Bài tiểu luận “Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng phương pháp thiết kế kinh điển” em đã nghiên cứu trong thời gian vừa qua là thành quả của quá trình học hỏi và tiếp thu kiến thức từ thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn Văn A hướng dẫn và đọc các tài liệu tham khảo. Vì vậy em xin cam đoan tất cả nội dung báo cáo là sản phẩm cá nhân và không có bất kỳ gian dối hay sao chép nào. Các tài liệu tham khảo và trích dẫn đều được ghi rõ.
LỜI CAM ĐOAN Bài tiểu luận “Phân tích thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng phương pháp thiết kế kinh điển” em nghiên cứu thời gian vừa qua thành trình học hỏi tiếp thu kiến thức từ thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn Văn A hướng dẫn đọc tài liệu tham khảo Vì em xin cam đoan tất nội dung báo cáo sản phẩm cá nhân khơng có gian dối hay chép Các tài liệu tham khảo trích dẫn ghi rõ Các nội dung bao gồm: Thiết kế hệ thống miền tần số Thiết kế sở hàm độ Trong trình thực cịn găp nhiều khó khan dù thân cố gắng khả có hạn, kinh nghiệm chưa nhiều nên khơng thể tránh sai sót q trình làm mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo bạn để tiểu luận hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, Ngày 02 tháng 11 năm 2022 Học viên Nguyễn Văn B MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG Ở MIỀN TẦN SỐ 1.1 Nguyên tắc thiết kế 1.2 Phương pháp tối ưu mô đun 1.2.1 Bài toán chuẩn .1 1.2.2 Ứng dụng 1.2.3 Ví dụ ứng dụng 1.3 Phương pháp tối ưu đối xứng : .9 1.3.1 Bài toán chuẩn : .9 1.3.2 Ứng dụng 11 1.3.3 Nhận xét .12 1.3.4 Ví dụ .12 1.3.5 Nhận xét .19 CHƯƠNG THIẾT KẾ TRÊN CƠ SỞ HÀM QUÁ ĐỘ 20 2.1 Phương pháp Ziegler - Nichols 20 2.1.1 Equation Chapter Section Phương pháp Ziegler- Nichols thứ 20 2.1.2 Phương pháp Ziegler- Nichols thứ hai .22 2.1.3 Ứng dụng hai phương pháp Ziegler- Nichols .22 2.2 Phương pháp Chien – Hrones - Reswick 23 2.2.1 Chọn tham số điều khiển 24 2.2.2 Ứng dụng 26 2.3 Phương pháp số thời gian tổng Kuhn 27 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG Ở MIỀN TẦN SỐ 1.1 Nguyên tắc thiết kế Thiết kế để có tracking error ( tín hiệu bám theo tín hiệu đặt với sai lệch bám ) =1 với (1.1) : Hàm truyền hệ hở Thiết kế hệ thống để có đường đặc tính tần số hệ kín tối ưu - Phương pháp tối ưu module : Thích hợp cho lớp đối tượng có đặc tính động tỉ lệ : (1.2) (1.3) - Phương pháp tối ưu đối tượng : Thích hợp cho đối tượng có đặc tính động học tích phân : (1.4) 1.2 Phương pháp tối ưu mô đun 1.2.1 Bài tốn chuẩn - Mơ hình đối tượng : Trang - với = + + (1.5) - Yêu cầu chất lượng : + + (sai lệch tĩnh hệ thống = ) tối ưu : - Thiết kế để hệ kín thoả mãn tiêu chất lượng đặt : r(t)=1(t) phải có khâu động học tích phân Chứng minh : Ta có : e∞ = = đpcm - tối ưu : Tối ưu module : = (1.6) Trang - 1.2.2 Ứng dụng a) Bài tốn chuẩn : - Mơ hình đối tượng : với = + + (1 7) - Mô hình điều khiển : (1.8) - Tham số tối ưu : = ( (1.9) chọn tự do) - Chất lượng kệ kín : + + tối ưu + Độ điều chỉnh b) Bù số thời gian lớn đối tượng T1 > T2 >…>Tn - Mơ hình đối tượng : với = = + + - Mơ hình điều khiển : (1.10) >0 = (1.11) = với Tại lại có mơ hình điều khiển vây? Trang - (1.12) Trả lời : Vì ta chọn cấu trúc tham số điều khiển để có = - Tham số = : = = (1.13) c) Bù số thời gian T1 T2 đối tượng : - Mơ hình đối tượng: = với = (1.14) + + (1.15) - Mơ hình điều khiển : = (1+ + s) (1.16) Tại lại có mơ hình điều khiển vây? Trả lời : Vì ta chọn cấu trúc tham số = (1+ để có : + s) với - Các tham số : + = (1.17) Trang - + = (1.18) + = (1.19) 1.2.3 Ví dụ ứng dụng Thiết kế điều khiển cho đối tượng nhiệt = - Thiết kế điều khiển theo bào toán chuẩn - Thiết kế điều khiển bù - Thiết kế điều khiển bù Bài làm : Ta có : = 2,5 ; - Thiết kế điều khiển theo bào toán chuẩn : = + + = 150 + 14 + + 10 =175 (sec) Hàm truyền điều khiển : = = = Chạy Matlab Simulink ta : Hình 1.1 – Bộ điều khiển Matlab Simulink Kết mô đường độ : Trang - Hình 1.2 – Đường q độ theo tốn chuẩn Ta có tiêu chất lượng : + Thời gian độ = 1812.6 (sec) + Độ điều chỉnh : δmax = 100% = 100% = 4.34% - Thiết kế điều khiển bù Ta có : = + + = 14 + + 10 = 25 (sec) Chon : = = = 1.2 Hàm truyền điều khiển : = (1+ ) = 1.2 ( + Mơ Simulink có : Trang - ) Hình 1.3 – Bộ điều khiển Matlab Simulink Ta có đường q độ : Hình 1.4 – Đường đặc tính thiết kế điều khiển bù Ta có thơng số chất lượng sau : + Thời gian độ : = 650 (sec) + Độ điều chỉnh : = 100% = 100 %= 4.32% - Thiết kế điều khiển bù Ta có : = + + = + 10 = 11 (sec) + = + = = = =2.982 =150 + 14 = 164 (sec) Trang - + = = Mơ hình điều khiển : = = Mơ Simulink có : = 12.8 (sec) (1+ = 2.982 ( + + + 12.8s ) Hình 1.5 – Bộ điều khiển Matlab Simulink Ta có đường q độ : Hình 1.6 – Đường đặc tính thiết kế điều khiển bù Ta có thơng sô chất lượng sau : + Thời gian độ : + Độ điều chỉnh : Trang - s)