i toán thi t k h th ngế ế ệ ố ộ à Cho m t dây chuy n công ngh (Process = System+Signal) v i d toán ti mộ ề ệ ớ ự ề n ng, kinh phí xác nh cùng v i ch tiêu ch t l ng s n ph m cho tr c. Yêuă đị ớ ỉ ấ ượ ả ẩ ướ c u Thi t k h th ng i u khi n t ng cho dây chuy n m b o ch t l ngầ ế ế ệ ố đ ề ể ự độ ề đả ả ấ ượ s n ph m t c nh ng yêu c u t ra.ả ẩ đạ đượ ữ ầ đặ ươ ướ ả ế ừ ộ à ầ ấ ằ ả ế ư đượ ắ đầ ừ ướ ộ à ừ đ đư !đượ ộ ệ ố đ ề ể để ể ế ế ệ à " # ạ ỏ ế ệ ố ỏ ả ữ ỉ đặ đ đế $ % & ế ế ự ệ ố ự ế ế đạ ầ ạ "' # đ ạ để ộ ệ đ Ư ự ế ả ế & à ạ ử ệ ệ ố ự ế ệ ũ đạ ấ ượ ầ ớ & & & ế à ắ đặ ệ ố ượ ạ ả ạ ế ế ệ ố & "đế ạ đượ ệ ố ự đạ ấ ượ ư ố ườ để ế ế đượ ộ ệ ố đ ề ể ự độ ự ! & !ả ấ ấ ề ờ à ứ đặ ệ à đ ạ ạ ỏ à "(ử ệ để đổ ố ằ đạ đượ ữ ầ ệ !! ! & ậ ấ đề đặ à ả ế ế đượ ữ ệ ố ạ ổ đị ) * à ự ế + ệ ố ,-, . ả ự ế + ỏ / /ả 0à #0 /- #0ả $ & 1 để ả ă ử ụ ạ ườ ợ ầ ế đ ề đ ẽ ả "ấ ề ứ ế ế ế ạ ướ để ế ế ộ ệ ố đ ề ể ự độ ư 2B c 1ướ :ệ ! & $ ệ ụ ủ ướ à à ả đị đượ đặ đ ể ủ ệ ố ừ ! ầ ệ đặ ồ ệ 3 & /'40"ệ ừ ệ ố ớ 35 /647444&0 đị ệ ủ đạ đ ể đặ ủ ệ /'40"ố - B c 2ướ :+ ệ ố - & $ ế ả ủ ướ à à ả đị đượ ọ ệ ố để ự ệ đ ề đ ả 35 "đị ọ ệ 3+ & "ả ọ ế ữ ệ $ Để đị ọ ươ 8 &9 ươ ế +:$ ;đị đượ ệ ằ ươ à ả ế &<2$ "- ẩ đố ượ ứ đ ả ệ & ố à + ! ả ệ ố ề ờ ươ ủ ! &< "ậ ặ ậ ạ ủ ế ố ạ đố ượ + = ả ệ ố ề ầ ố à ề đạ ể ệ ệ ! ! "ữ đầ ớ đầ à ằ đặ ầ ố 8 ươ ự ệ > $ ! à ươ đị ệ ố đ đạ ệ à "? $ ủ đố ượ ớ ươ à ầ ả ế ẩ & & "(đố ượ ư ạ ả đố ượ ự để ế à ậ ố ệ $ để đị ủ ệ đ & 5 /0Ướ ượ đị ệ ố ơ ở à độ 4 "đặ ầ ố ủ đố ượ = +/@A'0 B/0"ậ ạ ệ ố ơ ở ệ ạ ? & ! ! ệ ử ụ ươ à à ụ ộ à ự ế ữ ề ệ # ; & Cố ế ệ ữ đố ượ à đ ế ấ đơ ả ấ à &9 %! & ươ ế ớ đố ượ ạ ộ ả ử ụ ươ D! "ự ệ ĩ ẽ ố à ấ ề ờ ơ E FC C ử ụ ươ à ố ũ ả đượ ệ ! ! $ ! ố ớ ỉ đơ ả đầ đủ à để ụ ụ 4 "ướ ế ủ ế ế ' $ "ơ đồ ự ệ ố - B c 3ướ : & ế ế ậ đ ề ể G %/0 H/0 & ậ ữ ệ ự ệ 5 &9 & ử ữ ệ 4I'43'& /= 0ệ ố ự ( 1ấ 5 đị ố - ể ự ủ +4I+'43 + '& /0 /0 Đạ - đạ ! ! & ỳ ộ à ệ ố ừ đượ à ế đị ọ ậ đ ề "(& ể ợ ậ đ ề ể à ườ ử ụ 3> AFAF"ậ đ ề ể đ ể 3> "ậ đ ề ể ạ ả ồ ạ ộ ạ 3 Đ ề ể ế 2J /'&(&0"Đ ề ể ượ 2J $"Đ ề ể ế 2J .4&"Đ ề ể à 3 "Đ ề ể ố ư 3 "Đ ề ể - B c 4ướ :. ả ỹ ậ > 1 ! 1 ự ọ ấ ầ ứ ầ ề à ấ đ ề ể ủ ệ ố 2( 1 ấ đ ề ể ậ 3. & "ả ế à ộ ậ đ ề ể ệ ố 3 "Đ ứ ờ ự 3 &9 ! "ả ợ ế ị ấ à à ế ị ả ế ủ ệ 3? &9 "ị đị ủ ế ị ườ 2( 1ấ 3! @4&7F"ề ế ị đ ề ể ạ ườ ử ụ 3? ! &9"à ế ị ề đị 2> 1 &ự ọ ấ ầ ứ ủ ệ đ ề ể ọ ế ị đ ề ể ể à !$ &9! >( A( ử đ ề ể ế ầ ệ ệ đ ề ể F('… - B c 5ướ : ế ế ầ ề đ ề ể * ồ ướ 3 "ế ế ầ ề đ ề ể ầ ề à đặ ế ị đ ề ể 3 ! / '(FK0"ế ế ầ ề đ ề ể à ệ ố ệ ! & & Để ế ầ ề ướ ả ậ ư đồ ươ đ ề ể ệ ố & $ &9! & D& ầ ề à ằ ễ ử ế ỏ ồ ạ "à ộ ầ ề đ ề ể - B c 6ướ :> ắ đặ ệ ố à đặ ầ ề đ ề ể 3 1 & ! & "( ừ ấ ầ ứ ự ọ à ế ị để ắ đặ ệ ố à "đặ ầ ề đ ề ể ầ ế ệ ố 3( ! & ! "ạ ư à ỉ đị ố để ệ đạ đượ đ ể à ệ ủ ệ ố & % ế ệ ố đạ ỉ ấ ượ đề ể ướ ế ! L & "đạ ả ề ướ để ế ế ạ ệ ố - B c 7ướ :? & ế à ệ ướ ẫ ử ụ & D ! C Đ à ướ ầ ọ ế ằ ệ ố đ ề ể ! ố ệ đạ đế đ ư ườ ử ụ ế ậ à ử ụ đ & "(!! ũ ỉ à ộ ệ ố ỏ đ ậ ướ à ệ ố đố L ! & "-ả ế à ệ ử ụ ủ ệ ố ầ ề ũ ư ầ ứ ! % "ỉ ậ ả ệ ả ả ưỡ ệ ố & đ à ả ướ ơ ả ủ ế ế ộ ệ ố đ ề ể đ ề ể ự độ ự Ch ng Iươ Xây d ng mô hình toán h c cho đ i t ng đi u khi nự ọ ố ượ ề ể I. t v n :Đặ ấ đề Để ế ế ộ ệ ố đ ề ể ướ ế ả ế ệ ố đố & """+ ượ ầ đượ đ ề ể à đặ ư ế à à đặ đ ể à "(!! 5 đượ ể ệ ủ đố ượ đ ậ ự & & ọ đố ượ à ướ à đầ ấ ọ ế ế ệ "ố + & & ! ọ à ứ ể ễ ạ ữ ể ế ủ ề ệ ố ộ ! ! D ọ ằ ụ ụ ụ đ ỏ à ổ ợ đ ề "5 & ể ệ ố ự ọ ủ đố ượ ể đơ ả à đ & ươ ọ ả ệ ữ đầ ủ đố ượ à đạ & ! ! & "ượ ầ đ ề ể ớ đầ à à ệ đ ề ể + ! ộ ụ đơ ả ư /0 ể đ ề ể ố độ ộ độ ơ à ế ố ệ ữ ố độ độ ơ ụ ộ ư ! ế à đố ớ ệ đ ề & /0 % /0 & ể à đ ệ ặ đ ệ à ế "ọ ủ đố ượ = $ ệ ươ ơ ả để ự ọ đố ượ & &9 ! "đ ề ể à ươ ế à ươ ự ệ 2 &9 & & ! ươ ế à ươ ế ậ ự ệ ậ &9 $ ọ ẩ đố ượ ệ à đượ ả ướ ạ " $ ươ ọ Để ự đượ ọ đố ượ ằ % ;! &9 ươ à đ ỏ ả ế ề ữ ễ đố !! ượ ư ế à đ ề à ự ế ấ đượ ậ ươ ! ! & à ỉ ụ đượ ộ à đố ượ đ ể ư độ ơ ủ ự MN…ạ 2 > $ ươ ự ệ à ươ ự ọ đố ! ượ ệ à ừ đ ố ệ ữ & " ;đạ ượ ầ ế ươ à ử ụ ườ ợ ế ! &9$ ! ề ẩ đố ượ ư ế à ể ế ề đố $ "* ượ ư đủ để ể ự đượ ủ đố ượ đ ằ đ ! ! ! & ! ệ à à ệ ẽ đườ đặ à ầ ế ồ ! & 1!ớ ớ ợ ẵ ừ đ đư đượ ộ ầ đ ề & ! & "đố ượ ệ ữ đố ượ ự à đượ à ỏ ấ % & "ươ à đượ ọ à ươ ậ ạ ệ ố O ? & ! Cệ ự ọ ươ ỉ ụ ộ à đố ượ đ ề ể ! ! % ! ớ ữ ể ế ủ ề đố ượ à ụ ộ ả à ấ ! ệ ố ự ệ ằ ươ ự ệ ầ ả ế ị : P &"FC …đ đạ ệ ẽ ă ự ệ ằ ươ C $! à ố ũ ả đượ đủ ề đố ượ để ! "ụ ụ đ ạ ế ế II. các ph ng pháp nh n d ng c b nươ ậ ạ ơ ả : ! $4 Đố ớ ệ ố ỹ ậ đố ượ đ ầ ư ộ ố C ! $ệ à ) /0$ E /0 $… /0! à ệ ) /0 E /0 … /0 + ! ọ à ầ ả ế ố ệ ữ ệ ớ ! ! $ ệ à ế ệ à ẽ đị đượ ệ "ủ đố ượ 1. Ph ng pháp lý thuy t:ươ ế a. Mô t i t ng trong mi n th i gian:ả đố ượ ề ờ ( ươ để ả đố ượ ề ờ 2 !"ươ ả ằ ươ 2 "ươ ả ằ ạ + !ả ằ ươ & ! ! Đ à ươ ả ệ ế đầ ớ ế đầ à ủ đố ! ượ ươ ậ xb dt dx b dt xd b dt xd by dt dy a dt yd a dt yd a mm m m m m n n n n n ++++=++++ − − − − − − 1 1 1 101 1 1 10 đ $& ! "à ệ đầ à & "à ệ đầ Q … 2) Q … & $ à ố đượ đị ừ ươ ọ ủ "đố ượ ► M t ví d tiêu bi u:ộ ụ ể 5 & ự ọ đố ượ à ộ độ ơ & " đ ệ ộ ề ừ độ ậ Độ ơ đượ đ ề ể ắ đ ề ! ! & & ể đ ệ ầ ứ ớ ệ à à đ ệ ầ ứ ệ à ố độ R Đố ượ ST4 $ ) /0 ) /0 $ E /0 E /0 $ /0 /0 3 U V - 6 7 W + U " $ ủ độ ơ Để ự đượ độ ơ ả ừ ! &9$ & ươ ả ậ ẩ đ à ươ đ ệ ! X4 "' ầ ứ à ươ độ ơ ơ đồ ư S nguyên lý ng c i nơ đồ độ ơ đ ệ m t chi u kích t c l p.ộ ề ừ độ ậ ươ đ ệ ầ ứ UI"63>"Y34 đ 4 I "ψ "ω "ấ đ ệ độ độ ơ ả 6>& ! "à đ ệ ở ổ à đ ệ ủ ạ 4 ươ độ ơ + 2+ I "ψ " 2"ωIZ"ωY ? ớ + & 4 "à ụ độ ơ + & 4 "à ả ủ độ ơ Z& 4 "à ủ ụ ả ! ừ ươ ế đổ à đượ ω ωω 21 2 2 0 a dt d a dt d au u ++= đ ; . . 0 mm k LJ a ψ = ; . . 1 mm k RJLb a ψ + = ; . 2 mm mm k kRb a ψ ψ + = & ! /Đ à ươ ả ệ ữ ệ à 0! /à ệ ω0 "ầ & !ượ đ ể ủ ươ à à ả ả ằ ươ ! !ậ để đượ đầ ệ à ả đ ả ươ ! " ậ ừ đượ Đ ề đ ẽ ấ ự ệ ế ươ ủ ậ để ă ử ụ ươ ả ằ ạ " + ả ằ ạ & ! Ư đ ể ủ ươ à à ả ả đố ượ ằ ươ ! ! ậ ể ễ đố ượ ằ ộ ệ ươ ậ ộ ạ uDCxy uBxAx . . += += đ $I/$ ) $ E $… 0& !4 "à ạ I/ ) E … 0& !4 "à ệ [ K*(F& \ "à ệ ố ► Trong ví d v i ng c m t chi u trên:ụ ớ độ ơ ộ ề !ế ừ ươ ω ωω 21 2 2 0 a dt d a dt d au u ++= đặ ế ạ = −−== == = 1 1221 0 . 2 2 . 1 . 1 ) ( 1 xy xaxau a x xx x u ω ω ω ! à ệ đặ )Y Q I Q ] ) Y Q I ) ] E Y Q I E ] ệ = +−−= = 1 02112 . 2 2 . 1 xy ubxaxax xx u IJ [ ] = + −− = 2 1 02 1 12 . 2 . 1 .01 . 0 . 10 x x y u bx x aa x x ừ đ đượ ậ ệ ố −− = 12 10 aa A = 0 0 b B = 0 1 C [ ] 0=D ' # ! đ ậ ệ ố ế đầ à ẽ đượ đầ ệ # % $ ươ đ ở à ậ ệ ố ể đị đượ ! "đ ề ể à đượ ủ ệ ố b. Mô t i t ng mi n t n s :ả đố ượ ở ề ầ ố + ả ằ à ề đạ = & ^ ! ! à ề đạ ủ ệ ố à ố ữ ệ ớ ệ à ủ ệ ố 4 >&4 "đ đượ ể ễ ế đổ đ ề ệ đầ ệ _ ?! !ậ để đượ à ề đạ ủ ệ ố ừ ươ C >&4 đượ ủ đố ượ ế đổ để ể ề ầ ố ừ đ ẽ đượ à ề đạ ủ đố `a nn nn mm mm asasasa bsbsbsb sX sY sW ++++ ++++ == − − − − )( )( )( 1 1 10 1 1 10 đ b/0 >&4 "ả ủ ệ 5/0 >&4 ! "ả ủ ệ à & >&4"à ử ? à ≥" ► Ví d v i ng c m t chi u trên:ụ ớ độ ơ ộ ề !ừ ươ ω ωω 21 2 2 0 a dt d a dt d au u ++= >&4ể ề ầ ố ằ ế đổ U/0I Q " E "ω/03 ) ""ω/03 E "ω/0 ừ đ 2 012 1 )( )( )( sasaa sU s sW ++ == ω & $ "đ à à ề đạ ủ độ ơ ộ ề à ầ ả ự + ả ằ đặ ầ ố >&4ITừ à ề đạ ử ω ẽ )(.)( ).( ).().( ).( ).().( )( )( )( 1 1 10 1 1 10 ωϕω ωωω ωωω ω ω ω jA ajajaja bjbjbjb jX jY jW nn nn mm mm += ++++ ++++ == − − − − đ K/ω0& "à đặ ầ ố độ ϕ/ω0& "à đặ ầ ố ườ ườ ể ễ đặ ầ ủ đố ượ ạ à KIEQ"&K/ω0! à ϕIEQ"&ϕ/ω0" ► Ví d v i ng c trên:ụ ớ độ ơ c ITừ à đạ ω )(.)( ).().( 1 )( )( )( 2 012 ωϕω ωω ω ωω ω jA jajaa jU j jW += ++ == * KIEQ"&K/ể ễ à ω0 đượ đườ đặ ầ ố d EQ"&K/ω0 - 2EQ*Y4 2LQ*Y4 ω ) ω E &ω 2. Ph ng pháp th c nghi m:ươ ự ệ a. Xây d ng mô hình d a trên h m quá h(t):ự ự à độ & $ /0 Đ à ươ ự đố ượ à độ ủ "= & đố ượ đ à độ à ộ đườ đặ ế ả ứ ủ đố ượ ! ! & $I)/0" /0đố ớ đầ à à à ả ậ Để đượ đườ đặ độ ! & & ủ đố ượ đặ ệ à à à ả ậ đồ ờ ụ đ ệ ! ! /0"à ừ đ ẽ đượ đườ đặ độ $ Đố ượ đượ ự ằ ươ à ồ 2 Đố ượ ự ằ - đ à ề ủ đố ượ ạ Ts dtdt esWKsW − = ).(.)( 0 đ nn nn mm mm asasasa bsbsbsb sW ++++ ++++ = − − − − )( 1 1 10 1 1 10 0 /)Y0" à ề ủ đố ượ ứ Đố ượ à "ẽ ự độ đ đế ị ổ đị ộ ả ờ độ ấ đị 2 Đố ượ ự ằ = à ề ủ đố ượ ạ Ts dtdt esWKsW − = ).(.)( 0 ! ớ ) ( )( 1 1 10 1 1 10 0 nn nnl mm mm asasasas bsbsbsb sW ++++ ++++ = − − − − & ế đố ượ ự ằ à à ề ứ " $ ! Để ự đố ượ ằ ươ à ả ự à đườ đặ độ ủ ộ ố ơ ả + đố ượ ể PT1 / 0ậ ấ )Q [...]... Wđk(s) u Wđt(s) y(t) 20 Bộ iu khin c thit k sao cho vic loi b c cỏc yu t nh hng xu n cht lng ca h thng l ln nht Cú nhiu cỏch thit k bộ iu khin t c cỏc ch tiờu thụng s trờn, tuy nhiờn cỏc phng phỏp ny l i ph thu c nhiu vo i tng c iu khin ca h thng Trong ú phng phỏp thit k bộ iu khin PID hay c s dng vỡ nú n gin c v cu trỳc l n nguyờn lý lm vic II Phn thit k bộ iu khin: 1 Thit k bộ iu khin bng phng phỏp... toỏn: Thit k bộ iu khin m bo cỏc yờu cu sau õy: + max < 10% + St = 0 khi ym = t.1(t ) +Thi gian quỏ ngn - Xõy dng bộ iu khin ng dng phng phỏp ti u i xng: Ta ng dng phng phỏp ti u i xng a hm truyn h h v dng chớnh tc: Wh ( s ) = Wdk ( s)Wdt ( s ) = K o (1 + Ti s) TTo s 2 (1 + T s) i (1) Ta chn bộ iu khin l b PID cú hm truyn: k (1 + Ti s )(1 + TD s ) Wdk = p Ti s Ba tham s Ti , TD , k p ca bộ iu khin... - Thit k bộ iu khin bự nh hng ca nhiu t tớn hiu ch o: Trc ht ta thit k bộ iu khin cho i tng s dng phng phỏp hng s thi gian tng ca Kuhn.T hm truyn ca i tng: G(s) = Ta cú: 0.2 (1 + 0.1s )(1 + 0.2 s) K dt = 0.2 T = 0.2 + 0.1 = 0.3 Ta thit k bộ iu khin theo lut PI: 1 1 = = 2.5 2 K dt 0.4 T 0.3 TI = = = 0.15 2 2 Kp = Suy ra: 35 Wdk ( s) = K p (1 + 1 1 1 ) = 2.5(1 + ) = 2.5 + TI s 0.15s 0.06 s Bộ iu khin... mun v xõy dng c bộ iu khi n cho h thng Nu h thng khụng n nh hoc n nh vi cht lng kộm thỡ ta phi tỡm ra mt bộ iu khin lm cho nú n nh vi cht lng mong mun Cht lng ca h thng c c trng bi ba thụng s sau: + quỏ iu chnh max + Thi gian quỏ Tqd + Sai lch tnh St i vi mt h thng iu khin t ng luụn yều cu cỏc thụng s trờn phi l nh nht gim thiu c cỏc yu t trờn ta phi thit k mt h hi ti p cú s dng mt bộ iu khin thớch... k bộ iu khin sao cho i tng thc lm vic nh mt i tng mu mong mun cho trc 26 Phng phỏp ny cng cú nhc im l ch thc hin c khi i tng thc cú bc ca t s = bc ca mu s Trong trng hp b c t < b c m u ta cng phi thit k thờm b lc bộ iu khin tr thnh chớnh tc: S khi ca h thng iu khin trờn c s mụ hỡnh ni nh sau: Trong ú: WIMC ( S ) 1 WIMC ( S ).Wdt ( s ) 1 WIMC ( s) = WL ( s ) Wdt ( s) Vi: WIMC (s) hm truyn ca bộ. .. truyn ca mụ hỡnh Wdt ( s) = WL (s) hm truyn ca b lc WL ( s) = 1 (1 + TL s ) r Cỏc bc thit k bộ iu khin theo phng phỏp IMC: Bc1:Mụ hỡnh hoỏ i tng Bc2:Thit k bộ iu khin IMC Bc3:Thit k b iờu khin Bc4:Chn thit b iu khin v ci t vo thit b B d bỏo Smith: Phng phỏp cõn bng mụ hỡnh núi riờng v nhng phng phỏp thit k bộ iu khin trc õy núi chung u cú gi thit i tng khụng cú thnh phn tr e s Trong khi cỏ phng phỏp... x cú sai lch gúc pha ln dn n trng hp khụng tớch hp c bộ iu khin do phm vi tớnh nhõn qu cú th s dng c cỏc phng phỏp thit k trc ú cho nhng i tng cú thnh phn tr e s ,Smith ó a ra nguyờn tc d bỏo khỏ n gin song li cú ng dng khỏ to ln Nguyờn tc d bỏo Smith nh sau. thit k bộ iu khin Wdk ( s) riờng cho i tng Wdk ( s ) = e sWdt ( s) ,Smith ngh thit k bộ iu khin WPR ( s) riờng 27 cho i tng Wdt (s ) khụng... ( s ) Wdt ( s ) 33 - Thit k bộ iu khin trờn c s mụ hỡnh mu: Tu thuc vo yờu cu ca bi toỏn m ta chn mụ hỡnh mu cho phự hp t mt trong ba dng trờn.Nu yờu cu l h thng khụng cú quỏ iu chnh thỡ ta chn: 1 WL ( s ) = 1+ s Khi ú bộ iu khin s l: 1 1+ s Wdk ( s ) = 1 0.2 [1 ] 2 1 + s 0.02 s + 0.3s + 1 Suy ra: 0.02 s 2 + 0.3s + 1 1 Wdk ( s ) = = 0.1s + 1.5 + 0.2 s 0.2 s Tham s ca bộ iu khin PID cho nh sau: Ta... = 1(t ) l: 2.Phng phỏp iu khin ti u i xng: Ta cú th thy l nhng phng phỏp nh tham s cho bộ iu khi n PID nh thit k bộ iu khin ti u ln u phi gi thit rng i tng vi hm truyn Wdt ( s) l n nh ,hm quỏ h(t) phi i t 0 v cú dng ch S Nh vy,Mun ỏp dng phng phỏp ú cho nhng i tng khụng tho món gi thit trờn,bt buc khi thit k bộ iu khin,ta phi lm sao can thip 21 c s b trc vo i tng a i tng khụng n nh thnh n nh,cú... h thng bự nh hng ca khõu chm tr trờn c s b d bỏo Smith l: Trong ú:Wdt(s) l mụ hỡnh i tng Cỏc bc thit k b d bỏo Smith: Bc1:Mụ hỡnh hoỏ i tng ta thu c hm truyn Wdt(s) Bc2:Thit k bộ iu khin WPR ( s ) trờn c s Wdt(s) Bc3:Thit k bộ iu khin : Wdk ( s ) = WPR ( S ) 1 + WPR ( S )Wdt ( s )(1 e s ) - Thit k h thng trờn c s mụ hỡnh ni T ỏp ng thu c khi ta cho kớch thớch u vo l u (t ) = 1(t ) ta rút ra nhn xột