năm 2014.
• Sáng 10/10/2013, Triển lãm liên minh 
ỗcác doanh nghiệp ngành công nghiệp h 
trợ” năm 2013 đã khai mạc tại thành phố 
Hồ Chí Mi h n .
• Một số Công nghệ mới đang được quan 
tâm như: Máy công cụ, gia công kim loại, 
hàn, robot, công nghệ chế tạo điện tử. 
P iti t l fos on con ro o 
AC servo motor 
using PID controller 
The total shipment of 
t d d i
Cập nhật xu
hướng của đối
t
servo mo ors an r ves 
in 2012 was 12.2 million 
units
“China, Japan, Germany, 
and the U.S. are the major countries to 
contribute and altogether, 
% f
ượng:
commanded more than 40 o 
the overall servo motors 
and drives market revenues in 2012.
Theo phân tích
The market is expected to reach 
around 17.2 million units by 2018.” trích từ
bài báo “Servo Motor & Drives 
M k t 2013 2018”
bằng
hệ thống của CSDLWipsglobal
với từ khóa “servo motor” : 
Các bằng sáng chế nộp cao ar e : – , 
do nhà xuất bản U.S. Newswire
phát hành vào Aug 9, 2013
Tại Mỹ. 
vào năm 2009 và năm 2012.
Đứng đầu là Mỹ. 
Một số loại servo: 
Nội dung 
Giới thiệu
1. Servo Motor.
2. Servo Package. 
S l
1. Ứng dụng PID.
2 Một số ứng dụng trong ĐK vị tríơ ược . 
Thử
nghiệm
1. Giới thiệu Mô hình servo motor không tải. 
2. Chạy thử nghiệm. 
GIỚI THIỆU 
ĐỘNG CƠ SERVO
Khái niệm
• Động cơ servo là một thiết bị truyền động cho phép điều khiển chính xác
vị trí góc quay (và vận tốc).
Khái niệm
• «Servo» bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp Secvus (Servant).
• Hệ thống servo chấp hành trung thành với mệnh lệnh.
Khái niệm
So sánh và phân loại
• So sánh động cơ servo với động cơ bước:
So sánh và phân loại
• Động cơ servo có 2 loại:
•Động cơ servo DC 
•Động cơ servo AC
So sánh và phân loại
• Động cơ servo có 2 loại:
•Động cơ servo DC 
So sánh và phân loại
• Động cơ servo có 2 loại:
•Động cơ servo AC
So sánh và phân loại
Động cơ bước Động cơ servo DC Động cơ servo AC 
Công suất 100W
Ưu điểm - Nhỏ gọn
- Giá thành rẻ
- Kích thước nhỏ
- Moment lớn
- Hệ điều khiển đơn giản
- Không cần bảo trì
- Tốc độ cao
- Moment lớn
- Giá thành rẻ
Nhược điểm - Không có mạch phản hồi
- Chỉ dùng cho tải nhỏ
- Tốc độ động cơ thấp
- Khó sửa chữa
- Cần bảo trì thường xuyên
- Hệ đều khiển phức tạp
- Giá thành cao
Clip động cơ servo
Servo Amplifier 
(Servopack)
Giới thiệu
• Công suất tối đa: 200W (0.27 
HP)• Điện áp cung cấp: 
100V• Loại: Điều khiển vị trí
Kết nối
Kết nối
• PL
C• Nguồn 24V cấp cho
PLC• Servopac
k• Động cơ
servo
Giải thuật
á k h ệ êC c i i u tr n SERVO PACKAGE
Khuếch
đại Tỉ số
truyền Tính
ốsai s
Bộ làm
mịn
Tỉ số truyền (Electronic gear ratio)
Ví dụ tình tỉ số truyền ball crew
Nếu tỉ số truyền nắm ngoài khoảng này thì Servopack sẽ không hoạt
độ đúng ng
Thiết lập PID cho hệ thống servo 
Mô hình khối đơn giản của hệ thống servo
Quy tắc cơ bản cho việc điều chỉnh
1)Đáp ứng phải tăng từ vòng lập ngoài
à à lậ t
2) Vòng lập vị trí và tốc độ phải được
v o v o p rong
Không thể chỉnh được current loop
điều chỉnh để cung cấp 1 đáp ứng cân
bằng
Quy tắc
3) độ lợi vòng lập vị trí không nên tăng
vượt quá tần số đặc tính của hệ thống
4)Trong trường hợp đáp ứng vòng lập
vị trí lớn hơn vòng lập tốc độ đẫn đến
cơ khí sai có vị trí tích lũy thì giảm độ lợi vòng
lập vị trí hoặc thăng độ lợi vòng lập tốc
độ để triệt tiêu dao động
Điều chỉnh một Position‐control servopack 
Điều chỉnh tự động
Điều chỉnh băng tay +
Sơ lược các hằng số
Các bước thiết lập bằng tay
a) Thiết lập độ lợi vòng điều khiển vị trí thấp và tăng độ                           
lợi vòng điều khiển tốc độ (Cn‐04) trong khoảng không 
có nhiễu bất thường hay dao động xảy ra.
b) Giảm nhẹ độ lợi vòng điều khiển tốc độ từ giá trị ở 
bước 1, và tăng độ lợi vòng điều khiển vị trí trong 
khoảng không có vọt lố hay dao động.
c) Xác định hằng số tích phân thời gian của vòng điều                       
khiển tốc độ (Cn‐05), bằng cách quan sát thời gian xác lập 
vị trí và các dao động trong hệ cơ học.Thời gian xác lập vị 
trí có thể quá lớn nếu hằng số tích phân thời gian của vòng 
điều khiển tốc độ (Cn‐05) quá cao.
Các bước thiết lập bằng tay
d) Không cần thiết thay đổi hằng số thời gian tham khảo                       
moment xoắn (Cn‐17) nếu cộng hư ng xoắn không xảy ra trên 
các trục quay của máy.
Cộng hưởng xoắn có thể được chỉ ra bởi nhiễu dao động cao. 
Điều chỉnh hằng số thời gian của bộ lọc tham chiếu moment 
ắ ể ễxo n đ  giảm nhi u dao động.
e) Cuối cùng tinh chỉnh độ lợi vị trí độ lợi tốc độ và hằng    ,            ,        ,     
số thời gian tích phân là bắt buộc để xác định điểm tối ưu 
cho đáp ứng bước, .v.v..       
Những ứng dụng điển hình của
servomotor:
1. Robot
2 Trục của thiết bị 1. Máy đóng gói.ấ đ ị b. truyền động.
3 Máy công cụ CNC
2. Sản xu t ơn v án
dẫn.
3. Chip gắn kết tốc độ. .
4. Máy hàn tự động.
5. Máy in.
cao.
4. Điều khiển anten.
5. Làm phim
6. Băng tải
7. Máy khoan
Tài liệ th khảu am o
1) Đồ án tốt nghiệp về servo motor- Gviên hướng dẫn
Ths Đỗ Chí Phi. 
2) Series Manual SGML/SGDL (for positon control) 
User’s Manual of YASKAWA.
3) Tài liệu giảng dạy Bộ môn ĐKTĐ của PGS. TSKH 
Nguyễn Phùng Quang. 
4) Article: “Servo Motor & Drives Market: 2013 – 2018 
“U.S. Newswire [Washington] 09 Aug 2013. – Nguồn
CSDL Proquest ..
5) Kết quả phân tích của hệ thống CSDL Wipsglobal.
6) “Nổ lực phát triển công nghiệp robot ở TP HCM” Báo
khoa học và công nghệ số 5, tháng 5, năm 2011. 
ố ủ7) Các s liệu c a trang web “khoahoc.com.vn”
8) Các tư liệu giới thiệu sản phẩm Shine của công ty
Misfit .
9) Các tư liệu về triển lãm CES, các hội chợ công nghệ 
trong nước.
10) Và nhiều nguồn khác. 
Nhó 2m : 
Trần Nguyên Khoa
N ễ T C ờguy n ự ư ng
Trần Nguyễn Nhật Linh
Nguyễn Thanh Hòa 
www.themegallery.com