Tài liệu Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển doc

Môn học Môn học CƠ SỞ TỰ ĐỘNGCƠ SỞ TỰ ĐỘNG Biên son: TS. Hunh Thái Hồng   B mơn đi  u khi  n t đng Khoa in – in T i hc Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Ging viên: HTHồng, NVHo, NHồng, BTHuyn, HHPhng, HMTrí 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 Chương 5Chương 5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNGĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNHỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 2  Ca ù c tie â u chua å n cha á t lương Nội dung chương 5Nội dung chương 5  Cac tieu chuan chat lươ ï ng  Sai số xác lập  Đáp ứng quá độ Cù iâ hå ái hù đù ù ù đä  C a ù ct i e â uc h ua å nto ái ưu h o ù a đ a ù pư ù ng qua ù đ o ä  Quan hệ giữa chất lượng trong miền tần số và chất lượng trong miền thời gian 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 3 åáåá Caùc tieâu chua å n cha á t löôïngCaùc tieâu chua å n cha á t löôïng 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 4 Các tiêu chuẩn chất lượngCác tiêu chuẩn chất lượng Sai so á xa ù clậpSai so á xa ù clập Sai so xac lậpSai so xac lập y ht (t) r ( t ) e xl r ( t ) ( t ) e Y(s) Y ht (s) t 0 e ( t ) e x l  Sai số: là sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu hồi tiếp. ) ( ) ( ) ( t y t r t e h   ) ( ) ( ) ( s Y s R s E h     Sai số xác lập: là sai số của hệ thống khi thời gian tiến đến vô cùn g . ) ( ) ( ) ( t y t r t e ht ) ( li ) ( ) ( ) ( s Y s R s E ht ) ( li E 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 5 g ) ( li m 0 t ee t xl   ) ( li m 0 ss E e s xl    Các tiêu chuẩn chất lượngCác tiêu chuẩn chất lượng Đa ù pư ù ng qua ù độ:Đa ù pư ù ng qua ù độ: Độ vot lo á Độ vot lo á  Hiện tượng vọt lố: là hiện tượng đáp ứng của hệ thống vượt quá g iá tr ò xác la äp của nó. Đap ưng qua độ: Đap ưng qua độ: Độ vo ï t lộ vo ï t lo g ò äp y(t) vọt lố y(t) y max y max  y xl y xl y xl y max y xl c xl  Độ vot lo á : (Percent of Overshoot – POT) la ø đai lương đa ù nh gia ù t 0 k hông vọt lo á t 0  Độ vo ï t lo : (Percent of Overshoot – POT) la đa ï i lươ ï ng đanh gia mức độ vọt lố của hệ thống, độ vọt lố được tính bằng công thức: % 100 max  xl y y POT 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 6 % 100 max   xl xl y y y POT Các tiêu chuẩn chất lượngCác tiêu chuẩn chất lượng Đa ù pư ù ng qua ù độ:Đa ù pư ù ng qua ù độ: Thơ ø igianqua ù độThơ ø igianqua ù độ Thơ ø igianle â nThơ ø igianle â n  Thời gian quá độ (t qđ ): là thời gian cần thiết để sai lệch giữa đáp ứn g của he ä thốn g và g iá tr ò xác la äp của nó khôn g vươ ï t q uá  %. Đap ưng qua độ: Đap ưng qua độ: Thơi gian qua độ Thơi gian qua độ –– Thơi gian lenThơi gian len g ä g g ò äp g ï q % thường chọn là 2% (0.02) hoặc 5% (0.05)  Thời gian lên (t r ): là thời gian cần thiết để đáp ứng của hệ thống á tăng từ 10% đe á n 90% giá trò xác lập của nó. y(t) y(t) (1+  )c xl (1 ) c xl c xl c xl 0.9c xl t 0 t 0.1c xl 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 7 0 t qđ 0 t r áá Sai so á xaùc laäpSai so á xaùc laäp 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 8 Sai số xác lậpSai số xác lập Bie å u thư ù csaiso á xa ù clậpBie å u thư ù csaiso á xa ù clập Bieu thưc sai so xac lậpBieu thưc sai so xac lập C(s) )()(1 )( )( sHsG sR sE    Ta có: ) ( ) ( 1 )( lim)(lim 0 0 s H s G ssR ssEe s s xl      Suy ra: ) ( ) ( 1 0 0 s H s G s s     Nhận xét: sai số xác lập không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc và th â á û hä th á ø ø h th ä ø tí hi ä ø 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 9 th o â ng so á cu û a h e ä th o á ng ma ø co ø np h ụ th uo ä cva ø o tí n hi e ä uva ø o. Sai số xác lậpSai số xác lập Sai so á xa ù c lập khi tín hiSai so á xa ù c lập khi tín hi  uva ø ola ø ha ø mna á cuva ø ola ø ha ø mna á c Sai so xac lập khi tín hiSai so xac lập khi tín hi  u vao la ham nac u vao la ham nac  Nếu tín hiệu vào là hàm nấc đơn vò: ssR /1)(  1 p xl K e   1 1 với )()(lim 0 sHsGK s p   (hệ số vò trí) ( ) ( ) y ht ( t ) y ht ( t ) 1 1 0 t G ( s ) H ( s ) kho â ng co ù kha â u 0 t G ( s ) H ( s ) co ù ít nha á t 1 kha â u 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 10 G ( s ) H ( s ) khong co khau tích phân lý tưởng G ( s ) H ( s ) co ít nhat 1 khau tích phân lý tưởng [...]... ứng quá độ Hệ bậc cao Hệ bậc cao có nhiều hơn 2 cực p g Nếu hệ bậäc cao có 1 cặëp cựïc phức nằm gần trụïc ảo hơn so với các cực còn lại thì có thể xấp xỉ hệ bậc cao về hệ bậc 2 Cặp cực phức nằm gần trục ảo nhất gọi là cặp cực quyết đònh của hệ bậc cao Im s y(t) Đáp ứng hệ bậc cao Re s 0 Đáp ứng hệ bậc 2 với cặp cực quyết đònh t 0 Hệ bậc cao có nhiều hơn 2 cực co nhieu cưc 9 September 2011 Hệ bậc cao... Nếu mẫu số hàm truyền hệ kín có dạng như bảng trên và tử số n hàm truyền hệ kín của hệ bậc n là n thì đáp ứng quá độ của hệ thong la toi thống là tối ưu và sai số xác lập bằng 0 va so xac bang 0 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 31 Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ Đap ưng tối Đáp ứng toi ưu theo chuẩn ITAE chuan y(t) Hệ b H ä bậäc 1 Hệ bậc 2 Hệ bậc 3 Hệ bậc 4 t 0 9 September... khau phân va số xac 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 trò như sau: Nhận xét: Muốn exl của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm nấc bằng 0 thì hàm truyền G(s)H(s) phải có ít nhat 1 khau tích phan ly tưởng phai co nhất khâu phân lý tương 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... quán tính bậc 1 đạt 63% giá trò xác lập Cực thực ( 1/T) càng nằm xa trục ảo thì thời hằng T càng nhỏ, hệ thống đáp ứng càng nhanh Thờ i Th øi gian quáù đ ä củûa h ä quáùn tính b äc 1 l ø: độ hệ í h bậ là t qđ T ln 1 với = 0.02 (tiêu chuẩn 2%) hoặc = 0.05 (tiêu chuẩn 5%) 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 17 Đáp ứng quá độ Quan hệ giữa vò trí cực va đáp ứng hệ quan tính bậc 1 giưa... © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 34 Quan hệ giữa đặc tính tần số và sai số xác lập R(s) R( ) + G(s) C(s) C( ) Sai số xác lập của hệ kín chỉ phụ thuộc vào biên độ ở miền tần số thấp của hệ hở, không phụ thuộc vào biên độ ở miền tần số cao Hệ hở có biên độ ở miền tần số thấp càng cao thì hệ kín có sai số xác lập càng nhỏ Trường hợp đặc biệt nếu hệ hở có biên độ ở tần số thấp vô cùng lơn lớ thì... thấp vô cùng lơn lớ thì h ä kí có sai số xac l äp b è 0 đ ái vơi tí hi äu vao l ø h ø hệ kín i ù lậ bang đoi ới tín hiệ ø la ham nấc 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 35 Quan hệ giữa đặc tính tần số và chất lượng quá độ R(s) R( ) + G(s) Y(s) Y( ) băng thông của hệ kín xấp xỉ tần số cắt biên của hệ hở 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 36 ... = 0, đáp ứng của hệ là dao động không suy giam ới tan so giảm vơi tần số n n gọi là tần số dao động tự nhiên Nếáu 0< . T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 Chương 5Chương 5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNGĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNHỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/. độ Cù iâ hå ái hù đù ù ù đä  C a ù ct i e â uc h ua å nto ái ưu h o ù a đ a ù pư ù ng qua ù đ o ä  Quan hệ giữa chất lượng trong miền tần số và chất lượng trong miền thời gian 9 September 2011 © H. T. Hồng