BÀI báo cáo CON lắc đơn môn lý THUYẾT điều KHIỂN tự ĐỘNG 2

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - R BÀI BÁO CÁO CON LĂC ĐƠN MÔN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2 Giảng viên hướng dẫn: TS.TRẦN ĐƯC ANH MINH Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 10 1 Nguyễn Phước Dũng (Nhom trưởng) 2 Trần Hữu Thắng THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - R BÀI BÁO CÁO CON LĂC ĐƠN MÔN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2 Giảng viên hướng dẫn: TS.TRẦN ĐƯC ANH MINH Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 10 Nguyễn Phước Dũng (Nhom trưởng) Trần Hữu Thắng THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỤC LỤC 1 YÊU CẦẦ̀U 1 2 GIỚI THIỆU ĐỀ BÀI .1 3 XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN ĐỐI TƯỢNG 5 4 PHÂN TÍCH TÍNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG 6 Phương pháp : Sử dụng tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mởở̉ rộng 6 Phương pháp : Sử dụng tiêu chuẩn Jury 6 5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 7 6 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 8 7 MÔ PHỎNG HÊ THÔNG TRÊN MATLAB/SIMULINK 10 8 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG TRƯỚC VA SAU KHI THIẾT KẾ 12 9 TAI LIÊU THAM KHẢO 12 10 BẢNG ĐANH GIA THANH VIÊN 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 1 YÊU CẦẦ̀U - Tìm hiểở̉u được mô hình hàm truyềề̀n đối tượng G( s) - Phân tíí́ch được tíí́nh ổn định và đánh giá chất lượng của hệệ̣ thống khi D ( z )=1 - Thiếí́t kếí́ được bộ điềề̀u khiểở̉n D( z ): PID - Mô phỏng hệệ̣ thống trong Matlab/Simulink vớí́i D( z) vừa thiếí́t kếí́ - So sánh chất lượng hệệ̣ thống giữữ̃a trướí́c và sau khi thiếí́t kếí́ D( z ) 2 GIỚI THIỆU ĐỀ BÀI Con lắí́c đơn: Sơ đồ khối hệệ̣ thống điềề̀u khiểở̉n rời rạc: Cho phương trình hàm truyềề̀n G( s): G (s )= Cho phương trình hàm truyềề̀n G( s): Page 1 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 G (s )= Khi biếí́t giá trị m = 0.35, l = 1.2, B = 0.4, g = 9.81 và bộ điềề̀u khiểở̉n D( z ) là PID Theo hình minh họa, tíí́n hiệệ̣u vào tác động lên con lắí́c đơn là momen điệệ̣n − π π T e (t )và tíí́n hiệệ̣u ra là con lắí́c đơn sẽ dao động trong khoảng 10 ≤θ ≤ 10 Thông số thiếí́t kếí́: 1 Khối lượng vật nặng: m = 0.35 [kg] 2 Chiềề̀u dài dây: l =1.2 [m] 3 Gia tốc trọng trườề̀ng: g = 9.81 [m/s2] 4 Hệệ̣ số cản: B = 0.4 Mô hình hàm truyền của hệ thống liên tục: 1 G (s )= Biểu diễn mô hình hàm truyền trên matlab: Page 2 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Mô hình không gian trạng thái của hệ thông liên tục: d y=[1 0] [xx˙] Trong đó: A¿ 0 [ 1 ] −8.175 −0.794 B= [1.9840] C=[1 0] D=0 Biểu diễn mô hình không gian trạng thái trên matlab: Page 3 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Dùng lệệ̣nh step của MATLAB đểở̉ tạệ̣o và kiểở̉m tra đáp ứng của hệệ̣ thống vòng hởở̉ vớí́i tíí́n hiệệ̣u vào là hàm bướí́c đơn vị Thời gian quá độ (setting time):9.17(s) Độ vọt lố (overshoot):64.4% Thời gian lên (rise time):0.407(s) Thời gian xác lập:2% Mô hình không gian trạng thái của hệ thông rời rạc: Page 4 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Tín hiệu của hệ thống rời rạc phản hồi âm đơn vị âm đơn vị Biểu diễn trên matlab 3 XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN ĐỐI TƯỢNG Biếí́t các giá trịm ,l ,B vàg nên hàm truyềề̀n G( s): 1 G (s )= Cho D ( z )=H (s )=1 ,T =0.1 s nên hàm truyềề̀n tương đương của hệệ̣ rờề̀i rạệ̣cGk ( z ): Trong đó: GH ( z )=Z {GZOH (s )G (s )}=Z ¿ (1−z Page 5 of 13 { TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Do đó Gk ( z ) ¿ 0.009598 z +0.009347 z2−1.846 z+0.9237 0.009598 z+ 0.00934 1+ z2−1.846 z +0.9237 4 PHÂN TÍCH TÍNH ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG Phương pháp : Sử dụng tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng Khi D ( z )=H (s )=1 , phương trình đặc tíí́nh có dạệ̣ng: 1+GH ( z )=0 z2−1.836 z +0.933=0 (1) w +1 Đổi biếí́n z= w − 1 , ta có phương trình đặc tíí́nh là: (w w +1 w +1 2 − 1 ) −1.836 w − 1 +0.933=0 ≪=≫(1+w )2−1.836 (1+ w) (w−1)+0.933 (1−w )2=0 ≪=≫0.097 w2+ 0.134 w+3.769=0 (2) Bảng Routh w2 w1 w0 Do tất cả hệệ̣ số ởở̉ cột 1 của bảng Routh: dương nên (2) ổn định Vì thếí́, hệệ̣ (1) ổn định Phương pháp : Sử dụng tiêu chuẩn Jury 2 ∆ ( z)=z −1.836 z +0.933 Hang 1 ∆ (1)=1-1.836+0.933=0.097 > 0: thỏa Page 6 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 ∆ (−1)=1+1.836+0.933=3.769 > 0: thỏa vớí́i n=2 |a0|=1>|a2|=0.933: thỏa Thỏa mãn nhữữ̃ng điềề̀u kiệệ̣n trên, vì thếí́ hệệ̣ ổn định 5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG Phương trình đặc tíí́nh:z2−1.836 z+0.933=0 r =√(0.918)2+ 0.32=0.966 và θ=tan 1 ω n= T √(ln r )2+θ2= 1 0 1 Thời gian lên (rise time): t r= Thời gian đỉnh (peak time): Độ vọt lố (peak overshoot): Thời gian xác lập (setting time): √( ln0.966)2 +0.3152=3.169 (rad/s) Page 7 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Page 8 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Page 9 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Page 10 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Page 11 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 Page 12 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông 2 Nhom thực hiện: Nhom 10 THE END - Page 13 of 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ...TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - R BÀI BÁO CÁO CON LĂC ĐƠN MÔN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: TS.TRẦN... download : skknchat 123 @gmail.com Lí thuyết điều khiển tự đông Nhom thực hiện: Nhom 10 Do Gk ( z ) ¿ 0.009598 z +0.009347 z2−1.846 z+0. 923 7 0.009598 z+ 0.00934 1+ z2−1.846 z +0. 923 7 PHÂN TÍCH... ổn định ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG Phương trình đặc tíí́nh:z2−1.836 z+0.933=0 r =√(0.918 )2+ 0. 32= 0.966 θ=tan ω n= T √(ln r )2+ ? ?2= 1 Thời gian lên (rise time): t r= Thời gian đỉnh (peak time):