Báo cáo điều khiển số

39 450 4
Báo cáo điều khiển số

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Sinh Viên : Phan Văn Tiến Lớp: ĐK&TĐH 4-K54 SHSV:20092714 Kíp : Thứ 6 tuần 29,33,35 Phương pháp xấp xỉ tustin,Ttm=1e-5,L2,Gz6 Mô tả các bài thực hành: Bài thực hành nhằm mục đích thiết kế vòng điều chỉnh cho hệ thống động cơ điện một chiều kích từ độc lập (ĐCMC).Đối tượng điều khiển ĐCMC được mô tả bởi các phương trình dưới đây: • Điện áp phần ứng : u A =e A +R A i A +L A dt di A • Sức từ động cảm ứng: e A =k e n. ψ • Tốc độ quay: )( 2 1 TM mm Jdt dn −= π • Momen quay: AMM ikm . ψ = • Hằng số động cơ: Me kk .2 π = • Hằng số thời gian phần ứng: T A = A A R L Động cơ có các tham số sau: - Điện trở phần ứng: R A =250mΩ - Điện cảm phần ứng : L A =4mH - Từ thông danh định : SR V04,0 = ψ - Mô men quán tính : J=0,012kgm 2 - Hằng số động cơ: k e =236,8; k M =38,2 Mô hình của ĐCMC kích từ độc lập có dạng: Hình 1: đồ cấu trúc ĐCMC kích từ độc lập BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: TÌM MÔ HÌNH GIÁN ĐOẠN CỦA ĐCMC 1.Tìm hàm truyền đạt của mô hình trên miền ảnh Z  Từ đồ cấu trúc trên, ta có hàm truyền hệ hở:  Hàm truyền hệ kín: Thay số ta được: • Với ,,  - TH1: T1=0.1ms, thay số ta có: - TH1: T2=0.01ms, thay số ta có: 2. Sử dụng lệnh c2d của Matlab xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH,FOH,Tustin  Dùng Matlab ta nhập những lệnh sau: Ra=0.25;La=0.004;J=0.012;ke=236.8;km=38.2; phi=0.04;Ta=La/Ra; wh=(1/Ra)*tf([1],[Ta 1])*km*phi*tf([1],[2*pi*J 0])  Kết quả thu được 6.112 Wh= 0.001206 s^2 + 0.0754 s wk=feedback(wh,ke*phi) wk = 6.112 0.001206 s^2 + 0.0754 s + 57.89 step(wk); hold on;  Với thời gian trích mẫu : T1=0.1e-3 và T2=0.01e-3; wkz1=c2d(wk,T1,'zoh');  wkz1 = 2.528e-05 z + 2.523e-05 z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sample time: 0.0001 seconds Wkz2=c2d(wk,T2,'ZOH') Wkz2 = 2.533e-07 z + 2.532e-07 z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sample time: 0.0001 seconds Wkz3=c2d(wk,T1,'foh') 8.431e-06 z^2 + 3.367e-05 z + 8.404e-06 z^2 - 1.993 z + 0.9938 sample time: 0.0001 seconds wkz4=c2d(wk,T2,'foh'); wkz4 = 8.443e-08 z^2 + 3.377e-07 z + 8.44e-08 z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sample time: 1e-05 seconds Wkz5=c2d(wk,T1,'tustin') 1.263e-05 z^2 + 2.525e-05 z + 1.263e-05 z^2 - 1.993 z + 0.9938 wkz6=c2d(wk,T2,'tustin'); wkz6 = 1.266e-07 z^2 + 2.532e-07 z + 1.266e-07 z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sample time: 1e-05 seconds step(wkz1); hold on; step(wkz2); hold on; step(wkz3); hold on; step(wkz4); hold on; step(wkz5); hold on; step(wkz6); hold on;  Kết quả thu được 6.112 Wh= 0.001206 s^2 + 0.0754 s 6.112 Wk= 0.001206 s^2 + 0.0754 s + 57.89 3.Mô phỏng gián đoạn các mô hình thu được step(wkz2); hold on; Hình 1.1 Đồ thị mô phỏng hàm truyền gián đoạn Hình 1.2 zoom hình gián đoạn xem thời gian trích mẫu. step(wkz1,'r-',wkz3,'c-',wkz5,'g-'); hold on; Hình 1.3 Đồ thị so sánh 3 phương pháp trích mẫu khác nhau  Nhận xét: - Trong một chu kì trích mẫu,ta xét wkz1(ZOH đồ thị màu đỏ),wkz3,wkz5 thì phương pháp FOH và Tustin cho kết quả gần giống nhau và khác với phương pháp ZOH. 4.Xây dựng mô hình trạng thái của động cơ một chiều  Ta có :  Dùng Matlab ta nhập những lệnh sau: >>T3=0.01; >> T4=0.1; >> [A1 B1 C1 D1]=tf2ss([5066.48],[1 62.502 47989]); A1 = 1.0e+004 * -0.0063 -4.7989 0.0001 0 B1 = 1 0 C1 = 1.0e+003 * 0 5.0665 D1 = 0 >> [A B]=c2d(A1,B1,T3); A = -0.4987 -133.8764 0.0028 -0.3244 B = 0.0028 0.0000 >> [A2 B2]=c2d(A1,B1,T4); A2 = -0.0438 -2.9552 0.0001 -0.0399 B2 = 1.0e-004 * 0.6158 0.2167 >>H1=ss(A,B,C1,D1,T3); a = x1 x2 x1 -0.4987 -133.9 x2 0.00279 -0.3244 b = u1 x1 0.00279 x2 2.76e-005 c = x1 x2 y1 0 5066 d = u1 y1 0 Sampling time: 0.01 Discrete-time model. >>H2=ss(A2,B2,C1,D1,T4); a = x1 x2 x1 -0.04378 -2.955 x2 6.158e-005 -0.03993 b = u1 x1 6.158e-005 x2 2.167e-005 c = x1 x2 y1 0 5066 d = u1 y1 0 Sampling time: 0.1 Discrete-time model. step(H1); hold on; step(H2); hold on; [...]... 3.3.4:Sai lệch điều chỉnh  Giá trị tải thay đổi dưới dạng bước nhảy với bộ điều khiển gán điểm cực Hình 3.3.5.Sơ đồ simulink gán điểm cực Hình 3.3.6 Đực tính của hệ Hình3.3.7: Sai lệch điều khiển • Nhận xét:Với cả hai bộ điều khiển, khi có phụ tải thay đổi đột biến dưới dạng bước nhảy, chất lượng động học của hệ xấu hơn, sai lệch điều chỉnh lớn hơn, thời gian quá độ dài hơn Bài thực hành số 4: Tổng hợp... seconds 1.Thiết kế bộ điều khiển PI theo tiêu chuẩn tích phân bình phương: Gr ( z ) =  Bộ điều khiển : r 0 + r1* z −1 1 − z −1 Gn( z ) = b1z −1 + b 2 z −2 + b3 z −3 1 + a1z −1 Đối tượng điều khiển: Với a1=-1; b1=3.04e-05; b2=0.0001013; b3=7.093e-05;  Ta có sai lệch điều chỉnh:  E ( z ) = W( z )  1 r 0 + r1* z b1* z −1 + b 2* z −2 + b3* z −3 1+ 1 − z −1 1 + a1* z −1 −1 Viết sai lệch điều chỉnh dưới dạng... chuẩn tích phân bình phương Hình 3.1.2:Đặc tính thu được khi có bộ điều khiển Hình 3.1.3: sai lệch điều chỉnh 3.1.2 Phương pháp gán điểm cực: Gr ( z ) = 30 − 29.85* z −1 1 − z −1 Hình 3.1.4: đồ Simulink phương pháp gán điểm cực Hình 3.1.5:Đặc tính khi có bộ điều khiển Hình 3.1.6: Sai lệch điều chỉnh Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy độ quá điều chỉnh tương đối (khoảng 20%), thời gian xác lập : 0.01s Để chất... 3.2.2:Đặc tính của hệ Hình 3.2.3:Sai lệch điều chỉnh  Giá trị dưới dạng bước nhảy với bộ PI theo gán điểm cực Hình 3.2.4 Simulink của gán điểm cực khi đầu vào thay đổi Hình 3.2.5:Đặc tính của hệ Hình 3.2.6 Sai lệch điều khiển • Nhận xét:Với cả hai bộ điều khiển, khi có giá trị đặt thay đổi đột biến dưới dạng bước nhảy,chất lượng động học của hệ xấu hơn,sai lệch điều chỉnh lớn,thời gian quá độ dài hơn... theo phương pháp cân bằng mô hình ta có thể áp đặt quỹ đạo mong muốn còn deadbeat thì khôn Bài thực hành số 3:Tổng hợp vòng điều chỉnh tốc độ Quay Theo phương pháp cân bằng mô hình ta có hàm truyền hệ kín của phần điều chỉnh dòng là : Gw(z-1)=0.3*Z-1+0.7*Z-2; Từ đó ta có hàm truyền của đồi tượng điều chỉnh tốc độ là: Gn(z-1) = Gw(z-1)*Gz(z-1) Trong đó Gz được tính theo Tustin với chu kì trích mẫu Ttm=0.01e-3...Hình 1.3:Đồ thị mô hình trạng thái DCMC BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: TỔNG HỢP VÒNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG PHẦN ỨNG(ĐIỀU KHIỂN MÔMEN QUAY) 1.Phương pháp Dead-Beat Phương pháp xấp xỉ tustin,T2=0.01 (ms) Ws=(1/Ra)*tf(1,[Ta 1])*tf(T2 1) Ws = 4 1.6e-07 s^2 + 0.01601 s + 1 Sample time: 1e-05... options=optimset(options,'Display','iter','LargeScale','off'); >> r0=[-20 20]; >> [r,fval]=fminunc('function1',r0,options) 2.Tổng hợp bộ điều khiển PI cho tốc độ theo phương pháp gán điểm cực  Hàm truyền đối tượng có dạng Gn( z ) = b1z −1 + b 2 z −2 + b3z −3 1 + a1z −1 = b1* z 2 + b 2* z + b3 3.04e − 05z 2 + 0.0001013z + 7.093e − 05 = z 3 + a1* z 2 z3 − z 2  Bộ điều khiển có dạng r 0 + r1* z −1 Gr ( z ) = 1 − z −1 ro + r1 R( z ) = z −1 P( z ) =  Đa... điểm cực với T3 và T4 1.2.Tổng hợp bộ điều khiển deadbeat • Chương trình: T3=0.1; T4=0.01; p=[0 0]; >> k3=acker(A1,B1,p) k3 = 1.0e+03 * -0.0272 -3.7855 >> k4=acker(A2,B2,p) k4 = 1.0e+04 * -0.0022 -2.7640 >> Gk3=ss(A1-B1*k3,B1,C,D,0.1); >> Gk4=ss(A2-B2*k4,B2,C,D,0.01); >>step(Gk3,'r-',Gk4,'c-');hold on; Hinh4.2 Đồ thị deat-beat với T3 và T4 1.3 Kiểm tra tính điều khiển được và quan sát được a) Tính quan... Sample time: 1e-05 seconds step(Gk) Hình 2.1.1 Deat-Beat bậc 2 2.Phương pháp cân bằng mô hình a Cân bằng mô hình với n=2 Giá trị của đối tượng điều khiển sẽ đuổi kịp giá trị đặt của đại lượng chủ đạo,tức hàm truyền đạt vòng kín sẽ là:  Gw(Z)=x1*Z-1+x2*Z-2; với điều kiện x1+x2=1 ; Chọn Gw(z)= 0.3*Z-1+0.7*Z-2 Ttm=0.00001; >> Gw=filt([0 0.3 0.7],[1],Ttm) Gw = 0.3 z^-1 + 0.7 z^-2 Sample time: 1e-05 seconds... 0.1j*0.2; r0=30; Cân bằng hệ số ta tính được 0.2+Z3+Z4= -2+ 7.6000e-04=> Z3+Z4=-2.1992 (1)     0.1+Z3*Z4-0.2*(Z3+Z4)=1.0025+r1*3.04e-05 (2) 0.1*(Z3+Z4)+0.2*Z3*Z4=-(0.0018+0.0001013*r1) (3) 0.1*Z3*Z4=7.093e-05*r1 (4) Tử phương trình (4) => Z3*Z4=7.093e-4*r1 (5) Thế (5) và (1) vào (2) ta được phương trình ẩn r1 7.093e-4*r1+0.1-0.2*(-2.199)=1.0025+3.04e-5*r1 => r1=-29.85  Vậy bộ điều khiển là : 30 − 29.85* . ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Sinh Viên : Phan Văn Tiến Lớp: ĐK&TĐH 4-K54 SHSV:20092714 Kíp. on; step(H2); hold on; Hình 1.3:Đồ thị mô hình trạng thái DCMC BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: TỔNG HỢP VÒNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG PHẦN ỨNG(ĐIỀU KHIỂN MÔMEN QUAY) 1.Phương pháp Dead-Beat Phương pháp xấp xỉ tustin,T2=0.01. )( 2 1 TM mm Jdt dn −= π • Momen quay: AMM ikm . ψ = • Hằng số động cơ: Me kk .2 π = • Hằng số thời gian phần ứng: T A = A A R L Động cơ có các tham số sau: - Điện trở phần ứng: R A =250mΩ - Điện cảm

Ngày đăng: 07/05/2014, 00:47

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 1.3 Kiểm tra tính điều khiển được và quan sát được

    • a) Tính quan sát được.

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan