BÁO cáo THÍ NGHIỆM cơ sở điều KHIỂN tự ĐỘNG bi THÍ NGHIỆM 1 KHO sát đc TÍNH ĐỘNG học hệ THỐNG

  ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LỚP: Z3CK - HK221 GVHD: BÙI THANH HUYỀN SINH VIÊN THỰC HIỆN   Lê Trung Phụ 2247577   Hồng Tiến Phong 2247571 TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022   BI THÍ NGHIỆM KHO SÁT ĐC TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG Mục đích Trong thí nghiệm sinh viên khảo sát đăc tính đơng hc ca mơt hệ thng tuyến tính thng qua khảo sát đáp ứng tân s đáp ứng thơi gian ca đi tưng đông c DC Dựa vào kết thu thập đưc từ đáp ứng tân s bao gồm đáp ứng biên đô đáp ứng pha, m hình đơng c DC đưc nhận dạng M hình nhận dạng đưc c sở để thiết kế bơ điều khiển sau  Ngồi ra, thí nghiệm cịn khảo sát đáp ứng nấc để từ suy thơi đô li DC ca đông c DC Mục tiêu sau hồn thành thí nghiệm này:  Biết cách xy dựng m m hình thí nghiệm dng MATLAB Simulink để khảo sát đáp ứng tân s đáp ứng thơi gian ca đi tưng tuyến tính   Nhận dạng đưc m hình đi tưng đông c DC từ đáp ứng tân s đáp ứng thơi gian Chuẩn bị trước thí nghiệm 2.1 Khao sát đăc tính tân sơ củ hệ thơng bậc Bảng 1. Dữ liệu mô phong ch đáp ứng tần số tốc độ động DC  Lân chạy Tân s (rad/s) 0.01 0.025 0.05  Ac /  Ar  3.54  Ac / Ar (dB) 11 -10 -4.6 2.93 9.32 -9 - 14.75 2.735 8.34 -8.9 -27.60 0.075 2.45 7.3 - 8.1 -37.43 0.10 0.25 2.13 6.65 -7.8 -43.2 1.25 0.97 -4.8 -64.82 0.50 0.75 0.64 -3.67 - 3.2 -78.98 0.43 - 8.9 -2.1 -87.32 1.00 0.24 - 11.6 -1.5 -80.53   t ( s)     (đô)       2.2 Khao sát đăc tính tân sơ củ hệ thơng bậc Lân chạy Tân s (rad/s) 0.01 279.3 48.5 -159.5 -91.3 0.025 132.8 42.6 -82.5 -107.2 0.05 62.7 35.7 -41.3 -119.5 0.075 36.6 29.8 -27.3 -128.6 0.10 21.5 27.89 -23.5 -138.7 0.25 4.8 5.52 -12.3 -142.8 0.50 1.7 1.68 -6.7 -167.5 0.75 0.89 0.84 -4.2 -183.2 1.00 0.35 0.5 -2.8 196.7  Ac / Ar   Ac / Ar (dB)   t ( s)   (đơ)         THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 3.1 Đáp ứng tân sô củ tôc độ động DC Bảng 3 Dữ liệu th nghiệm ch đáp ứng tần số tốc độ động DC  Lân chạy Tân s (rad/s)  Ac / Ar   Ac / Ar (dB) 0.4 0.65 -3.667 -1 -22.91 0.6 0.63 -4.01 -0.6 -20.62 0.8 0.621 -4.12 -0.4 -18.33 0.604 -4.37 -0.3 -17.33 0.503 -5.37 -0.25 -28.64 0.369 -8.64 -0.25 -57.29 0.267 -11.88 -0.2 -68.75 8 0.197 -14.1 -0.15 -68.75 10 0.156 -16.16 -0.16 -91.67 10 20 0.017 -22.22 -0.04 -45.45   t ( s)     (đô)   3.2 Đáp ứng tân sô củ vị trí động DC Bảng 4 Dữ liệu th nghiệm ch đáp ứng tần số vị tr động DC  Lân chạy Tân s (rad/s)  Ac / Ar   Ac / Ar (dB) 0.4 8.4 18.4 -2 -45 0.6 5.76 15.2 -1.5 -51.56 0.8 4.32 12.7 -1.25 -57.29 3.45 10.75 -1 -57.29 1.68 4.506 -0.8 -91.67 0.57 -4.8 -0.7 -160.42 0.29 -10.5 -0.5 -171.28 8 0.22 -13.15 -0.4 -183.31 10 0.26 -11.7 -0.3 -171.88 10 20 0.07 -22.4 -0.1 -173.55   t ( s)     (đô)     3.3 Khao sát đáp ứng nấc tôc độ động DC Bảng 5. Dữ liệu th nghiệm ch đáp ứng tốc độ động cơ   DC the thi gian với điện áp đầu và khác Lân chạy Tc đô xác lập (vịng/phút)  K  Điện áp đơng c (V) 7.2 547 0.765 0.354 9.6 768.8 0.811 0.368 12 980 0.825 0.372 14.4 1210 0.867 0.388 16.8 1446 0.876 0.323 Giá trị trung bình 0.828 0.361 7.2V 9.6V        12V   14.4V  16.8V   Báo cáo thí nghiệm 4.1 Từ bảng s liệu Bảng Bảng 4, vẽ biểu đồ đáp ứng tân s tìm đưc (Bode biên đô Bode pha) trương hp, xác định đô li DC s thơi gian ca hệ thng trương hp 5.1 5.2 ? 10   BI THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN HỒI TIP BIN TRẠNG THÁI I MỤC ĐÍCH Hệ thng xe – lò xo bao gồm xe lò xo liên kết ni tiếp 23   Trong thí nghiệm sinh viên xy dựng phưng trình biến trạng thái m tả hệ thng xe – lò xo Sau xy dựng bơ điều khiển hồi tiếp biến trạng thái để điều khiển vị trí ca xe hoăc vị trí ca xe theo giá trị đăt mong mun Dựa vào kết thu thập đưc từ đáp ứng thơi gian, sinh viên tìm đưc thng s ca m hình xe – lị xo như: cứng ca lị xo, hệ s ma sát Sau tìm đưc thng s này, sinh viên xy dựng đưc phưng trình biến trạng thái m tả hệ thng xe – lị xo  Ngồi ra, thí nghiệm cịn giúp sinh viên hiểu rõ ảnh hưởng ca bô điều khiển hồi tiếp biến trạng thái lên chất lưng hệ thng điều khiển Mục tiêu sau hồn thành thí nghiệm này:  Biết cách xy dựng m m hình điều khiển hệ thng xe – lò xo dng phưng pháp điều khiển hồi tiếp biến trạng thái  Biết cách thu thập liệu nhận dạng m hình đi tưng xe – lò xo  Đánh giá đưc chất lưng điều khiển dng phưng pháp điều khiển hồi tiếp biến trạng thái II KT QU THÍ NGHIỆM Tìm thng sơ củ hệ xe –lò xo : - Trong phân này, sinh viên thu thập tín hiệu đâu vào đâu ca hệ thng áp dụng cng thức Mục 2.2 để tìm thng s chưa biết ca hệ xe – lị xo: cứng k 1, k 2 ca lò xo; hệ s ma sát b1, b2 ca xe; hệ s tỉ lệ  K 1.1 Tìm k 1 , b1   Bang : Giá trị k1,b1 24   Lân chạy k 1 (N/m) b1 (N.s/m) 850.9 3.39 836.6 3.41 896.8 3.461 876.2 3.44 871.13 3.47 Trung bình 868.9 3.434 1.2 Tìm k  , b2 Bang : Giá trị k1,b1   Lân chạy  K   B2 (N.s/m) 1.1245 10.35 1.0846 10.025 1.1436 10.54 1.0952 10.08 1.0625 9.63 Trung bình 1.10208 10.125 25   2.1Điều khiển vị trí xe   Bảng 5.2 giá trị K  f  Lân chạy  K  f  Đô vt l Sai s xác lập T/g xác lập   0 0.1 0 0 0.2   0 0.5 0 35.23 12.30 0.25   0  43.45 5.43 0.43   0  x x x   0 10 0 x x x   0 10 0.02 x x x   0 10 0.05 25 0.81 0.51   0 10 0.1 18.5 0.73 0.62   0 10 0.2 5.45 0.3 0.43 26   27   2.2Điều khiển vị trí xe   Bảng 5.3 giá trị K  f  Lân chạy  K  f  Đô vt l Sai s xác lập T/g xác lập   0.2 0 0 14.32 13.8 0.17   0.5 0 0 58.2 9.4 0.43   1 0 0 x x x   1.5 0 0 x x x    0 0 x x x   1 0.001 0 x x x   1 0.002 0 x x x   1 0.005 0 x x x   1 0.008 0 x x x 10   1 0.01 0 x x x 11   1 0 0.01 73.12 4.21 2.1 12   1 0 0.02 40.1 4.95 0.63 13   1 0 0.05 5.85 0.94 14   1 0 0.1 5.23 1.34 15   1 0 0.2 2.53 1.46 28   29   30   31   32   33   34   35   3.Báo cáo thí nghiệm 3.1 Từ bảng s liệu Bảng Bảng 4, viết phưng trình biến trạng thái hệ xe – lị xo theo (3)? Từ bảng s liệu ta có phưng trình biến trạng thái xe – lị xo sau : 36   3.2 Dựa vào kết thí nghiệm 5.2 , nhận xét ảnh hưởng ca hệ s K f3, K f4 lên chất lưng hệ thng ? - Khi tang hệ s K f3 sai s xác lập giảm đô lt v thơi gian đô tang ,hệ thng ổn định Vậy K f3 chỉ cải thiện đưc sai s xác lập lại làm xấu đáp ứng đô ca hệ thng - Khi tằn hệ s K f4 lt v giảm đáng kể , sai s xác lập giảm => hệ s K f4 cải thiện đáp ứng đô sai s xác lập ca hệ thng 3.3 Dựa vào kết mục 5.3 , nhận xét ảnh hưởng ca hệ s K f1 ,K f2 và K f4 lên chất lưng hệ thng ?   - Khi tang hệ s K f1 thì sai s xác lập giảm đô lt v thơi gian đô tng , hệ thng ổn định => K f1 chỉ cải thiện sai s xác lập lại làm xấu đáp ứng đô ca hệ thng - Khi tng hệ s K f2 hệ thng ổn định Khi tng hệ s K F4 đô lt v giảm dân xung ,sai s xác lập thơi gian đô thay đổi nhỏ 37 ... x 11   ? ?1 0 0. 01? ?? 73 .12 4. 21 2 .1 12   ? ?1 0 0.02 40 .1 4.95 0.63 13   ? ?1 0 0.05 5.85 0.94 14   ? ?1 0 0 .1? ?? 5.23 1. 34 15   ? ?1 0 0.2 2.53 1. 46 28   29   30   31   32   33   34   35   3 .Báo cáo thí. .. 3.44 8 71. 13 3.47 Trung bình 868.9 3.434 1. 2 Tìm k  , b2 Bang : Giá trị k1,b1   Lân chạy  K   B2 (N.s/m) 1. 1245 10 .35 1. 0846 10 .025 1. 1436 10 .54 1. 0952 10 .08 1. 0625 9.63 Trung bình 1. 10208 10 .12 5... 8.4 18 .4 -2 -45 0.6 5.76 15 .2 -1. 5 - 51. 56 0.8 4.32 12 .7 -1. 25 -57.29 3.45 10 .75 -1 -57.29 1. 68 4.506 -0.8 - 91. 67 0.57 -4.8 -0.7 -16 0.42 0.29 -10 .5 -0.5 -17 1.28 8 0.22 -13 .15 -0.4 -18 3. 31 10 0.26