Chương 2 khảo sát hệ thống điều khiển dùng MATLAB

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO CHUN ĐỀ NGÀNH: CƠNG NGHỆ KTĐK&TĐH CHUYÊN NGÀNH: TDH&DKTBDCN HỌC PHẦN: Ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Khốt Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện: Nhóm 8: Hồng Đức Quang – MSV: 20810410029 Phan Tiến Tân – MSV: 20810410033 Khổng Tiến Thành – MSV: 20810410004 Nguyễn Hoành Thao – MSV: 20810410069 STT: N = 32 Chu Tam Thức – MSV: 20810430312 Lớp: D15TDH&DKTBDCN1 HÀ NỘI, 9/2022 MỤC LỤC {Để dòng trống đây} {Font: Time New Roman; thường; cỡ chữ: 13; dãn dòng: 1,2; lề: justified} Trang Chương 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2… 1.3 22 Chương 2.1… 2.1.1… 2.1.2… 2.2 … Chương 50 3.1… 3.1.1… 3.1.2… 3.2 ……………… KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 ĐỀ BÀI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Chương 1: Ứng dụng MATLAB giải tích Bài 1: Giải phương trình, hệ phương trình nhiều cách Bài 2: (Nhóm 5->8) Cho hàm số: có đồ thị (C) hệ tọa độ thực Oxy Hãy viết chương trình m-file (đặt tên TT_TEN_Exam_Cau_1.m) sử dụng phần mềm MATLAB để: (VD: TT_24_Khoi_exam_cau_1.m) a) Vẽ đồ thị (C) miền Dx = [-10 - N/10; 10 + N/10] b) Tìm giao điểm đồ thị (C) vừa vẽ với trục tọa độ phương pháp đại số giải phương trình phương pháp đồ thị c) Vẽ đồ thị hàm số y = g(x) = -5x + N/2 (d) hệ trục tọa độ tìm giao điểm hai đồ thị (d) (C) (nếu có) Chương 2: Khảo sát hệ thống điều khiển dùng MATLAB 2.1 Nhiệm vụ riêng cho nhóm Bài 3: Nhóm 2, 4, 6, 8: Khảo sát đặc tính động học hệ thống cho hàm truyền đạt dạng zpk sau: Yêu cầu: - Viết m-file nhập hàm truyền trên; - Xác định điểm cực, điểm không Xác định tính ổn định hệ thống - Vẽ đồ thị Bode, Nyquist - Vẽ đặc tính độ (đáp ứng bước nhảy), đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng).Xác định độ điều chỉnh, thời gian xác lập, sai số xác lập, thời gian tăng - Xác định tính điều khiển được, quan sát hệ thống - Vẽ mơ hình Simulink tương ứng với hàm truyền hệ hở phản hồi âm đơn vị Vẽ đặc tính đầu y(t) với đầu vào hàm 1(t), ramp, sin, pulse 2.2 Nhiệm vụ chung cho tất nhóm Bài 4: Hãy viết m-file để thực sơ đồ điều khiển hệ LTI sau Vẽ đáp ứng hàm độ, hàm trọng lượng, đồ thị Bode, Nyquist xác định tính ổn định hệ thống Chương 1: Ứng dụng MATLAB giải tích Bài 1: Giải phương trình, hệ phương trình nhiều cách ( N = 32 ) a) Cách 1: ● Editor : syms x eqn = 63*x^3-34*x+2*cos(x)==0 S = solve(eqn,x) ● Command Window : >> Bai1 S= 0.059103376954614773872033449816239 Cách 2: ● Editor : syms x S = solve('63*x^3-34*x+2*cos(x)==0','x') ● Command Window : >> Bai1 S= 0.059103376954614773872033449816239 b) Cách 1: ● Editor : syms x y pt1=x^2-33*y^2+9*x==118 pt2=95*x^2+y^2-61*y==1025 [x,y]=solve(pt1,pt2,x,y) ● Command Window : >> Bai1 pt1 = x^2 + 9*x - 33*y^2 == 118 pt2 = 95*x^2 + y^2 - 67*y == 1025 x= 3.2952808721491654696978861150175 0.16390165732128322866884375959595*i 3.2952808721491654696978861150175 + 0.16390165732128322866884375959594*i - 3.2981507701083491431672738701195 0.21775700197047177449418453238965*i - 3.2981507701083491431672738701195 + 0.21775700197047177449418453238966*i y= 0.0252591660907546174727187356457 1.53278825672160641786917320665*i 0.0252591660907546174727187356457 + 1.53278825672160641786917320665*i - 0.0038943701723872705339432254416182 + 2.03643685423491378963418512485*i - 0.0038943701723872705339432254416188 2.03643685423491378963418512485*i >> Cách 2: ● Editor : syms x y a = input('Nhap a= ') b = input('Nhap b= ') c = input('Nhap c= ') d = input('Nhap d= ') e = input('Nhap e= ') f = input('Nhap f= ') g = input('Nhap g= ') h = input('Nhap h= ') pt1=a*x^2-b*y^2+c*x==d pt2=e*x^2+f*y^2-g*y==h [x,y] = solve(pt1,pt2,x,y) ● Command Window : >> Bai1 Nhap a= a= Nhap b= 33 b= 33 Nhap c= c= Nhap d= 118 d= 118 Nhap e= 95 e= 95 Nhap f= f= Nhap g= 67 g= 67 Nhap h= 1025 h= 1025 pt1 = x^2 + 9*x - 33*y^2 == 118 pt2 = 95*x^2 + y^2 - 67*y == 1025 x= 3.2952808721491654696978861150175 0.16390165732128322866884375959595*i 3.2952808721491654696978861150175 + 0.16390165732128322866884375959594*i - 3.2981507701083491431672738701195 0.21775700197047177449418453238965*i - 3.2981507701083491431672738701195 + 0.21775700197047177449418453238966*i y= 0.0252591660907546174727187356457 1.53278825672160641786917320665*i 0.0252591660907546174727187356457 + 1.53278825672160641786917320665*i - 0.0038943701723872705339432254416182 + 2.03643685423491378963418512485*i - 0.0038943701723872705339432254416188 2.03643685423491378963418512485*i >> c) Cách 1: Ma trận ● Editor : b) ● Editor : %1 Nhap ham truyen Z=[-1 -2] P=[-0.5 -8/3] K=64/3 G1s=zpk(Z,P,K) %2 Xac dinh diem khong, diem cuc, tinh on dinh cua he thong zero(G1s) pole(G1s) %3 Ve thi Bode,Niquist figure;bode(G1s) grid on figure;nyquist(G1s) grid on %4 Ve dac tinh qua do, dac tinh xung Dirac, figure;step(G1s) grid on figure;impulse(G1s) grid on %5 Xac dinh tinh dieu khien duoc, quan sat duoc cua he thong [A,B,C,D]=zp2ss(Z,P,K) T=ss(A,B,C,D) Co=ctrb(T) rank(Co) Ob=obsv(T) rank(Ob) ● Command Window : >> TT_32_Thao_exam_cau_3b Z= -1 -2 P= -0.5000 -2.6667 K= 21.3333 G1s = 21.333 (s+1) (s+2) -(s+0.5) (s+2.667) Continuous-time zero/pole/gain model ans = -1 -2 ans = -0.5000 -2.6667 >> TT_32_Thao_exam_cau_3b Z= -1 -2 P= -0.5000 -2.6667 K= 21.3333 G1s = 21.333 (s+1) (s+2) -(s+0.5) (s+2.667) Continuous-time zero/pole/gain model ans = -1 -2 ans = -0.5000 -2.6667 >> TT_32_Thao_exam_cau_3b Z= -1 -2 P= -0.5000 -2.6667 K= 21.3333 G1s = 21.333 (s+1) (s+2) -(s+0.5) (s+2.667) Continuous-time zero/pole/gain model ans = -1 -2 ans = -0.5000 -2.6667 >> TT_32_Thao_exam_cau_3b Z= -1 -2 P= -0.5000 -2.6667 K= 21.3333 G1s = 21.333 (s+1) (s+2) -(s+0.5) (s+2.667) Continuous-time zero/pole/gain model ans = -1 -2 ans = -0.5000 -2.6667 A= -3.1667 -1.1547 1.1547 B= C= -3.5556 12.3168 D= 21.3333 T= a= x1 x2 x1 -3.167 -1.155 x2 1.155 b= u1 x1 x2 c= x1 x2 y1 -3.556 12.32 d= u1 y1 21.33 Continuous-time state-space model Co = 1.0000 -3.1667 1.1547 ans = Ob = -3.5556 12.3168 25.4815 4.1056 ans = >> - Đồ thị Bode, Nyquist cửa sổ Figure : Hình 2.5 đồ thị bode Hình 2.6 đồ thị Nyquist - đặc tính độ (đáp ứng bước nhảy), đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng) cửa sổ Figure : Hình 2.7 đặc tính q độ ( đáp ứng bước nhảy ) Hình 2.8 đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng) Bài 4: ( N = 32 ) ● Editor : num = [32 1] den = [1 32 1] Ws1 = tf(num,den) num = [1] den = [0 1] Ws2 = tf(num,den) num = [1 32] den = [1 3] Ws3 = tf(num,den) K=1 Ws2k = series(Ws1,Ws2) Ws12k = parallel(Ws1,Ws2k) Ws = parallel(Ws12k,Ws3) [z p k] = tf2zp(num,den) G1s=zpk(z,p,k) %3 Ve thi Bode,Niquist figure;bode(G1s) grid on figure;nyquist(G1s) grid on figure;step(G1s) grid on figure;impulse(G1s) grid on ● Command Window : >> TT_32_Thao_exam_cau_4 num = 32 1 32 den = Ws1 = 32 s^2 + s + -s^2 + 32 s + Continuous-time transfer function num = den = Ws2 = Static gain num = 32 den = Ws3 = s + 32 s^2 + s + Continuous-time transfer function K= Ws2k = 32 s^2 + s + -s^2 + 32 s + Continuous-time transfer function Ws12k = 64 s^4 + 2050 s^3 + 130 s^2 + 66 s + -s^4 + 64 s^3 + 1026 s^2 + 64 s + Continuous-time transfer function Ws = 64 s^6 + 2307 s^5 + 8618 s^4 + 9810 s^3 + 33552 s^2 + 2255 s + 38 s^6 + 68 s^5 + 1285 s^4 + 4360 s^3 + 3335 s^2 + 196 s + Continuous-time transfer function z= -32 p= -3 -1 k= G1s = (s+32) (s+3) (s+1) Continuous-time zero/pole/gain model >> ... 1.7745 729 31 822 326 2 929 971456039 921 + 1.6634633 028 737 822 1 427 67544790617*i 1.7745 729 31 822 326 2 929 971456039 921 1.6634633 028 737 822 1 427 67544790617*i - 1.7745 729 31 822 326 2 929 971456039 921 + 1.03757533035 426 70478869085157566*i... 0. 025 2591660907546174 727 187356457 1.5 327 8 825 6 721 60641786917 320 665*i 0. 025 2591660907546174 727 187356457 + 1.5 327 8 825 6 721 60641786917 320 665*i - 0.0038943701 723 8 727 053394 322 544161 82 + 2. 03643685 423 4913789634185 124 85*i... 1.9941 2. 1647 pt = (11*x^4)/5 - (27 *x ^2) /5 + (41*x)/5 + 71 == x= 1.8614770611917104 022 005619986515 + 1.6548 124 120 6668883585567508 627 21*i y= >> Chương 2: Khảo sát hệ thống điều khiển dùng MATLAB 2. 1