bài tập lớn lí thuyết điều khiển hệ tự động với tham số cho trước

MỤC LỤC 1 MỤC LỤC HÌNH VẼ 2 DANH MỤC VIẾT TẮT CBĐC : Cảm biến điện cảm CCCT : Cơ cấu chương trình ĐCCH : Động cơ chấp hành ĐCTĐ : Điều chỉnh tự động ĐLBĐ : Đại lượng biến đổi ĐT : Đổi tốc ĐTĐC : Đối tượng điều chỉnh ĐTĐK : Đối tượng điều khiển ĐTTSBĐ : Đặc tính tần số biên độ HSKĐ : Hệ số khuếch đại HTXX : Hệ thống xenxin KĐCS : Khuếch đại công suất KĐĐT : Khuếch đại điện tử KĐMĐ : Khuếch đại máy điện KĐSB : Khếch đại sơ bộ XX-P : Xenxin phát XX-P : Xenxin thu 3 LỜI NÓI ĐẦU Kĩ thuật điều khiển tự động là một trong những ngành then chốt để phát triển kĩ thuật, công nghệ hiện đại. Hiểu và nắm được các kiến thức cơ sở xây dựng hệ thống điều khiển tự động là yêu cầu cần thiết không thể thiếu trong chương trình học tập của sinh viên các trường đại học kỹ thuật nói chung và học viên HVKTQS nói riêng. Học viên trong trường được học tập và làm quen với ngành kỹ thuật này thông qua giáo trình: “Lý thuyết điều khiển tự động”. Học viên sẽ làm bài tập lớn môn học này sau khi đã đọc xong phần “Lý thuyết hệ thống điều chỉnh tự động tuyến tính, liên tục”. Mục đích của bài tập lớn là để các học viên hệ thống hoá và củng cố lý thuyết đã được học tập và nghiên cứu, nắm được các phương tính toán thiết kế hệ thống điều chỉnh tự động và biết cách sử dụng các tài liệu tra cứu, biểu đồ tài liệu có liên quan. Phương pháp thực hiện bài tập lớn: Với hệ liên tục tuyến tính, để nắm vững nguyên lý xây dựng các hệ thống điều chỉnh tự động (ĐCTĐ), chức năng của các phần tử trong hệ thống, Học viên sử dụng phương pháp phân tích cấu trúc hệ thống, các phương pháp khảo sát tính ổn định và chất lượng của hệ thống ĐCTĐ. 4 ĐỀ BÀI 5 Tính toán hệ thống ĐCTĐ tuyến tính liên tục theo các yêu cầu chỉ tiêu chất lượng làm việc cho trước. 6 Hệ thống bám điện cơ dùng xenxin: Hình 1: hệ thống bám điện cơ dùng xenxin. 7 Hệ thống bám điện cơ dùng xenxin: 8 9 1.1 Khâu ĐLBĐ (HTXX): Phương trình động học của khâu được biểu diễn thông qua hàm số truyền: W 1 (s) = K 3 = [V/độ] Trong đó: - θ =θ 1 - θ 2 là sai số bằng hiệu số góc quay của trục XX-P và XX-T. - K 3 là hệ số khuếch đại (HSKĐ) của HTXX. 1.2 Khâu KĐSB (KĐĐT): Đây là khâu quán tính với đầu vào là điện áp sai lệch, đầu ra là điện áp đã được khếch đại. Hàm số truyền: W 2 (s) = [V/(ma.sec)] Trong đó: - K 4 là HSKĐ của khâu. - T 1 là hằng số thời gian của khâu. 1.3 Khâu KĐCS (KĐMĐ): Đây là khâu quán tính với đầu vào là điện áp đầu ra của khâu KĐSB, đầu ra là điện áp đã được KĐCS. Hàm số truyền: W 3 (s) = [V/(ma.sec)] Trong đó: - K 5 là HSKĐ của khâu. - T 2 là hằng số thời gian của khâu. 1.4 Khâu ĐCCH: Là ĐCCH điện một chiều, điều khiển tốc độ quay của động cơ theo điện áp điều khiển thông qua hộp đổi tốc. Là một khâu tổng hợp nối tiếp của hai khâu: tích phân và khâu quán tính. Hàm số truyền: W 4 (s) = [V/(độ.sec)] Trong đó: - K 4 là HSKĐ của khâu. - T 1 là hằng số thời gian của khâu. 1.5 Hộp đổi tốc: Là khâu không quán tính dùng để biến đổi tốc độ. Hàm số truyền: W 5 (s) = K 7 [độ/độ] 2. Sơ đồ cấu trúc: 10 [...]... chất lượng cho trước Bài tập này nghiên cứu, khảo sát và điều chỉnh hệ thống bám sử dụng xenxin, trên cơ sở đó ta có thể mở rộng nghiên cứu, khảo sát và điều chỉnh cho nhiều đối tượng khác VIII 25 1 2 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lý thuyết Điều khiển tự động, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội-1998 Hướng dẫn làm bài tập lớn môn học “Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động khảo sát và tính toán hệ thống Đ.C.T.Đ liên... độ tần số loga ban đầu L bd() và pha tần số loga ban đầu () Hàm số truyền của hệ thống mạch hở: Wh(s) = Hàm số truyền của hệ hở theo tần số: W(j) = W(s)| Đặc tính biên độ tần số loga ban đầu Lbd(): Lbd() = 20lg(|Wbd(j)|) = 20lg 262,5 – 20lg – 20lg – 20lg – 20lg Các tần số gập của các khâu: Ti T1 = 1/0,004 = 250 T2 = 1/0,014 = 71,43 T3 = 1/1,15 = 0,87 Đặt các tần số gập theo thứ tự lên trục tần số • 12... trúc của hệ thống Hàm số truyền của hệ thống: Hàm số truyền của hệ thống mạch hở: Hệ thống có phản hội âm đơn vị, các khâu còn lại trong hệ mắc nối tiếp nhau, nên ta có hàm số truyền của hệ hở là: Wh(s) = W1(s) W2(s) W3(s) W4(s) W5(s) 3 3.1 = Đặt K = K3K4K5K6K7 Khi đó: 3.2 Wh(s) = = Thay các giá trị của Ti,Ki vào biểu thức, ta được: Wh(s) = Hàm số truyền của hệ thống mạch kín: Wk(s) = 3.3 = Hàm số truyền... động 1 3 Nhận xét: Dựa vào đặc tính biên độ tần số logarit và đặc tính pha của hệ thống, ta thấy hệ thống ổn định và thỏa mãn các tiêu chuẩn đề bài yêu cầu Do đó, quá trình hiệu chỉnh đạt kết quả như mong muốn Kết luận Trước khi hiệu chỉnh, hệ thống không ổn định, tức là không có khả năng làm việc Sauk hi hiệu chỉnh, hệ thống đạt được những yêu cầu về tính ổn định và chỉ tiêu chất lượng cho trước Bài. .. Nhận xét: Từ hàm số truyền của hệ hở ta suy ra, hệ tương đương với hệ thống gồm một khâu tích phân và ba khâu nối tiếp mắc nối tiếp nhau 4 III Hình 5: Sơ đồ cấu trúc tương đương Khảo sát tính ổn định của hệ thống mạch hở ĐCTĐ Hàm số truyền của hệ kín: 11 Wk(s) = - Phương trình đặc trưng của hệ thống: 6,44.10-5 s4+ 20,756 10-3 s3 + 1,168s2 + s + 262,5 = 0 Ta khảo sát tính ổn định của hệ thống theo tiêu... Simulink: Hình 14: Mô hình hóa hệ thống 2.1 Đặc tính quá độ h(t) của hệ kín: 22 Hình 15: Đặc tính quá độ h(t) của hệ kín 2.2 Đặc tính biên độ tần số logarit và đặc tính pha của hệ thống: 23 Hình 16: Đặc tính biên độ tần số logarit và đặc tính pha của hệ thống (biểu đồ Bode) 2.3 Đặc tính Nyquist: 24 Hình 17: Đặc tính Nyquist 2.4 Các thông số sau khi hiệu chỉnh: Thông số Giá trị Thời gian quá độ Tqd... pha ban đầu () Hình 7: Đặc tính biên độ tần số logarit ban đầu Lbd() và đặc tính pha ban đầu () (biểu đồ Bode) Hình 8: Đặc tính biên độ tần số logarit ban đầu Lbd() (khảo sát bằng tay) 15 Xây dựng, tính toán đặc tính tần số biên độ loga mong muốn Lmm() Dựng ĐTTSBĐ logarit cho hệ ban đầu Lbd(): Nhận thấy, tấn số cắt của hệ thống hở 15 s-1 Hệ thống chấp nhận sai số theo vận tốc, do đó ta chọn ĐTTSBĐ logarit... này tham số thực tế của mạch vi phân là: = 1,15 s ,= 0,014 s , = 0,5 VII 1 Tính toán và phân tích hệ thống sau khi đã hiệu chỉnh Sơ đồ cơ cấu hiệu chỉnh: Whbd(s) Whc(s) Hình 13: Cơ cấu hiệu chỉnh 21 Trong đó: Whbd(s) là hàm số truyền của hệ thống mạch hở ban đầu Whc(s) là hàm số truyền của khâu hiệu chỉnh Hàm số truyền của hệ thống mạch hở sau khi hiệu chỉnh: Whm(s) = Whbd(s) Whc(s) = 2 Mô hình hóa hệ. .. biên độ tần số loga ban đầu Lbd() như hình vẽ Đặc tính pha tần số loga ban đầu (): () = = arctan(0,004) arctan(0,014) arctan(1,15) Với cách khảo sát tương tự đặc tính biên độ tần số loga ban đầu L bd(), ta được đặc tính pha ban đầu () như hình vẽ • • - Đặc tính quá độ h(t) ban đầu của hệ thống mạch kín: 13 Hình 6: Đặc tính quá độ h(t) ban đầu của hệ thống mạch kín 14 - Đặc tính biên độ tần số logarit... trung tần, trong trường hợp này ta chọn: T3m= T2bd = 0,014 s T4m= T1bd = 0,004 s Đặc tính biên độ tần số mong muốn: 16 Hình 9: Đặc tính biên độ tần số mong muốn Từ đặc tính biên độ tần số logarit, ta xây dựng được hàm số truyền của hệ hở mong muốn là: Whm(s)= Thay s=j, ta nhận được hàm số truyền tần số của hệ thống hở mong muốn: Whm(j)= 3 Tính toán và xây dựng ĐTTSBĐ logarit của khâu hiệu chỉnh: Ta có: . = = = 6,566 s -1 = & b = = 0, 785 & m=2 ==>= = 2,597 T 2m =1/= 0, 385 s Mặt khác: K m = = 88 ,89 ; chọn K m =132 Lại có: = 0,1 28 s -1 T 1m =1/= 7 ,8 s = ==>= = 16,73 s -1 T 3m =1/=. khiển tự động”. Học viên sẽ làm bài tập lớn môn học này sau khi đã đọc xong phần “Lý thuyết hệ thống điều chỉnh tự động tuyến tính, liên tục”. Mục đích của bài tập lớn là để các học viên hệ thống. tập và nghiên cứu, nắm được các phương tính toán thiết kế hệ thống điều chỉnh tự động và biết cách sử dụng các tài liệu tra cứu, biểu đồ tài liệu có liên quan. Phương pháp thực hiện bài tập lớn: Với