BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NĂM HỌC 2021 2022 BÁO CÁO MÔN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GVHD TRẦN HOÀNG KHÔI NGUYÊN LỚP L01 SINH VIÊN THỰC HIỆN Họ. Trong phần thí nghiệm này ta sẽ khảo sát đáp ứng tần số cho mô hình bậc nhất động cơ DC với ngõ vào là điện áp, ngõ ra là tốc độ động cơ. Các bước thí nghiệm: a) Mở file motor_speed_response.mdl b) Cài đặt biên độ sóng sine bằng 7.2, tần số 0.4 rads. c) Biên dịch chương trình và chạy d) Mở scope để xem đáp ứng, xác định tỉ số biên độ giữa tín hiệu ngõ ra và tín hiệu đặt AcAr, xác định độ trễ pha  giữa hai tín hiệu bằng cách đo thời gian t . Chú ý: Phải mở Scope trước khi chạy mô hình hoặc chạy xong mới được mở Scope, nếu không máy tính sẽ bị treo. e) Ghi lại các kết quả vào Bảng 3. Lưu ý: biên độ tín hiệu phải được tính bằng cách chia khoảng cách giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho 2 vì giá trị trung bình 0 có thể không xác định chính xác trên scope f) Lặp lại bước d) và e) với các tần số còn lại như trong Bảng 3, biên độ vẫn giữ nguyên bằng 7.2.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NĂM HỌC 2021-2022 -* - BÁO CÁO MÔN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GVHD: TRẦN HỒNG KHƠI NGUN LỚP: L01 SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ Tên MSSV Lớp Nguyễn Bá Hưng 2012508 L01 Thân Hoàng Huy 2013330 L01 MỤC LỤC BÀI 1: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG Thực thí nghiệm .5 1.1 Đáp ứng tần số tốc độ động DC 1.2 Đáp ứng tần số vị trí động DC 11 1.3 Khảo sát đáp ứng nấc tốc độ động DC 17 1.4 Báo cáo thí nghiệm: 20 BÀI 2: KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 24 Thực thí nghiệm .24 1.1 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng khối hàm liên tục MATLAB Simulink .24 1.2 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng mạch khuếch đại op-amp .29 1.3 Báo cáo nhận xét kết quả thí nghiệm 34 BÀI 3: KHẢO SÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ 39 Thực thí nghiệm .39 1.1.Điều khiển tốc độ động DC 39 1.2.Điều khiển vị trí động DC 48 1.3 Báo cáo thí nghiệm: 61 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ĐỐI TƯỢNG CÓ TRỄ 64 Thực thí nghiệm .64 1.1 Khảo sát mô hình thơng số lị nhiệt .64 1.2 Điều khiển PID theo phương pháp Ziegler – Nichols: 65 1.3 Báo cáo thí nghiệm: 67 BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP BIẾN TRẠNG THÁI .69 Thực thí nghiệm .69 1.1 Tìm thơng số hệ xe – lị xo: .69 1.2 Điều khiển vị trí xe 2: 72 1.3 Điều khiển vị trí xe 1: 78 1.4 Báo cáo thí nghiệm: 87 BÀI 1: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG Thực thí nghiệm 1.1 Đáp ứng tần số tốc độ động DC Trong phần thí nghiệm ta khảo sát đáp ứng tần số cho mơ hình bậc động DC với ngõ vào điện áp, ngõ tốc độ động Các bước thí nghiệm: a) Mở file motor_speed_response.mdl b) Cài đặt biên độ sóng sine 7.2, tần số 0.4 rad/s c) Biên dịch chương trình chạy d) Mở scope để xem đáp ứng, xác định tỉ số biên độ tín hiệu ngõ tín hiệu đặt Ac/Ar, xác định độ trễ pha  hai tín hiệu cách đo thời gian t Chú ý: Phải mở Scope trước chạy mơ hình hoặc chạy xong mở Scope, khơng máy tính bị treo e) Ghi lại kết quả vào Bảng Lưu ý: biên độ tín hiệu phải tính cách chia khoảng cách giá trị lớn nhỏ cho giá trị trung bình khơng xác định xác scope f) Lặp lại bước d) e) với tần số lại Bảng 3, biên độ vẫn giữ nguyên 7.2 Bảng 3: Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tần số tốc độ động DC Lần chạy 10 Tần số (rad/s) 0.4 0.6 0.8 10 20 Ac/Ar 67 65 62 59 48 34 26 19 16 Kết mô phỏng: (SCALE =100) Lần 1: Ac/Ar (dB) 36.52 36.26 35.85 35.42 33.62 30.63 28.3 25.58 24.08 16.9 ∆t (s) -0.537 -0.517 -0.6 -0.44 -0.409 -0.242 -0.203 -0.165 -0.138 -0.092  (độ) -12.3 -17.77 -27.5 -25.21 -46.87 -55.46 -69.79 -75.63 -79.07 -105.42 Lần 2: Lần 3: Lần 4: Lần 5: Lần 6: Lần 7: Lần 8: Lần 9: Lần 10: Lần : Lần 4: Lần 5: Lần 6: Lần 7: Lần 8: Lần 9: 1.3 Điều khiển vị trí xe 1: Các bước thí nghiệm: a) Mở file recti_feedback_ctrl1.mdl b) Kf = [0.2 0 0] Cài đặt giá trị đặt cho xe 15mm c) Biên dịch chạy chương trình d) Mở scope để xem đáp ứng, xác định độ vọt lố, thời gian độ sai số xác lập vị trí xe Chú ý: Phải mở Scope trước chạy mơ hình hoặc chạy xong mở Scope, không máy tính bị treo e) Lặp lại bước b) đến d) với giá trị Kf còn lại Bảng Nhận xét ảnh hưởng hệ số Kf1 , Kf2 Kf4 lên chất lượng hệ thống Bảng 6: Bảng giá trị Kf Lần chạy Kf Độ vọt lố (%) Sai số xác lập (mm) Thời gian xác lập (s) [0.2 0 0] 16.04 12.3124 0.1318 [0.5 0 0] 38.66 8.1795 0.3138 [1 0 0] 142.77 6.4047 0.5705 [1.5 0 0] Không xác lập [2 0 0] Không xác lập [1 0.001 0] 140.18 6.3540 0.6765 [1 0.002 0] 144.09 5.5680 0.5068 [1 0.005 0] 127.35 5.5426 0.6382 [1 0.008 0] Không xác lập 10 [1 0.01 0] Không xác lập 11 [1 0 0.01] 77.01 5.8469 0.4985 12 [1 0 0.02] 48.9550 6.5061 0.411 13 [1 0 0.05] 3.37 6.7343 0.2534 14 [1 0 7.1907 0.448 0.1] 15 Lần 1: Lần 2: [1 0 0.2] 3.7424 3.5129 Lần 3: Lần 4: Lần 5: Lần 6: Lần 7: Lần 8: Lần 9: Lần 10: Lần 11: Lần 12: Lần 13: Lần 14: Lần 15: 1.4 Báo cáo thí nghiệm: 1.4.1 Từ bảng số liệu Bảng và Bảng 4, viết phương trình biến trạng thái hệ xe – lị xo theo (3)? m1 0.7 m2 1.3 k1 1186.26 k2 1186.26 b1 4.9932 0 −3389.31 −7.13 912.51 Thay số ta A=[ ]; B=[ 0 912.51 −912.51 −16.66 b2 21.66096 0 ] 1.48 K 1.91838 Dựa vào kết thí nghiệm Mục 1.2, nhận xét ảnh hưởng của hệ số Kf3, Kf4 lên chất lượng hệ thống? Khi ta tăng hệ số Kf3 sai số xác lập giảm nhiều, thời gian xác lập tăng, độ vọt lố tăng → Kf3 giúp cải thiện sai số xác lập hệ thống Khi ta tăng hệ số Kf4 sai số xác lập thời gian xác lập thay đổi không nhiều , độ vọt lố giảm nhiều → Kf4 giúp cải thiện thời gian xác lập độ vọt lố hệ thống Dựa vào kết thí nghiệm Mục 1.3, nhận xét ảnh hưởng của hệ số Kf1, Kf2 và Kf4 lên chất lượng hệ thớng? Khi ta tăng hệ số Kf1 sai số xác lập giảm, thời gian xác lập tăng lên, độ vọt lố tăng nhiều→ Kf1 giúp cải thiện sai số xác lập hệ thống Khi ta tăng hệ số Kf2 độ vọt lố giảm khơng nhiều, sai số xác lập giảm thời gian không thay đổi nhiều→ Kf2 ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống Khi ta tăng hệ số Kf4 độ vọt lố giảm, thời gian xác lập giảm không nhiều sai số xác lập tang → Kf4 giúp cải thiện thời gian xác lập độ vọt lố hệ thống ... Báo cáo nhận xét kết quả thí nghiệm 34 BÀI 3: KHẢO SÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ 39 Thực thí nghiệm .39 1.1 .Điều khiển tốc độ động DC 39 1.2 .Điều khiển vị trí động. .. ảnh thí nghiệm ❖ Điều khiển vận tốc - Khâu P ❖ Điều khiển vận tốc - Khâu PI ❖ Điều khiển vị trí - Khâu P ❖ Điều khiển vị trí - Khâu PI Bảng 4: Đầu vào hàm dốc (Ramp) Thí nghiệm Tiêu chuẩn Điều khiển. .. chuẩn ❖ Điều khiển vận tốc - Khâu P ❖ Điều khiển vận tốc - Khâu PI ❖ Điều khiển vị trí - Khâu P ❖ Điều khiển vị trí - Khâu PI Bảng 6: Đầu vào hàm dốc (Ramp) Thí nghiệm Điều khiển vận tốc Điều khiển