BÁO cáo THỰC HÀNH lý THUYẾT điều KHIỂN tự ĐỘNG bài 1 tạo lập và GHÉP nối các mô HÌNH hàm TRUYỀN đạt

BÁO CÁO THỰC HÀNH LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỌ VÀ TÊN: BÙI HIỂN VINH MÃ SINH VIÊN: 94650 NHÓM: N08 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: LÊ THỊ THANH TÂM BÀI 1: TẠO LẬP VÀ GHÉP NỐI CÁC MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN ĐẠT I Lý thuyết Ví dụ: Cho hàm truyền đạt dạng G1(s): -Có cách để tạo lập hàm truyền đạt dạng G1(s): +Cách 1: num1=[1 -3 1]; den1=[4 -1 -1 1]; sys1=tf(num1,den1) +Cách 2: sys1=([1 -3 1],[4 -1 -1 1]) Cho hàm truyền đạt dạng G2(s): -Có cách để tạo lập hàm truyền đạt dạng G2(s): +Cách 1: z=[]; p=[-2 -4]; k=5; sys2=zpk(z,p,k) +Cách 2: sys2=zpk([],[-2 -4],5) -Khi hàm truyền đạt hệ ghép nối tiếp với dùng lệnh: +2 hệ nối tiếp với nhau: sys=series(sys1,sys2) +3 hệ trở lên nối tiếp với nhau: sys=sys1.sys2.sys3 sysn -Khi hàm truyền đạt hệ ghép song song với dùng lệnh: +2 hệ song song với nhau: sys=parallel(sys1,sys2) +3 hệ trở lên song song với nhau: sys=sys1+sys2+sys3+ +sysn -Khi hàm truyền đạt hệ mắc phản hồi: +Phản hồi âm: sysph=feedback(sys1,sys2) +Phản hồi dương: sysph=feedback(sys1,-sys2) II Thực hành 1.Tạo lập hàm truyền đạt hệ điều khiển liên tục tuyến tính Matlab 2.Tìm hàm truyền đạt hệ điều khiển liên tục tuyến tính bao gồm nhiều khối ghép nối với matlab a) sys1=tf([1 -2],[3 1 -1]); sys2=tf([1 1],[1 -3]); sys3=tf([1 -3],[1 -2 2]); sys4=tf([2 -1],[3 2]); sys12=series(sys1,sys2); sys123=parallel(sys12,sys3); sys1234=feedback(sys123,sys4) b) sys1=tf([2 0],[1 1]); sys2=tf([1],[1 0]); sys3=tf([1],[1 1]); sys4=tf([1],[1 2]); sys5=tf([1],[1 0]); sys6=tf([1 0],[]); sysnt=sys2.sys3.sys4.sys5; sysss=-sys1+sys6+1; sysph=feedback(sysnt,sysss) BÀI 2: KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I Lý thuyết Các bước để khảo sát tính chất động học hệ điều khiển tự động: Bước 1: Tạo lập hàm truyền đạt hệ vào matlab Bước 2: Vẽ đặc tính động học hệ matlab -Đặc tính tần số: +Đặc tính tần số biên pha: nyquist(sys1) +Đặc tính tần số logarit: bode(sys1) -Đặc tính thời gian: +Thời gian đáp ứng bước: step(sys1) +Thời gian đáp ứng xung: impulse(sys1) Bước 3: Khảo sát đường đặc tính -Các tham số trục tung trục hồnh đường đặc tính -Khảo sát tác động thơng số hàm truyền đạt đến đường đặc tính -Khi thơng số thay đổi đường đặc tính thay đổi II Thực hành 1.Vẽ đặc tính tần số hệ điều khiển tự động Hàm G1(s) G2(s): Đặc tính tần số logarit sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([2],[0.2 1]); bode(sys1) hold on bode(sys2) Đặc tính tần số biên pha sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([2],[0.2 1]); nyquist(sys1) hold on nyquist(sys2) Hàm G3(s) G4(s): Đặc tính tần số logarit sys3=tf([1],[0.2 1]); sys4=tf([1],[0.3 1]); bode(sys3) hold on bode(sys4) Đặc tính tần số biến pha sys3=tf([1],[0.2 1]); sys4=tf([1],[0.3 1]); nyquist(sys3) hold on nyquist(sys4) Thời gian đáp ứng xung sys1=tf([3],[0.5 0.2 1]); sys2=tf([3],[1.2 0.2 1]); sys3=tf([3],[2 0.2 1]); impulse(sys1) hold on impulse(sys2) hold on impulse(sys3) BÀI 3: KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I Lý thuyết -Một hệ thống điều khiển liên tục tuyến tính gọi ổn định thành phần độ tắt dần theo thời gian -Hệ thống không ổn định thành phần độ tăng dần theo thời gian -Hệ thống biên giới ổn định thành phần q độ khơng biến đổi q trình dao động khơng tắt dần -Có cách khảo sát tính ổn định hệ thống điều khiển tự động: +Khảo sát theo tiêu chuẩn điều kiện ổn định +Khảo sát theo tiêu chuẩn Mikhailov +Khảo sát theo tiêu chuẩn Nyquist II Thực hành 1.Khảo sát theo điều kiện ổn định -Hàm truyền G1(s): numh=[2 -3 5]; denh=[3 -2 2]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) => Hàm khơng ổn định có nghiệm phần thực dương -Hàm truyền G2(s): numh=[1 1]; denh=[1 0.2 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) =>Hàm truyền ổn định tất nghiệm có phần thực âm -Hàm truyền G3(s): với k=2 numh=[2]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) =>Hệ ổn định nghiệm có phần thực âm với k=4 numh=[4]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) =>Hệ ổn định nghiệm có phần thực âm với k=8 numh=[8]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) =>Hệ khơng ổn định có nghiệm có phần thực dương với k=15 numh=[15]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') roots(denk) =>Hệ khơng ổn định có nghiệm có phần thực dương 2.Khảo sát theo tiêu chuẩn Mikhailov -Hàm truyền G1(s): numh=[2 -3 5]; denh=[3 -2 2]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') nyquist(denk,1) =>Hàm khơng ổn định khơng quay quanh gốc tọa độ ngược chiều kim đồng hồ -Hàm truyền G2(s): numh=[1 1]; denh=[1 0.2 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') nyquist(denk,1) =>Hàm truyền có ổn định quay quanh gốc tọa độ ngược chiều kim đồng hồ -Hàm truyền G3(s) với k=4 đại diện: numh=[4]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) sysk=feedback(sysh,1) [numk,denk]=tfdata(sysk,'v') nyquist(denk,1) =>Hàm truyền có ổn định quay quanh gốc tọa độ ngược chiều kim đồng hồ 3.Khảo sát theo tiêu chuẩn Nyquist -Hàm truyền G1(s): numh=[2 -3 5]; denh=[3 -2 2]; sysh=tf(numh,denh) [numh,denh]=tfdata(sysh,'v') roots(denh) nyquist(sysh) =>Hệ ổn định đường đặc tính khơng bao điểm (-1,j0) -Hàm truyền G2(s): numh=[1 1]; denh=[1 0.2 1]; sysh=tf(numh,denh) [numh,denh]=tfdata(sysh,'v') roots(denh) nyquist(sysh) =>Hệ khơng ổn định đường đặc tính bao điểm (-1,j0) -Hàm truyền G3(s) với k=15 đại diện: numh=[15]; denh=[1 3 1]; sysh=tf(numh,denh) [numh,denh]=tfdata(sysh,'v') roots(denh) nyquist(sysh) =>Hệ không ổn định đường đặc tính bao điểm (-1,j0) BÀI 4: ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I Lý thuyết -Thời gian độ thời gian tính từ thời điểm ban đầu đến thời điểm mà đặc tính thời gian đầu bắt đầu vào dải ±5% yxl sau khơng khỏi dải Thời gian độ chia miền thời gian thành trình: trình độ trình xác lập II Thực hành Đánh giá trình độ hệ num=[1 3]; den=[1 2 1]; grid on; [y,x,t]=step(num,den); ymax=max(y) yxl=3 b=ymax-yxl n=length(t); k=n; while abs(y(k)-yxl)