Chương 8 thiết kế hệ thống điều khiển

ME3081: Mechatronic System Design Lecturer: PhD Dang Thai Viet Mechatronics Department, School of Mechanical Engineering, HUST Viet.dangthai@hust.edu.vn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn Chng Thit k h thng iu khin ME3081: Mechatronic System Design Mục Khái niệm phân loại thiết bị điều khiển Mục Phân loại thiết bị iu khin Mc Hm iu khin ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.1 Khái niệm (1) Hình 8.1 Quan hệ phần tử hệ thống điều khiển hệ Cơ điện tử • Ngồi phần tử gồm điều khiển, hệ thống đo cấu chấp hành, hệ thống điều khiển cịn cần có thành phần hỗ trợ để đảm bảo trình làm vic ca h thng ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.1 Khỏi nim (2) Hình 8.2 Mơ hình hệ thống điện tử • Cảm biến (HT đo): Thực trình đo giá trị thực đầu hệ thống • Bộ điều khiển: Phần cứng phần mềm thực q trình tính tốn, điều khiển, thiết lập quan hệ vào hệ thống • Đối tượng: Cơ cấu chấp hành, thực lệnh điều khiển tạo nên đáp ứng đầu hệ thống ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.1 Khỏi nim (3) Xe dũ line Hình 8.3 Thành phần xe tự hành dũ line ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hm iu khin (5) Khâu tích phân I: Hình 8.11 Đồ thị đặc tính làm việc hệ thống theo thời gian với giá trị KI KP=KD=1 • Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) tăng tốc chuyển động trình tới điểm đặt khử số dư sai số ổn định với tỉ lệ phụ thuộc vào điều khiển • Tuy nhiên, khâu tích phân đáp ứng sai số tích lũy khứ, khiến giá trị vọt lố qua giá trị đặt (ngang qua điểm đặt tạo độ lệch với hướng khác) 16 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hm iu khin iu khin vi phân D: (6) X(s) Y(s) E(s) Gc(s) G(s) • Tín hiệu điều khiển Gc(s): • Trong miền thời gian: • Biến đổi Laplace: 𝑢 𝑡 = 𝐾𝐷 𝑑𝑒 𝑡 𝑑𝑡 𝑈 𝑠 = 𝑠𝐾𝐷 𝐸 𝑠 𝑠𝐾𝐷 𝐺 𝑠 𝐺𝑇 𝑠 = + 𝑠𝐾𝐷 𝐺 𝑠 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑈 𝑠 = 𝑠𝐾𝐷 𝐸 𝑠 • Hàm truyền hệ thống: • Sai lệch tĩnh tín hiệu thang: 𝑠 𝑋(𝑠) = lim =1 𝑠→0 + 𝑠𝐾𝐷 𝐺(𝑠) 𝑠→0 + 𝑠𝐾𝐷 () = lim 17 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hm iu khiển (7) ▪ Khâu vi phân D: Hình 8.12 Đồ thị đặc tính làm việc hệ thống theo thời gian với giá trị KD KP=KI=1 • Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi đầu điều khiển đặc tính ý để đạt tới điểm đặt điều khiển • Điều khiển vi phân sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố tạo thành phần tích phân tăng cường độ ổn định ca b iu khin hn hp 18 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hàm điều khiển (8) ▪ Điều khiển kết hợp PI, PD PID: • Hàm truyền điều khiển Gc(s): 𝐺𝑐 𝑠 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 𝑠 • Hàm truyền hệ thống: • Sai lệch tĩnh tín hiệu thang: X(s) Y(s) E(s) Gc(s) 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑈 𝑠 𝐸 𝑠 𝐺𝑐 𝑠 = 𝐾𝑃 + 𝑠𝐾𝐷 𝐺𝑇 𝑠 = G(s) 𝐺𝑐 𝑠 = 𝐾𝑃 + 𝐺𝑐 𝑠 𝐺 𝑠 + 𝐺𝑐 𝑠 𝐺 𝑠 𝐾𝐼 + 𝑠𝐾𝐷 𝑠 𝑠→0 + 𝐺𝑐 𝐺 𝑒𝑠𝑠 = lim 𝑠𝐸 𝑠 = lim 𝑠→0 19 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hm iu khin (9) iu khiển kết hợp PID: 𝐺𝑐 𝑠 = 𝐾𝑃 + 𝐾 𝐾𝐼 𝑠 + 𝑠𝐾𝐷 = 𝐾𝑃 + 𝑇𝐼 𝑠 + 𝑠𝑇𝐷 𝐾 𝑇𝐷 = 𝐾𝐷 ; 𝑇𝐼 = 𝐾 𝐼 𝑃 𝑃 Hình 8.13 Đồ thị đặc tính làm việc hệ thống theo thời gian PID Điều khiển Thời gian tăng Độ vượt lố max Thời gian bình ổn Sai lệch tĩnh P Giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm I Giảm Tăng Tăng Triệt tiêu D Thay i nh Gim Gim Thay i nh 20 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hàm điều khiển (10) ▪ Bộ điều khiển PID: Hình 8.14 Cấu trúc điều khiển PID • Độ lợi tỉ lệ KP: giá trị lớn đáp ứng nhanh sai số lớn, bù khâu tỉ lệ lớn Một giá trị độ lợi tỉ lệ lớn dẫn đến trình ổn định dao động • Độ lợi tích phân KI: giá trị lớn kéo theo sai số ổn định bị khử nhanh Đổi lại độ vọt lố lớn, cần đảm bảo triệt tiêu sai số tích lũy hệ thống ổn định vùng xác lập • Độ lợi vi phân KD: giá trị lớn giảm độ vọt lố, lại làm chậm đáp ứng độ dẫn đến ổn định khuếch đại nhiễu tín hiệu phép vi phõn sai s 21 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn 8.3 Hm iu khiển (11) ▪ Bộ điều khiển PID đại: • Hầu hết ứng dụng công nghiệp đại không điều chỉnh vòng điều khiển sử dụng phương pháp tính tốn thủ cơng • Thay vào đó, phần mềm điều chỉnh PID tối ưu hóa vịng lặp dùng để đảm bảo kết chắn • Điều chỉnh PID toán học tạo xung hệ thống, sau sử dụng đáp ứng tần số hệ thống điều khiển để thiết kế giá trị vịng điều khiển PID • Nhiều phát minh nhúng sẵn vào module phần mềm phần cứng để điều chỉnh PID 22 ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn ChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằnChặặĂng.8.thiỏt.kỏ.hỏằ.thỏằng.iỏằãu.khiỏằn