Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 18 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
18
Dung lượng
818,66 KB
Nội dung
Bàitập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
1.Sơ đồ của hệ thống:
Trong đó:
CCCT:Cơ cấu chương trình dùng để tạo tín hiệu vào dưới dạng góc quay α
vào
HTXX:Hệ thống xenxi bao gồm xenxi phát(XX-P) và xenxi thu(XX-T)
KĐĐT:Khuếch đại điện tử
KĐMĐ:Khuếch đại máy điện
ĐCCH:Động cơ chấp hành điện một chiều
ĐT:Cơ cấu đổi tốc
ĐTĐC:Đối tượng điều chỉnh
2. Yêu cầu
a. Xây dựng sơ đồ cấu trúc
b. Xác địn hàm số truyền của hệ thống hở và hệ thống kín
c. Xác định tính ổn định của hệ thống ban đầu (tính toàn mô phỏng bằng
matlab)
d. Đánh giá chất lượng của hệ thống ban đầu bằng matlab
e. Tính toán cơ cấu hiệu chỉnh nối tiếp và mô phỏng bằng matlab,đánh giá chất
lượng của hệ thống sau khi hiệu chỉnh
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
3. Các thông số cho trước của các phần tử trong hệ thống trong bản sau:
Tổng hợp hệ thống sử dụng cơ cấu hiệu chỉnh nối tiếp để thỏa mãn các chỉ
tiêu sau:
- Độ quá chỉnh
max
=30%
- Thời gian quá độ t
qd
=1,20s
- Số dao động n=2
- Tốc độ bám cực đại: V
max
=16
- Sai số bám V=0,18
Tên
HTXX
KĐĐT
KĐTĐ
ĐCCH
ĐT
phần tử
Kí hiệu
K
XX
K
KĐĐT
TKĐĐT
K
KĐMĐ
TKĐMĐ
K
ĐCCH
TĐCCH
K
Đ
=1/i
các
[v/độ]
[
mA/v
]
[sec]
[
v/mA
]
[sec]
[độ/v]
[sec]
[độ/độ]
thông
số và
thứ
nguyên
Giá trị
25
300
0,004
3,5
0,014
2,0
0,15
0,005
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
II. BÀI LÀM
1. Xây dựng sơ đồ cấu trúc
Lượng vào
vào
,lượng ra
ra
; qua cơ cấu co sánh cho ra sai số
Cơ cấu đo lường và biến đổi của hệ thống xenxin biến áp là 1 khâu
không quán tính với lượng vào lượng ra U
xx
có hàm số truyền là:
w
1
(s)=
=K
xx
(1)
Khuếch đại điện tử (khuếch đại sơ bộ): lượng vào U
xx
lượng ra I có hàm
số truyền là : w
2
(s)=
=
(2)
Khuếch đại công suất (khuếch đại máy điện) lượng vào I lượng ra U có
hàm số truyền là: w
3
(s)=
=
(3)
Cơ cấu chấp hành: lượng vào U lượng ra góc β (góc quay của động cơ
chấp hành)cho ta hàm truyền :
W
4
(s)=
=
(4)
Đổi tốc :lượng vào β lượng ra
ra
cơ cấu có hàm truyền là:
W
5
(s)=
=K
ĐT
(5)
2. Hàm số truyền của hệ thống ban đầu
a) Hàm số truyền của hệ thống hở ban đầu
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
W
hbd
(s)= w
1
(s).w
2
(s).w
3
(s).w
4
(s).w
5
(s)
=
(*)
b) Hàm truyền của hệ thống kín
W
kbd
(s)=
=
III. Khảo sát tính ổn định của hệ thống ban đầu
1. Khảo sát tính ổn định của hệ thống hở
a) Khảo sát theo lí thuyết
- Ta có đa thức đặc trưng của hệ thống hở:
A
dt
=
Đa thức đặc trưng A
đt
=0 có 4 nghiệm thực như sau:
Hệ thống hở có 3 nghiệm nằm bên trái mặt phẳng nghiệm 1 nghiệm nằm
trên trục ảo( 3 nghiệm âm 1 nghiệm bằng 0) do vậy hệ thống hở ban đầu
nằm trên biên giới ổn định
b)Khảo sát bằng matlab
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
%khai báo hàm truyền
>> W1 =25
>>W2=tf(300,[0.004 1]);
>>W3=tf(3.5,[0.014 1]);
>>W4=tf(2.0,[0.15 1 0]);
>>W5=0.005
>>Whbd=W1*W2*W3*W4*W5
Transfer Function:
262.5
8.4e-006 s^4 + 0.002756 s^3 + 0.168 s^2 + s
Vẽ đặc tính quá độ
>> nyquist(Whbd)
Đặc tính quá độ hệ thống hở
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
Nhận xét: Khi tiến tới ta có đặc tính tần số biên độ pha của hệ
thống hở ban đầu đi qua điểm (-1,j0) do đó hệ thống hở ban đầu
nằm trên biên giới ổn định
2. Khảo sát tính ổn định của hệ thống kín
a) Khảo sát hệ thống kín theo lýthuyết
- Xét đa thức đặc trưng của hệ thống kín:
A
kbd
(s)=
Ta có ma trân Hurwitz:
=
=
=4,55.
>0
=a
3
.
-a
1
.
=4,55.
2,756.
─1,538.
<0
Kết luận: Hệ thống kín ban đầu không ổn định vì không thỏa mãn các
điều kiện ổn định của tiêu chuẩn Hurwitz.
b) Khảo sát tính ổn định của hệ thống kín trên matlab:
% khai báo hàm truyền và đặc tính quá độ hệ thống kín
>> W
kbd
=feedback(W
hbd
,1)
Transfer function:
262.5
8.4e-006 s^4 + 0.002756 s^3 + 0.168 s^2 + s + 262.5
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
>> step (W
kbd
)
Đặc tính quá độ hệ thống kín ban đầu
Nhận xét: Đặc tính không ổn định theo thời gian do đó hệ thống kín ban
đầu không ổn định
Kết luận chung phần khảo sát: Hệ thống hở nằm ở biên giới ổn định,hệ
thống kín không ổn định. Do vậy ta phải hiệu chỉnh hệ thống trên ổn
định theo đúng các chỉ tiêu chất lượng đề bài đã đặt ra.
IV:Tổng hợp cơ cấu hiệu chỉnh nối tiếp bằng đặc tính tần số biên độ
logarit
Sử dụng cơ cấu hiệ chỉnh nối tiếp (là khâu được mắc nối tiếp với các
khâu trong mạch chính)
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điềukhiểntựđộng mắc khâu hiệu chỉnh có
dạng sau:
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
Hàm truyền hệ hở sau khi hiệu chỉnh nối tiếp:
W
h
(s)=
W
hbd
(s)
1. Dựng đường đặc tuyến của hệ thống hở ban đầu
Hệ thống hở ban đầu có tần số cắt
c
=38,7(rad/sec),hệ thống chấp nhận sai
số không đổi theo vận tốc. Do vậy chọn đặc tính tần số biên độ dạng 2/1
1. Xây dựng đặc tính tần số logarit mong muốn L
m
(s) theo các tiêu chuẩn chất
lượng đặt ra cho hệ thống
Dựa cào các chỉ tiêu chất lượng cho trước ta thực hiện tìm hàm truyền hệ
thống mong muốn và dựng đặc tính biên độ tần số logarit của nó
Tính toàn mối liên hệ giữa các chỉ tiêu chất lượng của quá trình quá độ với
tần số cắt và độ dự trữ ổn định theo pha:
=73-(
c
); các tiêu chuẩn
=30%
Thì ta chọn (
c
)=
= 69
o
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
c
=
=
=7,5(rad/s)
Ta có K
m
=
=88,88 lấy K
m
= 90
1m
=
=
=0,1125(rad/s)
T
1m
=
=
8,9(s)
Lại có
=
3m
=
=
=41,67(rad/s)
T
3m
=
=
=0,023 (s)
ở vùng tần số cao thì tính chất động học của hệ thống ban đầu và hệ thống
mong muốn không khác nhau là bao nhiêu. Do vậy ta chọn:
Ta nhận được hàm số truyền hệ thống hở mong muốn có đặc tính tần số
biên độ logarit dạng 2/1
W
hm
(s)=
Bài tập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
=
% khai báo hàm truyền và vẽ đặc tính quá độ đặc tính tần số logarit của hệ
thống hở mong muốn :
>> Km=90
>> w1=tf(1,[1 0]);
>> w2=tf([0.74 1],1);
>> w3=tf(1,[8.9 1]);
>> w4=tf(1,[0.000196 0.028 1]);
>> w5=tf(1,[0.004 1]);
>> whm=Km*w1*w2*w3*w4*w5
Transfer function:
66.6 s + 90
6.978e-006 s^5 + 0.002742 s^4 + 0.2851 s^3 + 8.932 s^2 + s
>>Wkm=feedback(Whm,1)
Transfer function:
66.6 s + 90
6.978e-006 s^5 + 0.002742 s^4 + 0.2851 s^3 + 8.932 s^2 + 67.6 s + 90
>> step(Wkm) % Lấy đặc tính quá độ
>> margin (Whm) % lấy đặc tính biên độ tần số logarit
[...].. .Bài tập lớn Lý thyết điều khiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 Đặc tính quá độ của hệ thống mong muốn Độ quá chỉnh =11.6% Thời gian quá độ tqd=1,12 (s) Số chu kì dao động n=1 ổn định tới giá trị cuối cùng =1 Bàitập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng >> bode (Whm) Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 % lấy đặc tính biên độ tần số... truyền của khâu hiệu chỉnh như sau: Bàitập lớn Lý thyết điều khiểntựđộng Whc(s)= Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 ; Với Khc= 3) Chọn khâu hiệu chỉnh thực hiện hóa hệ thống Lưu ý : chọn khâu hiệu chỉnh tương ứng phải đảm bảo đơn giản và khả thi về mặt kĩ thuật Ta thực hiện hiệu chỉnh hóa thực tế bằng khâu hiệu chỉnh: a) Khâu tích phân Bàitập lớn Lý thyết điều khiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 Có hàm... function: Bàitập lớn Lý thyết điều khiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 56.5 s + 90 5.309e-005 s^5 + 0.01006 s^4 + 0.4911 s^3 + 7.962 s^2 + 57.5 s + 90 + Vẽ đặc tính: Step(Wk) Đặc tính quá độ của hệ thống sau khi hiệu chỉnh -Độ quá chỉnh: -Thời gian quá độ:tqđ=1.2 -Hệ thống đã ổn định với số chu kỳ :n=1 +Vẽ đặc tính tần số Logarit Bàitập lớn Lý thyết điều khiển. .. Tsp1=0,15(s); Tsp2=0,029; Ksp=0,16 2 Kiểm tra để đánh giá chất lượng của hệ thống Hàm số truyền của khâu hiệu chỉnh chính là nối tiếp 2 khâu hiệu chỉnh trễ pha và sớm pha ở trên : Vì vậy ta có: Bàitập lớn Lý thyết điều khiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 Tsp1s+1 Ttp1s+1 Whc(s)=Wsp(s).Wtp(s)= ksp ktp T s+1 T s+1 sp2 =0,16.1 tp2 Ta nhận được Kbd hàm truyền sau khi đã hiệu chỉnh với Kbd=706 Wh(s)=Whcnt(s).Whbd(s)... cách chọn các linh kiện thực tế: Rtp1=10(k ta nhận được Rtp2=110(k ,Ctp=0,74.10-6(F)=0,74( Lúc này tham số thực tế của mạch trễ pha là: Ttp1=0,74s; Ttp2=8,9s 2) Sử dụng khâu sớm pha: Bàitập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 Ta có hàm số truyền khâu sớm pha là: Wsp(s)=ksp Ksp= = =0,84 Tsp1=Rsp1.Csp=TĐCCH=0,15 Tsp2= Tsp1 Vì: Nên =TKĐMĐ=0,029 =0,84 Tsp1=0,84.0,15=0,126>0,029 Do... tần số Logarit Bàitập lớn Lý thyết điềukhiểntựđộng Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10 Bode(Wh) Đặc tính tần số logarit của hệ thống hở mong muốn - Độ dự trữ biên độ Logarit L=15dB - Độ dự trữ pha =50,1 Kết luận:Hệ thống sau khi đã hiệu chỉnh đã đạt đươc những chỉ tiêu chất lượng đặt ra một cách tương đối.Vì thế bài toán đã được giải quyết theo yêu cầu của đề bài . chính)
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tự động mắc khâu hiệu chỉnh có
dạng sau:
Bài tập lớn Lý thyết điều khiển tự động Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10.
2,0
0,15
0,005
Bài tập lớn Lý thyết điều khiển tự động Nguyễn Mạnh Cường-ĐKTĐ 10
II. BÀI LÀM
1. Xây dựng sơ đồ cấu trúc