Ch 01 khai niem va nguyen ly

Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.01 Chương 01 Các khái niệm nguyên lý HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.02 Chương 1.1 GIỚI THIỆU Vai trò điều khiển Thiết bị gia đình Thiết bị y tế HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Sản xuất & Dịch vụ Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.03 1.1 GIỚI THIỆU Vai trò điều khiển Khám phá & Quan sát HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Lãnh vực Quân Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.04 1.1 GIỚI THIỆU • Hệ thống điều khiển nhóm phần tử (hay hệ thống phụ trợ) liên kết lại với nhằm trì kết mong muốn cách tác động vào giá trị biến hệ thống Hệ thống điều khiển đơn giản hình thành có giá trị ngõ (đáp ứng – response) ứng với ngõ vào Ví dụ: Lị sưởi sản sinh nhiệt lượng trình đốt cháy nhiên liệu □ Đối tượng điều khiển: Nhiệt độ  Lượng nhiên liệu  Van nhiên liệu □ Các phần tử bao gồm: Cơ cấu tác động cho van nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.05 Chương 1.2 LỊCH SỬ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Điều khiển mực chất lỏng • Người Hy Lạp cổ đại bắt đầu sử dụng hệ thống điều khiển có hồi tiếp khoảng năm 300 B.C • Đồng hồ nước Ktesibios phát minh Ông cho nước nhỏ vào thùng chứa với tốc độ không đổi, mực nước thùng cho biết thời gian • Để tốc độ nhỏ khơng đổi bể chứa nước phải trì mực nước Ngun lý giữ mực cịn sử dụng WC ngày HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.06 Chương 1.2 LỊCH SỬ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Điều khiển áp suất • Năm 1681 Denis Papin phát minh van an toàn dùng để điều khiển áp suất nước HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.07 Chương 1.2 LỊCH SỬ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Điều khiển tốc độ • Con quay Jame Watts HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.08 Chương 1.2 LỊCH SỬ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Sự ổn định ổn định hóa hệ thống • Năm 1868 James Clerk Maxwell đề tiêu chuẩn ổn định cho hệ bậc ba dựa hệ số phương trình vi phân mơ tả hệ thống • Năm 1874 Edward John Routh phát triển tiêu chuẩn ổn định cho hệ bậc • Năm 1874, Henry Bessemer nghiên cứu điều khiển ổn định di chuyển cabin tàu thủy thông qua hệ thủy lực sử dụng cảm biến gyro • Năm 1892 Luận án tiến sỹ Lyapunov thực hướng dẫn GS P L Chebyshev đại học St Petersburg “Những vấn đề ổn định chuyển động” • Ngồi cịn số nghiên cứu khác giải vấn đề trì góc bắn đại bác tàu sử dụng lắc đơn cảm biến để cảm nhận dịch chuyển HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.09 Chương 1.2 LỊCH SỬ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Những phát triển kỷ 20 • Năm 1922 Ct Sperry Gyroscope thiết kế hệ thống lái tàu tự động có sử dụng phần tử bù thích nghi nhằm nâng cao chất lượng điều khiển • Nicholas Minorsky phát triển lý thuyết ứng dụng vào toán lái tàu tự động theo phương pháp Vi tích phân tỷ lệ (Proportional-Integral-Derivative - PID) Một phương pháp kinh điển hiệu • Cuối năm 1920 đầu 1930, H W Bode H Nyquist phát triển phân tích khuếch đại hồi tiếp phịng thí nghiệm điện thọai Bell Những đóng góp giúp hình thành nên phương pháp phân tích tần số kỹ thuật thiết kế điều khiển hồi tiếp sử dụng ngày • Năm 1948 Walter R Evans phát triển phương pháp biểu đồ để vẽ nghiệm phương trình đặc tính hệ thống hồi tiếp có thơng số thay đổi khoảng giá trị định Ngày phương pháp gọi phương pháp quỹ đạo nghiệm số (Root Locus) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.10 1.3 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ HÀM TRUYỀN ĐẠT Sơ đồ khối Mỗi phần tử hệ thống nhận tín hiệu vào từ số phận hệ thống điều khiển tạo nên tín hiệu đưa vào phần tử khác HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.39 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển tương tự - thiết kế từ mạch xử lý tín hiệu tương tự - tín hiệu cập nhật liên tục Bộ điều khiển số - thiết kế từ mạch xử lý tín hiệu số - tín hiệu cập nhật dựa vào xung nhịp HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.40 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Hệ thống điều khiển trình trì đại lượng q trình giá trị điều chỉnh (mong muốn) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.41 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Manual control Automatic flow control Automatic color control HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 1.42 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Individual local controllers Direct computer control system Distributed control system HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.43 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình tự Time-driven operation Event-driven operation Hệ thống điều khiển trình tự thực loạt thao tác xác định trước HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.44 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Cơ cấu tùy động (Servo Mechanism) Cơ cấu tùy động hệ thống điều khiển phản hồi đối tượng điều khiển vị trí (hay chuyển động) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.45 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển số Hệ thống điều khiển số hệ thống sử dụng lệnh xác định trước để điều khiển loạt nguyên công HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.46 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống tay máy Pick-and-place robot HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.47 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống tay máy Industrial robot Robot cánh tay máy khả trình nhằm di chuyển đối tượng khác theo trình tự chuyển động xác định để thực nhiệm vụ cụ thể HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.48 Chương 1.11 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống tay máy Tế bào sản xuất Là kết hợp nhóm máy cơng cụ nhóm cánh tay máy nhằm làm tăng hiệu sản xuất loại sản phẩm đặc biệt HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.49 Chương 1.12 VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển tốc độ (bằng khí) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.50 Chương 1.12 VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển tốc độ (bằng điện) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.51 Chương 1.12 VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển mực nước HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.52 Chương 1.12 VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển độ dày HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 1.53 Chương 1.12 VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển nhiệt độ HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong