Báo cáo chuyên đ ứng dụng matlabsimulink trong điều khiển

Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển TRƯNG ĐI HC ĐIÊN LC KHOA ĐIU KHIN V T ĐÔNG HA BÁO CÁO CHUYÊN Đ NGNH: CÔNG NGHỆ KTĐK&TĐH CHUYÊN NGNH: TDH&DKTBDCN HC PHẦN: Ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Giảng viên hướng dẫn: Nhóm 4: 1.Võ Nam An 2.Hồ Tuấn Anh Nguyễn Huy Việt Anh 4.Nguyễn Tùng Anh Lớp: Ts.Nguyễn Ngọc Khoát Msv: 20810410072 Msv: 20810410076 STT2.N=2 Msv: 20810410007 Msv: 208104100078 D15TDH&DKTBDCN1 Hà nội 9-2021 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Đ BI BÁO CÁO CHUYÊN Đ Bài tập chương 1_chương 2_D15TDH1_20220913 N=11 Chương 1: Ứng dụng MATLAB giải tích Bài 1: Giải phương trình, hệ phương trình nhiều cách a) 3.x3 – 4.x +2.cosx = 2 x – y + 9.x = -2 b)  2  6.x + y - 4.y = 3.x - 1.y  c)  3.x  4.x Bài 2: + 10 z = 12 –5.y + 28.z = 30 – y - 1.z = -1 (Nhóm 1->4) Cho hàm số: y = f (x) = ( - 2) x3 - 7.x2 + (1 + ) x - cóđồ 10 thị (C) hệ tọa độ thực Oxy Hãy viết chương trình m-file (đặt tên TT_TEN_Exam_Cau_1.m) sử dụng phần mềm MATLAB để: (VD: TT_24_Khoi_exam_cau_1.m) a) Vẽ đồ thị (C) miền Dx = [-115/10; +115/10] b) Tìm giao điểm đồ thị (C) vừa vẽ với trục tọa độ phương pháp đại số giải hệ phương trình phương pháp đồ thị c) Vẽ đồ thị hàm số y = g(x) = 5x – N/2 (d) hệ trục tọa độ tìm giao điểm hai đồ thị (d) (C) (nếu có) Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Chương 2: Khảo sát hệ thống điều khiển dùng MATLAB 2.1 Nhiệm vụ riêng cho nhóm Bài 3: 8: Khảo sát đặc tính động học hệ thống cho hàm truyền đạt dạng zpk sau: 16.(s - 0.5).(s + / 9) a) G1 (s) = (s + 0.3).(s + 3).(s + 0.7) 10.(s + 1).(s + 2) b) G2 (s) = (s + 0.5).(2.s + 15 / 12) Yêu cầu: - Viết m-file nhập hàm truyền trên; - Xác định điểm cực, điểm khơng Xác định tính ổn định hệ thống - Vẽ đồ thị Bode, Nyquist - Vẽ đặc tính độ (đáp ứng bước nhẩy), đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng) Xác định độ điều chỉnh, thời gian xác lập, sai số xác lập, thời gian tăng - Xác định tính điều khiển được, quan sát hệ thống - Vẽ mơ hình Simulink tương ứng với hàm truyền hệ hở phản hồi âm đơn vị Vẽ đặc tính đầu y(t) với đầu vào hàm 1(t), ramp, sin, pulse 2.2 Nhiệm vụ chung cho tất nhóm Bài 4: Hãy viết m-file để thực sơ đồ điều khiển hệ LTI sau Vẽ đáp ứng hàm độ, hàm trọng lượng, đồ thị Bode, Nyquist xác định tính ổn định hệ thống Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Chương 1: Ứng dụng MATLAB giải tích Bài 1: Giải phương trình, hệ phương trình nhiều cách a) syms x; eqn= 29*(x^3)-17*x+2*cos(x)==0; s= solve(eqn,x) >> Tieuluan1bai1a s= 0.11973289828166076419579514900044 b) syms x y; eq1= x^2-16*(y^2)+9*x==50; eq2= 44*(x^2)+y^2-33*y==226; s= solve(eq1,eq2,x,y) s.x s.y >> Tieuluan1bai1b s= struct with fields: x: [4×1 sym] y: [4×1 sym] ans = HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển (235*root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 1)^2)/132 - root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 1)/12 + 329/66 (235*root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 2)^2)/132 - root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 2)/12 + 329/66 (235*root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 3)^2)/132 - root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 3)/12 + 329/66 (235*root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 4)^2)/132 - root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 4)/12 + 329/66 ans = root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 1) root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 2) root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 3) root(z^4 - (22*z^3)/235 + (6591*z^2)/1175 - (27544*z)/55225 + 343468/55225, z, 4) c) A=[3 -14 36; 16 -18 232; 17 -1 -40]; B=[25; 53; 12]; X=A\B >> Tieuluan1bai1c X= 0.7663 HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển -1.4616 0.0622 Bài 2: a) x=[-115/10:0.1:115/10]; y=((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20; plot (x,y,'red') b) y=((-1/2)*(0^3))-(7*(0^2))+((47/2)*0)-20 >> TT_15_Hoang_Cau_2 y= HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển -20 syms x; eqn=((-1/2)*(x^3))-(7*(x^2))+((47/2)*x)-20==0; s=solve(eqn,x) >> TT_15_Hoang_Cau_2 s= root(z^3 + 14*z^2 - 47*z + 40, z, 1) root(z^3 + 14*z^2 - 47*z + 40, z, 2) root(z^3 + 14*z^2 - 47*z + 40, z, 3) %ve bang thi x=[-115/10:0.1:115/10]; y=((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20; plot (x,y,'red') hold on y=-20; plot (y,'*') hold on plot (x,((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20==0,'green') legend('(C)','X=0','Y=0') title('do thi (C) giao truc toa do') HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển c) %ve (d) tim giao diem voi (C) x=[-115/10:0.1:115/10]; y=((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20; plot (x,y,'red') hold on plot (x,5*x-15/2,'black') legend('(C)','(d)') hold on title ('do thi (d) (C)') syms x; eqn=((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20==5*x-15/2; s= solve(eqn,x) syms x; eqn=((-1/2)*(x.^3))-(7*(x.^2))+((47/2)*x)-20==5*x-15/2; s= solve(eqn,x) HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển >> TT_15_Hoang_Cau_2 s= root(z^3 + 14*z^2 - 37*z + 25, z, 1) root(z^3 + 14*z^2 - 37*z + 25, z, 2) root(z^3 + 14*z^2 - 37*z + 25, z, 3) >> Vậy (d) (C) không giao HỒỒ TUẤẤN ANH Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển figure nyquist(G1) HỒỒ TUẤẤN ANH 11 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển - Vẽ đặc tính độ (đáp ứng bước nhẩy), đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng) Xác định độ điều chỉnh, thời gian xác lập, sai số xác lập, thời gian tăng figure step (G1) HỒỒ TUẤẤN ANH 12 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển figure impulse (G1) HỒỒ TUẤẤN ANH 13 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển - Độ điều chỉnh sấp xỉ = - Thời gian xác lập sấp xỉ = 15 (s) - Sai số xác lập sấp xỉ = - Thời gian tăng sấp xỉ = - Xác định tính điều khiển được, quan sát hệ thống [A, B, C,D]= tf2ss([ 16 56/3 -40/3],[ 321/100 63/100 ]) ob=obsv (A,C) A= -4.0000 -3.2100 -0.6300 1.0000 0 1.0000 B= HỒỒ TUẤẤN ANH 14 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển 0 C= 16.0000 18.6667 -13.3333 D= ob = 16.0000 18.6667 -13.3333 -45.3333 -64.6933 -10.0800 116.6400 135.4400 28.5600 >> rank (ob) ans = [Abar,Bbar,Cbar,T,k]=obsvf (A,B,C) Abar = -1.6846 -2.2483 3.5409 -0.3928 -0.0161 -0.0926 -0.0000 1.6796 -2.2993 Bbar = -0.7998 -0.1819 HỒỒ TUẤẤN ANH 15 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển 0.5721 Cbar = 0.0000 -0.0000 27.9682 T= -0.7998 0.5828 -0.1438 -0.1819 -0.4635 -0.8672 0.5721 0.6674 -0.4767 k= 1 Có rank (ob) = khác k=1 => hệ không quan sát Co=ctrb(A,B) Co = 1.0000 -4.0000 12.7900 1.0000 -4.0000 0 1.0000 rank (Co) ans = HỒỒ TUẤẤN ANH 16 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển [Abar,Bbar,Cbar,T,k]=ctrbf (A,B,C) Abar = -1.0000 0 1.0000 0.6300 -3.2100 -4.0000 Bbar = 0 Cbar = 13.3333 18.6667 16.0000 T= 0 -1 1 0 HỒỒ TUẤẤN ANH 17 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển k= 1 - Ta có rank (Co)= khác k = => hệ điều khiển -Vẽ mơ hình Simulink tương ứng với hàm truyền hệ hở phản hồi âm đơn vị Vẽ đặc tính đầu y(t) với đầu vào hàm 1(t), ramp, sin, pulse b) - Viết m-file nhập hàm truyền G2= zpk ([-1 -2],[-0.5 -5/8],10) >> Tieuluan1bai3b G2 = 10 (s+1) (s+2) (s+0.5) (s+0.625) Continuous-time zero/pole/gain model - Xác định điểm cực, điểm khơng Xác định tính ổn định hệ thống zero(G2) pole(G2) ans = -1 -2 ans = -0.5000 -0.6250 - Vẽ đồ thị Bode, Nyquist figure bode (G2) HỒỒ TUẤẤN ANH 18 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển figure nyquist(G2) HỒỒ TUẤẤN ANH 19 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển - Vẽ đặc tính độ (đáp ứng bước nhẩy), đặc tính xung Dirac (hàm trọng lượng) Xác định độ điều chỉnh, thời gian xác lập, sai số xác lập, thời gian tăng figure step (G2) HỒỒ TUẤẤN ANH 20 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển figure impulse (G2) HỒỒ TUẤẤN ANH 21 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển - Xác định tính điều khiển được, quan sát hệ thống [A, B, C,D]= zp2ss([-1 -2],[-0.5 -5/8],10); ob=obsv (A,C) ob = 18.7500 30.1869 -4.2188 -10.4816 rank (ob) ans = [Abar,Bbar,Cbar,T,k]=obsvf (A,B,C) HỒỒ TUẤẤN ANH 22 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển Abar = -0.8118 1.0633 -0.0548 -0.3132 Bbar = -0.8495 0.5276 Cbar = 0.0000 35.5361 T= -0.8495 0.5276 0.5276 0.8495 k= 1 Ta có rank (ob) = khác k=1 => hệ thống không quan sát toàn phần Co=ctrb(A,B) Co = 1.0000 -1.1250 0.5590 rank (Co) ans = [Abar,Bbar,Cbar,T,k]=ctrbf (A,B,C) Abar = HỒỒ TUẤẤN ANH 23 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển 0.5590 -0.5590 -1.1250 Bbar = Cbar = 30.1869 18.7500 T= 1 k= 1 Ta có rank (Co) =2 khác k=1 => hệ thống điều khiển toàn phần HỒỒ TUẤẤN ANH 24 Báo cáo chuyên đề ứng dụng MATLAB/Simulink điều khiển 2.2 Nhiệm vụ chung cho tất nhóm HỒỒ TUẤẤN ANH 25