Giáo trình Kỹ thuật điều khiển điện tử (Nghề Cơ điện tử Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI BÙI VĂN CÔNG (Chủ biên) NGUYỄN ANH DŨNG – LƯU HUY HẠNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Nghề: Cơ điện tử Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình nội nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm công tác ngành đào tạo chuyên nghiệp Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019 Chủ biên: Bùi Văn Cơng MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN Chương 1: Điều khiển điều chỉnh 1.1 Điều khiển 1.2 Điều chỉnh 13 Chương 2: Tìm hiểu điều chỉnh 15 2.1 Khái niệm chung 15 2.2 Đặc tính tĩnh 18 Chương 3: Qui tắc để biến đổi sơ đồ luồng tín hiệu 21 3.1 Sự chuẩn hóa đại lượng ngõ vào ngõ 21 3.2 Sơ đồ khối 24 3.3 Đặc tính động 30 Chương 34 Lắp ráp, thí nghiệm ứng dụng điều chỉnh sơ đồ mạch 34 4.1 Bộ tỉ lệ 34 4.2 Bộ tích phân 35 4.3 Bộ vi phân 36 4.4 Bộ PID 47 4.5 Bộ trễ 61 4.6 Bộ trì hoãn 63 Tài liệu tham khảo 66 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN Tên mô đun: Kỹ thuật điều khiển tự động Mã số mô đun: MĐ 29 Thời gian mô đun: 60 (LT: 12giờ; TH/TT/TN/BT/TL: 48 giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN - Vị trí: Mơ đun bố trí học song song mơn học sở, đồng thời học sau mô đun: Điện tử công suất, Truyền động điện, Vi điều khiển… - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử II MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN - Mô tả phương thức điều khiển hở kín - Nêu quan hệ sơ đồ luồng tín hiệu - Trình bày ngun lý cấu tạo, ứng dụng điều chỉnh: P, PI, PD, PID - Chủ động, sáng tạo đảm bảo an tồn q trình học tập III NỘI DUNG MƠ ĐUN Nội dung tổng quát phân bổ thời gian Thời gian TT Tên mô đun Điều khiển điều chỉnh Tổng số Lý thuyết Thực hành/thực tập/thí nghiệm/bài tập/thảo luận Kiểm tra 1.1 Điều khiển 1.2 Điều chỉnh Tìm hiểu điều chỉnh 12 2.1 Khái niệm chung 2.2 Đặc tính tĩnh 2.3 Đặc tính động Qui tắc để biến đổi sơ đồ luồng tín hiệu 14 3.1 Sự chuẩn hóa đại lượng ngõ vào ngõ 3.2 Sơ đồ khối 3.3 Đặc tính động Lắp ráp, thí nghiệm ứng dụng điều chỉnh sơ đồ mạch 28 25 60 12 56 4.1 Bộ tỉ lệ 4.2 Bộ tích phân 4.3 Bộ vi phân 4.4 Bộ PID 4.5 Bộ trễ 4.6 Bộ trì hỗn Cộng Chương 1: Điều khiển điều chỉnh 1.1 Điều khiển Điều khiển học (Cybernetic): Ngành khoa học nghiên cứu trình điều khiển truyền thông hệ thống gọi điều khiển học Tuỳ theo đặc điểm đối tượng nghiên cứu, điều khiển học chia thành: điều khiển học kỹ thuật, điều khiển học kinh tế, điều khiển học sinh học, Trong ngành kể trên, điều khiển học kỹ thuật trùng với tự động học, ngành phát triển Trong tài liệu này, đề cập đến vấn đề điều khiển học kỹ thuật Tín hiệu : Thơng tin hệ thống điều khiển thể tín hiệu Các tín hiệu dịng điện, điện áp, lực, áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, vị trí, vận tốc,… Mỗi phần tử điều khiển nhận tín hiệu vào từ số phần tử hệ thống tạo nên tín hiệu đưa vào phần tử khác Hệ thống giao tiếp với mơi trường bên ngồi thơng qua tín hiệu vào, Thay tên gọi tín hiệu vào, tín hiệu người ta sử dụng khái niệm tác động đáp ứng với nghĩa là: tác động vào hệ thống tín hiệu vào hệ thống có đáp ứng tín hiệu Thơng thường tín hiệu biểu diễn toán học hàm số thời gian Trong sơ đồ hệ thống, tín hiệu vào, thường biểu diễn mũi tên hình 1.1 Hinh1.1 Hệ thống điều khiển đơn giản Điều khiển theo mạch hở: điều khiển theo tác động đặt trước (hay điều khiển theo chương trình), tức nhiệm vụ điều khiển đặc trưng lượng vào x(t) định sẵn trước cấu đặt cấu chương trình, kết điều khiển phụ thuộc vào nhiệm vụ điều khiển Hinh1.2 Sơ đồ khái quát hệ điều khiển theo mạch hở Ưu điểm: Điều khiển theo mạch hở có ưu điểm hệ điều khiển có cấu trúc đợn giản Nhược điểm: độ xác khơng cao khơng thể can thiệp vào kết điều khiển Ứng dụng: phạm vi ứng dụng hạn chế Điều khiển theo nguyên lý mạch kín hay điều khiển có phản hồi q trình điểu khiển sử dụng thông tin qua mạch phản hồi tạo thành mạch vịng kín hệ thống Q trình điều khiển có sử dụng thơng tin kết điều khiển thơng qua mạch phản hồi để tạo tín hiệu (tác động điều khiển) CCĐK, tạo thành mạch vịng kín hệ thống điều khiển, gọi hệ thống điều khiển theo mạch kín hay điều khiển có phản hồi Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển theo mạch kín trình bày hình 1.5 Hệ thống điều khiển theo mạch kín thực chất hệ thống ĐKTĐ, trình điều khiển xảy mà khơng có tham gia trực tiếp người trình điều khiển hoàn toàn thiết bị thực Mạch phản hồi đưa tín hiệu trở lại đầu vào, hình 1.4 mạch phản hồi chính, để phân biệt với mạch phản hồi khác có hệ thống ĐKTĐ, mạch phản hồi phụ hay mạch phản hồi hiệu chỉnh sê xét phần sau sách Mạch phản hồi mạch phản hồi xác định nguyên lý làm việc hệ thống ĐKTĐ Mạch phản hồi sơ đồ hình1.5 mạch phản hồi gián tiếp thực thông qua cấu đo lường cịn có tên gọi phản hồi khác đơn vị, CCĐL tạo tốn tử biến đổi tín hiệu khác Trong thực tế có hệ thống ĐKTĐ, chất vật lý tỷ lệ giống tín hiệu tín hiệu vào, phản hồi hệ phản hồi trực tiếp, có nghiã lượng đưa trực tiếp so sánh với lượng vào không thông qua CCĐL Phản hồi trực tiếp cịn gọi phản hồi đơn vị, tốn tử truyền tín hiệu mạch phản hồi Hình 1.6 trình bày sơ đồ khái quát hệ thống ĐKTĐ mạch kín có phản hồi trực tiếp Hinh1.3 Sơ đồ khối khái quát hệ thống điều khiển theo nguyên lý mạch kín (có phản hồi) Điều khiển tổ chức q trình tiến triển theo quy luật nhằm thực mục đích định Hệ thống điều khiển: tập hợp linh kiện, máy móc theo trình tự cần thiết để thực nhiệm vụ điều khiển gọi hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển trực tiếp điều khiển không trực tiếp Hệ thống điều khiển hệ thống điều khiển trực tiếp hay không trực tiếp Hệ thống điều khiển trực tiếp hệ thống điều khiển khơng có q trình khuếch đại tín hiệu (ở cần hiểu tín hiệu từ cấu đo lường) Tín hiệu từ cấu đo lường trực tiếp tác động lên cấu chấp hành Hệ thống điều khiển không trực tiếp (gián tiếp) hệ thống điều khiển tín hiệu từ cấu đo lường khuếch đại nhờ nguồn lượng bên đưa đến cấu chấp hành hoạt động Hệ thống điều khiển tự động hệ thống mà trình điều khiển thực mà khơng có tham gia trực tiếp Sơ đồ nguyên lý sơ đồ mô tả đến chi tiết phần tử có hệ thống mà qua hiểu tương đối cặn kẽ nguyên lý tác động hệ thống ĐKTĐ Sơ đồ nguyên lý bao gồm sơ đồ nguyên lý chi tiết sơ đồ nguyên lý đơn giản Sơ đồ khối sơ đồ diễn tả phần tử tạo nên hệ thống dạng khối vng riêng biệt, rõ tên gọi khối mối liên hệ khối dạng mũi tên chiều truyền tín hiệu hệ thống Sơ đồ chức sơ đồ khối khối rõ chức mà khối thực hệ thống (như chức đo lường, biến đổi, khuếch đại, hiệu chỉnh, chấp hành, v.v ) Hinh1.4 Sơ đồ khối khái quát hệ thống điều khiển tự động Thiết bị hay cấu điều khiển (CCĐK) gọi điều khiển (controller) tập hợp phần lại hệ thống có nhiệm vụ thực trình điều khiển, tạo tác động điều khiển tác động trực tiếp lên ĐTĐK để bảo đảm trình cần điều khiển xảy theo quy luật mong muốn Đối tượng điều khiển (ĐTĐK) thiết bị kỹ thuật mà xảy q trình cần điều khiển (thí dụ mà cần trì nhiệt độ, mà cần điều khiển toạ độ dao cắt, nó, động mà cần điều chỉnh tốc độ hay góc quay nó, v.v ) VD: lị nhiệt, máy cơng cụ, máy bay cần điều khiển đường bay, anten rađa cần điều khiển góc quay Đối với hệ thống ĐKTĐ đầu vào đầu hệ đầu vào có đặt tín hiệu vào hay lượng vào hệ Các tín hiệu tác động: Tác động nhiễu: tác động gây sai lệch kết qủa điều khiển, tức làm cho kết điều khiển (lượng ra) thay đổi không theo quy luật mong muốn Phân loại: Nhiễu nội (nhiễu bên trong): thay đổi tham số nguồn ni, điện áp… Nhiễu bên ngồi: thay đổi tốc độ gió, áp suất khí tác động lên đối tượng bay, thay đổi nhiệt độ môi trường, nhấp nhô mặt đường tác động lên hệ ổn định tháp pháo xe tăng Các nguyên lý xây dựng hệ thống ĐKTĐ Các hệ thống ĐKTĐ xây dựng nguyên lý sau Hình 1.5 Sơ đồ khái qt hệ thống ĐKTĐ mạch kín có phản hồi trực tiếp (phản hồi đơn vị) Nguyên lý điều khiển theo sai lệch Hệ thống điều khiển theo nguyên lý sai lệch, hay nguyên lý phản hồi leeh tho^’ng` he^ nhờ có mạch phản hồi, hệ thống ln có q trình so sánh thơng tin nhiệm vụ điều khiển (tín hiệu vào) kết điều khiển (tín hiệu ra) hệ Nếu chúng tồn sai lệch CCĐK tạo tín hiệu điều khiển tác động lên ĐTĐK theo hướng để khử bỏ sai lệch Nhờ mà ĐTĐK ln trì quy luật biến đổi mong muốn Ngun lý cịn có tên gọi nguyên lý Polzunov-Watt, theo tên hai nhà kỹ thuật Nga Anh người sáng chế hệ thống ĐCTĐ mực nước tốc độ quay máy nước (thế kỷ XVIII) Nguyên lý điều khiển theo nhiễu loạn hay điều khiển theo nguyên lý bù nhiễu Bản chất nguyên lý điều khiển theo nhiễu (hay nói đầy đủ điều khiển theo nguyên lý bù nhiễu) chỗ: nhiễu đo (thường nhiễu tác động lên ĐTĐK) biến đổi thành tác động điều khiển (thông qua CCĐK) tác động lên ĐTĐK với mục đích bù trừ ảnh hưởng chúng lên kết điều khiển Khi điều khiển theo nguyên lý mục đích đạt tới bù trừ hồn toàn tác động nhiễu định Hệ thống ĐKTĐ trường hợp coi bất biến (khơng phụ thuộc) tác động nhiễu Ngun lý điều khiển theo nhiễu cịn có tên gọi nguyên lý Pônsêlê (tên nhà kỹ thuật Pháp người sử dụng nguyên lý kỹ thuật) Sơ đồ khối khái quát hệ thống ĐKTĐ làm việc theo nguyên lý bù nhiễu trình bày hình 1.8 Hình 1.6 Sơ đồ khái quát hệ thống ĐKTĐtác động theo nguyên lý bù nhiễu VD: Hệ thống điều khiển ổn định đường bay tên lửa phịng khơng với cảm biến đo áp suất khí quyển, đo tốc độ gió, đo gia tốc tải, đo góc xoay tốc độ xoay tên lửa, v.v đưa vào hệ thống điều khiển để ổn định đường bay tên lửa Nhược điểm: bù trừ một vài nhiễu đo được, không ngăn chặn ảnh hưởng nhiễu thứ yếu, khơng đo Ưu điểm: tính bất biến khơng phải tuyệt đối cịn phụ thuộc vào tính ổn định tham số CCĐK ĐTĐK, mức độ xác ổn định tham số mạch bù trừ Ứng dụng: hệ thống ĐKTĐ xây dựng theo nguyên lý bù nhiễu sử dụng cách độc lập Nguyên lý điều khiển hỗn hợp Hình 4.17 Thư viện khối đầu Display Hiển thị Out1 Tín hiệu OUT1 Stop Simulink Ngừng q trình mơ hình hóa lượng vào khác To file Gửi liệu vào file XY graph Hiển thị đồ thi XY tín hiệu cửa đồ thị Matlab Floating Scope Scope Hiển thị tín hiệu q trình mơ hình hóa Terninal To workspace Gửi liệu vào dạng ma trận Các thao tác với khối Click vào khối cần chọn rê chuột sang cửa sổ Untitled nhả chuột Hình 4.18 Cửa sổ Untitled với khối chọn Quan sát cửa sổ tha thấy khối: Sin Wave, Integrator Scope chọn từ cửa Labruary Sounrce, Continuous Sinks 52  Nối khối: Bấm chuột đầu khối trước, giữ rê chuột tới đầu vào khối cần nối, nhả chuột, Simulink tự tạo đường nối mũi tên hướng tín hiệu  Nối đường: Đưa chuột vào vị trí cần nối đồng thời bấm CTRL + bấm chuột rê tới vị trí cần nối, nhả chuột  Thay đổi chiều khối: Click chuột vào khối sau ấn chuột phải  Format  Rotaray Block  chọn quay theo chiều kim đồng hồ Thuận theo chiều kim đồng hồ Ngược theo chiều kim đồng hồ Hình 4.19 Quay khối Dịch chuyển khối mơ hình: Clik chuột kéo rê đến vị trí cần đặt khối Xóa: Click chuột vào khối cần xóa ấn Delete Sao chép: Click chuột vào khối dùng lệnh Copy  di chuyển đến vị trí cần đặt CTRL +V Xóa đường: Click chuột vào đường ấn Delete Nhập tham số cho khối: Click chuột vào khối  thay đổi tham số  OK Các khối SIMULINK đặt sẵn đại lượng đầu vào, thay đổi tham số hệ thông tự động điều chỉnh lại tham số 53 Đặt tên cho khối: Click chuột vào tên khối đặt lại tên cho khối Chú ý: tên khối phải khác nhau, giống SIMULINK báo lỗi Chạy sơ đồ mô phỏng: Trên cửa sổ Untitled ấn ► sau click vào Scope để quan sát trạng thái tín hiệu đầu Hình 4.20 Thay đổi tham số Save: vào File  Save as  Lưu tên mdl VÍ DỤ: Giả sử xây dựng mơ hình toán để khâu bậc hàm truyền sau: x ( s) K W( s)  r  xv ( s) Ts  Sơ đồ cấu trúc có dạng: Hình 4.21 Sơ đồ cấu trúc Sơ đồ cấu trúc ví dụ với giá trị hàm bao gồm: 54 1(t) = constan = 4, K = 5, T = 2s Phân tích sơ đồ cấu trúc ta cần có khối hệ thống: Khối mơ tả tín hiệu đầu vào: 1(t) = constan = Khối mơ tả hàm truyền K Ts+1 Khối hiển thị tín hiệu đầu Các bước thực hiện: Bước 1: Mở cửa sổ Simulink chọn New Bước 2: Lấy khối tín hiệu vào, khối hàm truyền khối tín hiệu tương ứng thư viện Labruary Sounrce, Continous Sinks tương ứng cách kéo, rê chuột thả vào cửa sổ Unitled Mở khối sounrce chọn khối Constan Mở khối Continous chọn khốn Transfer Fcn Mở khối Sinks chọn Scope Bước 3: Thực nối khối Nháy chuột vào vị trí đầu khối constan vừa giữ chuột vừa rê đến đầu vào khối Transfer Fcn, nhả chuột SIMULINK tự tạo đường nối mũi tên theo hướng từ khối Constan đến đến khối Transfer Fcn Tương tự ta nối khối Transfer Fcn hiển thị Scope Hình 4.22 Sơ đồ mơ hình hóa chưa cài đặt tham số 55 Bước 4: Thực đặt tham số chi khối Đối với khối constan, Click chuột vào khối constan xuất hộp thoại khối, đặt lại tham số ấn Apply  OK, hệ thống tự động hiệu chỉnh Hình 1:Cài đặt tham số cho khối Constan Đặt tham số cho khố Transfer Fcn: Click chuột vào biểu tượng khối thấy xuất mà hình hội thoại sau: Hình 4.23 Cài đặt tham số cho khối Transfer Fcn 56 ta s+1 biểu diễn dạng Vector viết s+1 theo chiều giảm dần số mũ s để biểu diễn hàm truyền Numerator coefficents biểu diễn tham số tử số, Denominator tolerance biểu diễn mẫu số Mặc định ban đầu tử số [1], mẫu số [1 1] Do để đặt lại tham số cho hàm tử [5] mẫu [2 1] Kết thúc click truyền Transfer Fcn có dạng 2s+1 chuột vào Apply OK Trong khối Transfer Fcn khối Bước 5: Đổi tên Vào Save as gõ tên Vidu1.mdl Chú ý: Khi đặt tên cho file khơng sử dụng phím Space Bước 6: Cho hệ thống làm việc , quan sát kết chạy mô phỏng: Vào biểu tương scope vào quan sát đặt tính đầu hệ thống Bước 7: Nhận xét đánh giá Phương pháp mơ hình hóa hệ thống Để mơ hình hóa hệ thống điều chỉnh tự động, có số phương pháp khác nhau thường sử dụng 02 phương pháp: Phương pháp 1: Dựa vào sơ đồ cấu trúc hệ thống Phương pháp 2: Dựa vào phương trình trạng thái Ưu điểm phương pháp sử dụng khối thư viện Simulink Matlab để m ô nút, khâu động học điển hình, tạo tín hiệu thể rõ ảnh hưởng khâu chất lượng hệ thống trình điều chỉnh Ưu điểm phương pháp dựa vào việc chuyển phương trình hàm truyền vào – thành phương trình trạng thái, từ xây dựng sơ đồ cấu trúc vector mơ hình hóa phương trình trạng thái Giải phương trình trạng thái ta nhận đại lượng cần điều chỉnh hàm trạng thái hệ thống Ví dụ mơ hình hệ thống điều chỉnh tự động giả sử hệ có cấu trúc hình sau: Sơ đồ cấu trúc ví dụ 2.1 57 với hệ số K1 = 5; K2 = 1, K3 = 5, T2 = 0.5s ta có hệ thống có mơ hình hóa sau: Hình 21:mơ hình hóa hệ thơng ví dụ 2.1 Phản ứng đầu hệ thống Hình 4.24 kết hiển thị hình scope Xây dựng chương trịn dưạ vào phương trình trạng thái >> w1=tf(5); % Hàm truyền thứ W1 Transfer function:5 >> w2=tf([1],[1 1]) ; % Hàm truyền thứ W2 Transfer function: s+1 >> w3=tf(4) ; % Hàm truyền thứ W3 Transfer function:4 >> w4=tf([1],[1 0]) ; % Hàm truyền thứ W4 Transfer function:1 -s >> w=w1*w2*w3*w4;% Hàm truyền tổng hàm truyền mắc nối tiếp với 58 Transfer function: 20 s^2 + s >> wk=feedback(w,1);% Tính hàm truyền phản hồi hệ thống Transfer function:20 -s^2 + s + 20 >> step(wk) >> Step Response 1.8 1.6 1.4 Amplitude 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 Time (seconds) Hình 2.1 Tín hiệu đầu Xây dựng đặt tính biên độ Logarit đặc tính tần số pha Logarit khâu 20 hàm số truyền Wk ( s)  để vẽ đặc tính tần số Logarit khâu ta sử s  s  20 dụng hàm bode Cấu trúc lệnh: Bode(num,dem)trong hình soạn thảo Matlab ta thực sau: >> num=20; % khai báo tử số 59 num = 20 >> den=[1 20] % khai báo mẫu số den = 1 20 >> wk=tf(num,den); % Hàm truyền Transfer function: 20 -s^2 + s + 20 >> bode(num, den); %vẽ đặc tính tần số pha Logarit Bode Diagram 20 10 Magnitude (dB) -10 -20 -30 -40 -50 -60 Phase (deg) -45 -90 -135 -180 -1 10 10 10 10 Frequency (rad/s) Hình 4.25 Đặc tính tần số biên độ Logarit Đối với tốn có nhiều khâu mắc song song nối tiếp ta cần chuyển hàm truyền tương đương vẽ đặc tính tính tần số biên độ pha Logarit hệ thống 60 Nyquist Diagram Imaginary Axis -1 -2 -3 -4 -5 -3 -2 -1 Real Axis Hình 4.26 Đặc tính tần số biên độ pha Một số hàm Matlab dùng để khảo sát hệ thống: Đáp ứng xung Impulse Đáp ứng nấc Step Biểu đồ Bode Bode Biểu đồ Nyquist Nyquist Khảo sát đặc tính động Ltiview 4.5 Bộ trễ Mơ hình hóa khâu qn trinh Thay đổi thơng số K, T để thấy ảnh hưởng đặc tính độ cho trường hợp: Trường hợp K T Trường hợp 1: 0.5 Trường hợp 2: 0.2 Mơ hình hóa khâu qn tính bậc Mơ hình hóa khâu qn tính theo sơ đồ hình sau: 61 Hình 4.27 mơ hình hóa khâu dao động bậc Hình 4.28 Mơ hình hóa khâu qn trính bậc với tham số trường hợp Thay đổi thông số tương ứng theo trường hợp để thấy ảnh hưởng chúng đặc tính độ Trường hợp K T  Trường hợp 1: 10 0.5s 0.4 Trường hợp 2: 10 0.5s Trường hợp 10 0.5s Xây dựng đặc tính độ h(t) đặ tính biên độ pha tần số chúng Xây dựng đặc tính biên độ pha – tần số cho khâu quán tính khâu bậc nêu Hoàn thiện báo cáo theo mẫu: Các bước thực hiện: Bước 1: Khởi động phần mềm, mở cửa sổ Simulink chọn New Bước 2: Lấy khối tín hiệu tương ứng theo sơ đồ mơ hình hóa cách vào khối thư viện tương ứng, kéo, rê chuột thả vào cửa sổ Unitled Bước 3: Thực nối khối Bước 4: Thực đặt tham số chi khối 62 Đặt tham số: Click chuột vào khối cần đặt tham số xuất cửa sổ hộp thoại khối đó, đặt lại tham số ấn OK, Simulink tự động điều chỉnh tham số Đặt thời gian cho q trình mơ phỏng: Vào menu Simulation chọn Parameters xuất cửa sổ SIMULINK CONTROL PANEL, gõ vào START TIME STOP TIME giá trị thời gian quan sát  OK Bước 5: Đổi tên Chú ý: Khi đặt tên cho file khơng sử dụng phím Space Bước 6: Cho hệ thống làm việc , quan sát kết chạy mô phỏng: Vào biểu tương scope vào quan sát đặt tính đầu hệ thống 4.6 Bộ trì hỗn Lập sơ đồ mơ hình hóa cho hai trường hợp khâu mắc nối tiếp mắc song song Xây dựng mơ hình hóa cho trường hợp cụ thể Vẽ đặc tính độ h(t) mắc nối tiếp mắc song song Hình 4.29 Sơ đồ cấu trúc hai khâu mắc nối tiếp Hình 4.30 Sơ đồ cấu trúc hai khâu mắc song song Khi khâu mắc nối tiêp 63 Trường hợp Trường hợp 0.4s  W2 ( s )  0.8s  W1 ( s )  0.5s  W2 ( s )  0.8s  W1 ( s )  Khi khâu mắc song song Trường hợp Trường hợp W3 ( s )  0.4s  W4 ( s )  0.8s  * 0.8 * 0.5s  0.4s  W4 ( s )  0.8s  W3 ( s )  Xác định hàm số truyền tương đương hai khâu mắc nối tiếp mắc song song trường hợp Vẽ đặc tính tần số biên độ pha – loga cho trường hợp mắc nối tiếp mắc song song Khảo sát tính ổn định hệ thống Hình 4.31 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Hãy lập mô hình hóa, chạy sơ đồ để lấy kết Xác định đặc trưng Tqđ, h , n, độ điều chỉnh  (%) Nhận xét tính ổn định hệ thống cho hệ thống điều chỉnh tự động có sơ đồ cấu trúc sau Hình 4.32 Sơ đồ cấu trúc hệ thố ng tự động điều chỉnh 64 Các thông số: K T(s) 10 0.06 0.104 0.03 6.3 0.134 35.6 0.143 0.027 0.53 Lập sơ đồ mơ hình hóa hệ thống Xét trường hợp sau: Trường hợp 1: Khi chưa sử dụng khâu hiệu chỉnh Hình 4.33 Khi khâu hiệu chỉnh nối tiếp Hình 4.34 Khi có khâu phản hồi phụ Hình 4.35 Khi sử dụng khâu hiệu chỉnh 65 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Ngọc Cẩn - Điều khiển tự động -Trường ĐHSPKT 1985 [2] Phạm Đắp - Điều khiển tự động lĩnh vực khí, NXB Giáo dục 1998 [3] Nguyễn Hồng Thái -Phần tử tự động hệ thống điện, NXB KH&KT, Hà nội 1998 [4].Nguyễn Thị Phương Hà - Điều khiển tự động- NXB KH & KT, Hà nội 1996 [5].Nguyễn Ngọc Phương - Điều khiển tự động – Tập -Trường ĐHSPKT 2000 [6].Nguyễn văn Mạnh – Giáo trình điều khiển tự động - Trung tâm Việt – Đức – ĐHSPKT TP HCM 2005 [7] Dịch từ tiếng Anh-Kỹ thuật điều khiển - NXB Lao động – Xã hội - 2002 66 ... nghiên cứu trình điều khiển truyền thơng hệ thống gọi điều khiển học Tuỳ theo đặc điểm đối tượng nghiên cứu, điều khiển học chia thành: điều khiển học kỹ thuật, điều khiển học kinh tế, điều khiển. .. thống điều khiển Hệ thống điều khiển trực tiếp điều khiển không trực tiếp Hệ thống điều khiển hệ thống điều khiển trực tiếp hay không trực tiếp Hệ thống điều khiển trực tiếp hệ thống điều khiển khơng... thực trình điều khiển hạn chế tác động nhiễu lại Các nguyên lý điều khiển gọi hệ thống ĐKTĐ kinh điển Một số nguyên lý điều khiển mới: điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững, nguyên lý điều khiển