(Luận văn) thiết kế hệ tự chỉnh trong hệ thống điều khiển số tốc độ động cơ một chiều

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o - NGÔ THÙY LINH a lu THIẾT KẾ HỆ TỰ CHỈNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU n va n LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT p ie gh tn to Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa d oa nl w Mã số: 60520216 a nv a lu ll u nf CB HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG m tz n oi z m co l gm @ Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn an Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN n va ac th si ii THÁI NGUYÊN- 2016 a lu n n va p ie gh tn to d oa nl w a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn an Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN n va ac th si iii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o - NGÔ THÙY LINH a lu THIẾT KẾ HỆ TỰ CHỈNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU n va n LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT p ie gh tn to Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa oa nl w Mã số: 60520216 CB HƯỚNG DẪN KHOA HỌC d KHOA CHUYÊN MÔN a nv a lu ll u nf m tz n oi TS NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG z PHÒNG ĐÀO TẠO m co l gm @ Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn an Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN n va ac th si ii THÁI NGUYÊN- 2016 a lu n n va p ie gh tn to d oa nl w a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn an Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN n va ac th si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Ngô Thùy Linh Ngày sinh: 01 tháng 08 năm 1990 Học viên lớp cao học K16 - Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp, Đại học Thái Ngun Tơi xin cam đoan kết trình bày luận văn thân thực hiện, chưa sử dụng cho khóa luận tốt nghiệp khác Theo hiểu a lu biết cá nhân, chưa có tài liệu khoa học tương tự công bố, trừ thông n tin tham khảo trích dẫn n va tháng tn to Thái nguyên, ngày năm 2016 p ie gh Học viên oa nl w Ngô Thùy Linh d a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn, tác giả nhận quan tâm sâu sắc nhà trường, khoa, trung tâm, phòng ban chức năng, thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Bộ phận quản lý Đào tạo Sau đại học – Phòng Đào tạo, giảng viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Thị Mai a lu Hương, trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun tận tình hướng dẫn trình tác giả thực luận văn n Mặc dù cố gắng, nhiên trình độ kinh nghiệm cịn hạn chế nên n va tn to luận văn thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa ứng p ie gh dụng thực tế Xin chân thành cảm ơn! NGƯỜI THỰC HIỆN d oa nl w a lu a nv Ngô Thùy Linh ll u nf m tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.1 Mơ hình động điện chiều 1.2 Bộ điều khiển PID kinh điển a lu 1.2.1 Khái niệm n 1.2.2 Dạng sai phân n va 1.2.3 Dạng rời rạc .7 tn to 1.3 Hàm nhạy hàm bù nhạy p ie gh 1.4 Các quy luật điều chỉnh 1.4.1 Quy luật điều chỉnh P oa nl w 1.4.2 Quy luật điều chỉnh PI 11 1.4.3 Quy luật điều chỉnh PD 12 d 1.4.4 Quy luật điều chỉnh PID 13 a lu 1.5 Quy trình chỉnh định tham số PID .14 a nv 1.5.1 Chỉnh định tham số PID theo kinh nghiệm .14 u nf 1.5.2 Chỉnh định tham số PID theo phương pháp thực nghiệm .14 ll m CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TỰ CHỈNH THAM SỐ n oi tz TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 18 2.1 Tổng quan hệ điều chỉnh tự động 18 z 2.1.1 Tiềm năng, ý nghĩa khoa học hệ điều chỉnh tự động 18 @ gm 2.1.2 Khái niệm hệ điều chỉnh tự động .19 co l 2.1.3 Nhiệm vụ lý thuyết điều chỉnh tự động 20 2.1.4 Các nguyên tắc điều chỉnh tự động 22 m http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu 2.1.5 Phân loại hệ thống điều chỉnh tự động .24 si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an iv 2.2 Giới thiệu điều khiển tự chỉnh 26 2.2.1 Sơ đồ khối điều khiển tự chỉnh bản: .26 2.2.2 Chức khối điều khiển tự chỉnh: 26 2.3 Giới thiệu phương pháp tự chỉnh tham số .27 2.3.1 Xác định thông số hệ thống .27 2.3.2 Lựa chọn phương pháp tự chỉnh tham số .28 CHƯƠNG XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỰ CHỈNH ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .32 3.1 Các dạng biểu diễn khác điều khiển PID 32 a lu 3.2 Trọng số giá trị đặt .33 n 3.3 Giới hạn số đạo hàm 34 n va 3.4 Nhận dạng trình 35 tn to 3.4.1 Mơ hình hai tham số 35 p ie gh 3.4.2 Mơ hình ba tham số 36 3.4.3 Mơ hình bốn tham số .38 oa nl w 3.5 Bộ điều khiển PID tự chỉnh 38 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 41 d 4.1 Mơ hình mơ .41 a lu 4.2 Chỉnh định tay 49 a nv 4.3 Đáp ứng độ tự chỉnh 53 u nf KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 56 ll m TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.a) Sơ đồ ngun lý động điện chiều kích từ độc lập b) Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.2: Mạch vịng điều khiển kinh điển Hình 1.3: Mơ hình mơ với điều khiển PID kinh điển Hình 1.4: Đáp ứng điều khiển kiểu P 10 Hình 1.5: Đáp ứng điều khiển kiểu P với độ lợi lớn .11 Hình 1.6: Đáp ứng điều khiển kiểu PI 12 a lu Hình 1.7: Đáp ứng điều khiển kiểu PD 13 n Hình 1.8: Đáp ứng điều khiển kiểu PID 14 n va Hình 1.9: Đáp ứng điều khiển kiểu P 16 tn to Hình 2.1: Sơ đồ khối điều khiển tự chỉnh 26 p ie gh Hình 2.2: Phương pháp bình phương tối thiểu đệ quy 29 Hình 3.1 Các dạng PID.(a) không tương tác, (b) tương tác 33 oa nl w Hình 3.2: Cấu trúc điều khiển phản hồi .34 Hình 3.3: Phương pháp hình học xác định mơ hình hai thơng số từ đáp ứng q độ 36 d Hình 3.4: Phương pháp hình học xác định mơ hình ba thơng số từ đáp ứng độ 38 a lu a nv Hình 4.1: Mơ hình Simulink hệ thống điều khiển tốc độ động 41 u nf chiều tự chỉnh .41 ll Hình 4.2: Cấu trúc điều khiển ISA-PID tự chỉnh 41 m n oi Hình 4.3: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần hiệu chỉnh tz lần thứ 49 Hình 4.4: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh lần thứ z @ 50 l gm Hình 4.5: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần hiệu chỉnh lần thứ hai 51 co m Hình 4.6: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh lần thứ http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu hai 51 si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an vi Hình 4.7: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần hiệu chỉnh lần thứ ba 52 Hình 4.8: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh lần thứ ba .53 Hình 4.9: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s điều khiển PID tự chỉnh 54 Hình 4.10: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω điều khiển PID tự chỉnh 54 a lu n n va p ie gh tn to d oa nl w a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 43 % * a FOPDT model through the areas method % * one point of the frequency response through the method of the % % relay - sythesis of the PID parameters using a lu % * KT method % * IMC method % * First and second ZN method % - it's still a work in progress!! ;-) n % n va % Author: William Spinelli (wspinell@elet.polimi.it) tn to p ie gh % Copyright 2004 W.Spinelli % $Revision: 1.0 $ $Date: 2004/02/27 12:00:00 $ oa nl w switch flag, % Initialization d a nv a lu case 0, [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes(Ts); u nf ll % Outputs m [sys] = mdlOutputs(t,x,u,Ts,As); tz n oi case 3, z case { 1, 2, 4, } l gm @ % Unused flags m co sys = []; http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu otherwise si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 44 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); end % end pid_superv %========================================================== =================== % mdlInitializeSizes % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function %========================================================== a lu =================== n va function [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes(Ts) n tn to global Y_AUTOTUNING p ie gh Y_AUTOTUNING = []; % store the step (or relay) response used for tuning % initialized to an empty vector oa nl w % set up S-function sizes = simsizes; d sizes.NumContStates = 0; a lu a nv sizes.NumDiscStates = 0; = 2; ll u nf sizes.NumOutputs tz sizes.DirFeedthrough = 1; n oi = 1; m sizes.NumInputs z sizes.NumSampleTimes = 1; % at least one sample time is needed l gm @ sys = simsizes(sizes); x0 = []; co m str = []; an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va ts = [Ts 0]; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 45 % end mdlInitializeSizes %========================================================== =================== % mdlOutputs % Return the block outputs %========================================================== =================== function [sys] = mdlOutputs(t,x,u,Ts,As) a lu : auto/manual switch % sys(2) : autotuning (0 : autotuning in progress; : normal operation) n % sys(1) n va tn to % u(1) : new sample of the step response p ie gh global PIDPARAMETERS oa nl w global IDENTIFICATION_METHOD global TUNING_STRUCTURE d global TUNING_METHOD a lu a nv global TUNING_PARAM u nf global AUTOTUNE ll m n oi global AUTOMAN % threshold on derivative to consider the z step_steadyThr = 0.05; tz global Y_AUTOTUNING @ l relay_steadyThr = 0.05; gm % step response to a stedy state % threshold on peaks percentual difference to m an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va if AUTOTUNE Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN co % consider the relay response to steady state si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 46 % store the new sample of the step response Y_AUTOTUNING = [Y_AUTOTUNING; u(1)]; y = Y_AUTOTUNING; if strcmp(IDENTIFICATION_METHOD,'STEP') % check if the step response has reached a steady state (i e check if % the last 10% of the step response is ``flat'' enough) N = fix(length(y)/10); % last 10% of the step response a lu if N > 15 n % the step response must be made at least by 150 samples n va deltay = abs(y(end)-y(1)); tn to p ie gh yw = y(end-N:end); % mean value of the derivative in the window lower than a fraction oa nl w % of the maximum value of the derivative idok = (max(yw)-min(yw)) < step_steadyThr*(max(y)-min(y)); d a nv a lu else idok = 0; u nf ll end m model = idareas(y,1,Ts); tz n oi if idok z gm @ end elseif strcmp(IDENTIFICATION_METHOD,'RELAY') m co l % IDENTIFICATION WITH THE RELAY METHOD an http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Lu dy = diff(y); si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 47 ind = find(dy(1:end-1)>0 & dy(2:end)=4 & length(ind)=10 oa nl w % force the stop of the relay identification idok = 1; d else a nv a lu idok = 0; u nf end ll m tz model.A = max(y)-min(y); n oi if idok z model.T = Ts*(ind(end)-ind(end-1)); @ end an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va if idok Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN m % autotuning required co l gm end si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 48 % selection of the regulator structure regStruct = pid_structure(model,TUNING_STRUCTURE); % synthesis of the PID parameters try [K,Ti,Td,N,b] = pid_tuning(model,TUNING_METHOD,TUNING_PARAM,regStruct,As); % update PID parameters PIDPARAMETERS = [K Ti Td N b]; a lu catch n n va % no change in the parameters tn to end AUTOTUNE = 0; p ie gh end oa nl w % put the PID in manual mode during autotuning and propagate the % ``autotuning running'' signal d sys = [AUTOMAN 1]; a lu a nv else m Y_AUTOTUNING = []; ll u nf % empty the step response vector n oi % put the PID in auto mode during autotuning and propagate the tz % ``autotuning not running'' signal z sys = [AUTOMAN 0]; @ % end mdlOutputs m co l gm end an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 49 4.2 Chỉnh định tay Sau số lần hiệu chỉnh, đầu hệ thống điều khiển tốc độ động chiều bám theo tín hiệu đặt với tham số sau điều khiển PID: K = 0.065; Ti = 0.05; Td = 0.03; N = 5; b = 1.0; a lu n c=0 va n Đáp ứng độ tốc độ ω thay đổi từ - 50Rad/s có dạng hình 4.3 tn to Các đáp ứng độ với giá trị đặt khác tốc độ góc ω′ cho p ie gh hình 4.4 Toc goc cua dong co 80 oa nl w 70 60 d ll u nf A 30 a nv 40 a lu 50 m 20 n oi 10 98 99 100 101 tz Gia tri dat Gia tri thuc 104 105 106 z 102 103 Time (s) @ hiệu chỉnh lần thứ m co l gm Hình 4.3: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 50 Toc goc cua dong co 150 A 100 50 Gia tri dat Gia tri thuc a lu -50 100 110 120 130 140 n 150 Time (s) 160 170 180 190 200 n va lần thứ p ie gh tn to Hình 4.4: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh Các đáp ứng độ tốc độ ω thay đổi từ - 150Rad/s hình 4.3 oa nl w 4.4 có độ điều chỉnh lớn Hiệu chỉnh lại tham số điều khiển PID lần thứ hai sau: a nv ll u nf Td = 0.01 a lu Ti = 0.05 d K = 0.065 tz z c=0 n oi b = 1.0 m N=5 @ gm Các đáp ứng độ tốc độ ω thay đổi từ - 50Rad/s với giá m co l trị đặt khác tốc độ góc ω thể hiển hình 4.5 4.6 an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 51 Toc goc cua dong co 80 70 60 50 A 40 30 20 10 Gia tri dat Gia tri thuc a lu n 98 99 100 101 n va 102 Time (s) 103 104 105 106 hiệu chỉnh lần thứ hai p ie gh tn to Hình 4.5: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần Toc goc cua dong co oa nl w 150 d 50 ll u nf A a nv a lu 100 m n oi tz -50 110 120 130 140 160 170 180 190 200 gm @ 150 Time (s) z 100 Gia tri dat Gia tri thuc m co l Hình 4.6: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh lần thứ hai an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 52 Mặc dù đáp ứng độ cho thấy tốc độ thực bám theo tốc độ đặt sai lệch tĩnh tốc độ đặt ω = 150 Rad/s Vì vậy, tham số điều khiển PID chỉnh lại lần thứ ba sau: K = 0.065 Ti = 0.1 Td = 0.01 N=5 b = 1.0 c=0 a lu n Khi đó, đáp ứng độ tốc độ ω thay đổi từ - 50Rad/s với n va giá trị đặt khác tốc độ góc ω thể hiển hình 4.7 4.8 tn to Toc goc cua dong co 80 p ie gh 70 60 oa nl w 50 A 40 d 20 u nf 10 a nv a lu 30 100 101 102 Time (s) 103 104 105 106 tz n oi 99 m 98 Gia tri dat Gia tri thuc ll Hình 4.7: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s lần hiệu chỉnh lần thứ ba z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 53 Toc goc cua dong co 150 A 100 50 Gia tri dat Gia tri thuc -50 a lu 100 110 120 130 140 150 Time (s) 160 170 180 190 200 n n va Hình 4.8: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω lần hiệu chỉnh p ie gh tn to lần thứ ba Các đáp ứng độ hình cho thấy đầu bám theo giá trị đặt với thời gian độ, độ điều chỉnh sai lệch tĩnh chấp nhận oa nl w 4.3 Đáp ứng độ tự chỉnh Tiếp theo, tham số PID tự động chỉnh định theo phương pháp d ll u nf K = 0.052062 a nv sau: a lu Kappa-tau Sau thuật toán tự chỉnh thực xong ta có tham số PID tz z N=5 n oi Td = 0.029195 m Ti = 0.11664 @ l gm b = 0.92527 c=0 co m Các đáp ứng độ tốc độ ω thay đổi từ - 50Rad/s với giá Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an trị đặt khác tốc độ góc ω thể hình 4.9 4.10 si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 54 Toc goc cua dong co 80 70 60 50 A 40 30 20 10 Gia tri dat Gia tri thuc a lu 98 99 100 101 n 102 Time (s) 103 104 105 106 va n Hình 4.9: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy ω từ - 50Rad/s tn to điều khiển PID tự chỉnh p ie gh oa nl w Toc goc cua dong co 150 d u nf 50 ll A a nv a lu 100 m n oi tz Gia tri dat Gia tri thuc z 110 120 130 140 150 Time (s) 160 170 180 190 200 l gm 100 @ -50 an http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Lu PID tự chỉnh m co Hình 4.10: Đáp ứng độ với hàm bước nhảy khác ω điều khiển si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 55 Các đáp ứng độ hình cho thấy hệ thống điều khiển với điều khiển PID tự chỉnh đạt chất lượng điều khiển tốt, đầu bám theo giá trị đặt với thời gian độ, độ điều chỉnh sai lệch tĩnh đạt yêu cầu đề a lu n n va p ie gh tn to d oa nl w a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 56 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trong luận văn tác giả thực xây dựng hệ tự chỉnh cho hệ thống điều khiển số tốc độ động chiều Các đáp ứng độ cho thấy hệ thống điều khiển với điều khiển PID tự chỉnh đạt chất lượng điều khiển tốt, đầu bám theo giá trị đặt với thời gian độ, độ điều chỉnh sai lệch tĩnh đạt yêu cầu đề Hệ tự chỉnh giúp nâng cao chất lượng điều khiển áp dụng vào hệ thống điều chỉnh tốc độ động chiều sử dụng vi xử lý TMS320F28069 Luận văn sở cho đề tài khác điều khiển tốc độ động chiều với mạch vòng điều khiển a lu n n va p ie gh tn to d oa nl w a nv a lu ll u nf m tz n oi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn