11/02/2020 1 Nguyễn Thu Hà Lý thuyết điều khiển tự động 1 Khâu quán tính bậc nhât 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà Lý thuyết điều khiển tự động 2 + Phương trình vi phân T
11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 1 Khâu quán tính bậc nhât + Phương trình vi phân: 𝑑𝑦 T 𝑑𝑡 + y = kx + Hàm truyền đạt: 𝑘 G(s) = 1+𝑇𝑠 ; Trong 𝐺(𝑠) ℒ −1 𝑠 k : hệ số khuếch đại T: số thời gian 𝑇 − 𝑡 + Hàm độ : h(t) = = k(1-𝑒 ) Bài toán ngược: Biết hàm độ h(t), xác định k,T - Hoành độ đường tiệm cận với h(t) t→∞ giá trị k - Kẻ đường tiếp tuyến với h(t) t=0 - Hoành độ điểm A đường tiếp tuyến mà tung độ k tham số T cần tìm Ngồi thời điểm T ta cịn có h(t=T) = k(1-e-1) = 0,632k nên tìm T cách xác định điểm h(t) =0,632k 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 1.Khâu qn tính bậc nhât • Đặc tính tần biên pha: 𝑘 𝑘(1−𝑗𝜔𝑇) 𝑘 𝑘𝑇𝜔 𝐺෨ 𝑗𝜔 = 1+𝑗𝜔𝑇 = (1+𝑗𝜔𝑇)(1−𝑗𝜔𝑇) = 1+𝑇 2𝜔2 - j1+𝑇 2𝜔2 • Đồ thị bode: Khi 1/T L() = 20lgk-20lgT Pha: () = -arctan(T) Khi =0 () = =1/T () = -/4 =∞ () = -/2 + 𝑘𝑇𝜔 1+𝑇 𝜔2 Bode Diagram 20 10 -10 -20 Phase (deg) = 20lg 𝑘2 1+𝑇 𝜔2 2 𝑘 1+𝑇 𝜔2 Magnitude (dB) ෨ Biên độ: L() = 20 lg 𝐺(𝑗𝜔) = 20lg -45 -90 -3 10 -2 -1 10 10 10 Frequency (rad/sec) Ví dụ: 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 2.Khâu tích phân - quán tính bậc nhât + Hàm truyền đạt: 𝑘 G(s) = 𝑠(1+𝑇𝑠) ; Trong k : hệ số khuếch đại T: số thời gian + Hàm độ: h(t) = ℒ −1 𝐺(𝑠) 𝑠 = ℒ −1 𝑘 𝑠 (1+𝑇𝑠) =ℒ −1 Suy h(t) = k 𝑡 − 𝑇(1 − 𝑒 − 𝑇𝑡 𝑠2 𝑇 −𝑠+ 𝑇 𝑇 𝑠+ ) + Bài toán ngược: Xác định k, T từ hàm độ: - Kẻ đường tiệm cận htc(t) với h(t) t = ∞ - Xác định T giao điểm htc(t) với trục hồnh - Xác định góc nghiêng htc(t) với trục hồnh tính k = tan 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động Khâu tích phân - quán tính bậc nhât + Đặc tính tần biên pha: 𝑘 𝑘𝑇 𝑘 𝐺෨ 𝑗𝜔 = 𝑗(1+𝑗𝑇) = − 1+𝑇 2𝜔2 - j(1+𝑇 2𝜔2) + Đồ thị Bode Biên độ : L(𝜔) = 20𝑙𝑔 𝑘𝑇 − 1+𝑇 𝜔2 + Re Im - kT - 1/T - kT/2 -k/2T ∞ 0 𝑘 − (1+𝑇2𝜔2) =20lgk - 20lg - 20lg 𝑇𝜔 + Khi 1/T L() = 20lgk-20lgT-40lg Pha: () = 1() + 2() =-/2 - arctan(T) Khi =0 () = -/2 =1/T () = -3/4 =∞ () = - 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động Khâu tích phân - quán tính bậc n Hàm truyền đạt: 𝑘 G(s) = 𝑠(1+𝑇𝑠)𝑛 ; Trong k : hệ số khuếch đại T: số thời gian 𝐺(𝑠) 𝑠 =ℒ −1 𝑘 𝑠2 Hàm độ: h(t) = ℒ −1 = ℒ −1 − 𝑛𝑇 𝑠 + 𝑘 𝑠 (1+𝑇𝑠)𝑛 𝑛 (𝑛+1−𝑖)𝑇 σ𝑖=1 (1+𝑇𝑠)𝑖 Suy h(t) = k 𝑡 − 𝑛𝑇 + 𝑖−1 𝑒 −𝑇𝑡 𝑛 (𝑛+1−𝑖)𝑡 σ𝑖=1 𝑇 𝑖−2 𝑖−1 ! Bài toán ngược: Xác định tham số k,T n từ hàm độ - Kẻ đường tiệm cận htc(t) với h(t) t = ∞ - Xác định góc nghiêng htc(t) với trục hồnh tính k = tan 𝑇 - Xác định Ttc giao điểm htc(t) với trục hồnh tính T= 𝑛𝑡𝑐 Trường hợp chưa biết bậc n tra bảng sau: n 0,3679 0,2707 11/02/2020 0,224 0,1954 0,1755 0,1606 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 0,149 10 0,1396 0,1318 0,1144 Khâu quán tính bậc hai + Hàm truyền đạt: k G(s) = ; Trong T1>T2 (1+𝑇1𝑠)(1+𝑇2𝑠) k : hệ số khuếch đại T1,T2 : số thời gian + Hàm độ: h(t) = ℒ −1 𝐺(𝑠) 𝑠 𝑇1 𝑒 = k(1 - − 1 𝑡 − 𝑡 𝑇1 −𝑇 𝑒 𝑇2 𝑇1 −𝑇2 ) + Đặc tính tần biên pha: 𝐺෨ 𝑗𝜔 = 𝑘(1−𝑇1 𝑇2 𝜔2 ) (1+𝑇12 𝜔2 )(1+𝑇22 𝜔2 ) 𝑘𝜔(𝑇 +𝑇 ) - j(1+𝑇2 𝜔2)(1+𝑇 𝜔2 ) Re Im k 1/ 𝑇1 𝑇2 - 𝑇 +𝑇 𝑘 𝑇𝑇 ∞ 11/02/2020 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động Khâu qn tính bậc hai Bài tốn ngược: Biết hàm độ h(t), xác định k,T1,T2 Tìm số k theo k=h() Kẻ đường tiếp tuyến htt(t) với h(t) điểm uốn Sau xác định hai tham số a hoành độ giao điểm đường tiếp tuyến với trục thời gian b khoảng thời gian để đường tiếp tuyến từ đến k 𝑎 Lập tỷ số a/b Nếu > 0,103648 bỏ qua 𝑏 𝑎 𝑏 Tìm x thỏa mãn 0