1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Giải bài tập hệ thống điều khiển số

14 23 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Bài tập có lời giải hệ thống điều khiển số, tính hàm truyền kín hở, thiết lập bộ điều khiển, Tính đáp ứng của hệ thống với ngõ vào là hàm bậc thang, Thiết kế bộ điều khiển số sao cho sai số xác lập bằng 0 đối với tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị; độ vọt lố nhỏ hơn 10%, và thời gian xác lập khoảng 1 giây.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO MƠN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ BÀI TẬP NHĨM Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Thị Chính Mã học phần: 010103311103 Nhóm sinh viên thực hiện: Trần Tiến Anh 2051050064 TD20A Nguyễn Minh Hiếu 2051050113 TD20A Lê Minh Tuấn 2051050189 TD20D Trần Anh Tuấn 2051050190 TD20D Hứa Ngọc Anh 2051050061 TD20A 1951050064 TD19 Trần Lê Quang Hưng TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2023 Giải a Phương trình đặc trưng hệ thống: 1+G(z)=0  1   1  K  G(s)  1 1 G ( z )  (1  z 1 ) Z    (1  z ) Z    K (1  z ) Z   s ( s  1)( s  6)  s (s  1)( s  6)   s    1 1   K (1  z 1 ) Z  U (t )  e  t  e6t  30 6  z z 0.00146 z  0.00143 1 z    K  K 1  z 1   0.01 6 x 0.01  30 z  e 30.( z  0.99004).( z  0.94176)  z 1 z  e  Phương trình đặc trưng: Cực: p1  0.99004 1 K 0.00146 z  0.00143 0 30.( z  0.99004).( z  0.94176) p2  0.94176 Zero: z1  0.9794 Tiệm cận:  (2l  1) (2l  1)  nm 1    OA   cuc   zero  (0.99004  0.94176)  (0.9794)  2.9112 nm 1 Điểm tách nhập: K   30.( z  0.99004).( z  0.94176) 30 z  57.954 z  27.9714  0.00146 z  0.00143 0.00146 z  0.00143 dK 30.(0.00146 z  0.00286 z  0.00412)  dz (0.00146 z  0.00143) Do dK 0  dz  z1  0.965   z2  2.923 Giao điểm QĐNS với vòng tròn đơn vị PTĐT 30.( z  0.99004).( z  0.94176)  K (0.00146 z  0.00143)   30 z  (0.00146 K  57.954) z  (0.00143K  27.9714)  (*) Dùng tiêu chuẩn Routh-Hurtwiz mở rộng: Đổi biến z  w 1 , (*) trở thành: w 1  w 1  w 1   30    (0.00146 K  57.954)    (0.00143K  27.9714)   w 1   w 1   0.0174w2  4.0572w  0.00289 w2 K  0.00003K  0.00286 wK  115.9254  Theo hệ tiêu chuẩn Hurtwiz, điều kiện ổn định là: 0.0174  0.00289 K   K  6.02    4.0572  0.00286 K    K  1418.6 => Kgh = 1418.6 115.9254  0.00003K   K  3864180   Thay Kgh = 1418.6 ta 30 z  55.882 z  29.9999   z  0.9313  j 0.3640 Vậy giao điểm QĐNS với vòng tròn đơn vị là: z  0.9313  j 0.3640 Vẽ QĐNS dùng matlab: Chương trình: >>G=tf(1,[1 6]) >>G1=c2d(G,0.01,'zoh') >>rlocus(G1); hold on >> x=-1:0.1:1; >> y=sqrt(1-x.^2) >>plot(x,y,x,-y) b K=1 tìm hàm truyền hở, kín G ( s)  ( s  1)( s  6)   z z z  G (s)   1 1  G ( z )  (1  z 1 ).Z      (1  z ).Z    (1  z )  0.01 6 x 0.01  30 z  e  s   z 1 z  e   s ( s  1)( s  6)  G( z)  0.00146 z  0.00143 30.( z  0.99004).( z  0.94176) 0.00146 z  0.00143 G( z) 0.00146 z  0.00143 30.( z  0.99004).( z  0.94176) Gk ( z )    0.00146 z  0.00143  G( z)  30 z  2970148.25 z  2797140.21 30.( z  0.99004).( z  0.94176) c Tìm PTTT hệ rời rạc hệ thống với K=1 Thành lập PTTT G (s)  C ( s) 1   ER ( s ) ( s  1)( s  6) s  s  PTTT hệ liên tục hở theo phương pháp tọa độ pha    x1 (t )      x1 (t )     e (t )     6 7   x2 (t )  1  R  x2 (t )   x1 (t )  c(t )   1    x2 (t )  Ma trận độ  1     ( s)  ( sI  A)   s         6 7   1 1  s7  s 1   s  (1)   s ( s  7)       s   6 s ( s  7)   6 6 s  7  s ( s  7)   1  s ( s  7)    s  s ( s  7)    1   1  1          5( s  1) 5( s  6) 5( s  1) 5( s  6)     1 (t )     ( s )     6  1  1  1          5( s  1) 5( s  6)   5( s  1) 5( s  6)     t 6 t  5e  5e  (t )     e  t  e 6 t  5  t 6 t  e  e   0.9997 0.00965 5   Ad    t 6 t  0.0579 0.9321    e  e  5    t 6 t   e  e Bd    (t ).Bdt     6 0   e  t  e 6 t   5 t t  t 6 t   e  e  0   5  *   dt   e  t  e 6 t       5 0.01   e6t  e  t    e 6t  e t  0.01        5     6t  t  dt    6t  t   e    6e  e    6e       5  Cd  C   1 PTTT rời rạc mô tả hệ kín 0.00005    0.01364   x  k  1 T    Ad  Bd Cd  x (kT )  Bd r ( kT )  c(kT )  Cd x (kT ) Với–  0.9997 0.00965  0.00005   0.9997 0.0096    1       0.0579 0.9321  0.01364   0.0579 0.91846   Ad  Bd Cd    Vậy PTTT rời rạc mơ tả cần tìm:  x1  k  1   0.9997 0.0096   x1  k   0.00005       r (k )  x2  k  1   0.0579 0.91846   x2  k   0.01364   x1  k   C (k )  0 1    x2  k   d Tính đáp ứng hệ thống với ngõ vào hàm bậc thang K = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10 G( z)  0.00146 z  0.00143 0.00146 z  0.00143 0.00146 z 1  0.00143 z 2   30.( z  0.99004).( z  0.94176) 30 z  57.954 z  27.9714 30  57.954 z 1  27.9714 z 2 G( z)  C( z) 0.00146 z 1  0.00143 z 2  R ( z ) 30  57.954 z 1  27.9714 z 2  C ( z )(30  57.954 z 1  27.9714 z 2 )  R( z )(0.00146 z 1  0.00143 z 2 )  30.C ( z )  57.954.C ( z ) z 1  27.9714.C ( z ) z 2  0.00146.R( z ).z 1  0.00143.R ( z ).z 2  30.c(k )  57.954.c( k  1)  27.9714.c( k  2)  0.00146.r ( k  1)  0.00143.r (k  2)  30.c(k )  57.954.c( k  1)  27.9714.c( k  2)  0.00146.r ( k  1)  0.00143.r (k  2)  c(k )  1.9318.c( k  1)  0.9323.c( k  2)  0.00146 0.00143 r ( k  1)  r ( k  2) 30 30 +Thay k=0 (điều kiện đầu 0) => c(0)  1.9318.c( 1)  0.9323.c( 2)  => c(0)  1.9318.0  0.9323.0  0.00146 0.00143 r ( 1)  r ( 2) 30 30 0.00146 0.00143  30 30 + Thay k=1 0.00146 0.00143 r (0)  r ( 1) 30 30 => 0.00146 0.00143 0.00146 c(1)  1.9318.0  0.9323.0    30 30 30 c(1)  1.9318.c(0)  0.9323.c(1)  + Thay k=2 0.00146 0.00143 r (1)  r (0) 30 30 0.00143 0.00146 0.00143 c(2)  1.9318  0.9323.0    0.000187 30 30 30 c(2)  1.9318.c(1)  0.9323.c (0)  + Thay k=3 0.00146 0.00143 r (2)  r (1) 30 30 0.00146 0.00146 0.00143 c(3)  1.9318 * 0.000187  0.9323*  *1  *1  0.000413 30 30 30 c(3)  1.9318.c(2)  0.9323.c(1)  + Thay k= 0.00146 0.00143 r (3)  r (2) 30 30 0.00146 0.00143 c (4)  1.9318 * 0.000413  0.9323* 0.000187  *1  *1  0.000845 30 30 c (4)  1.9318.c(3)  0.9323.c (2)  + Thay k=5 0.00146 0.00143 r (4)  r (3) 30 30 0.00146 0.00143 c (5)  1.9318 * 0.000845  0.9323* 0.000413  *1  *1  0.00538 30 30 c (5)  1.9318.c(4)  0.9323.c (3)  Vậy c(k)={0; 0.00146 ; 0.000187 ; 0.000413; -0.000845; -0.00538} với K=(0;1;2;3;4;5) 30 Giải Ta có PTDT: 𝐹(𝑧) = 𝑧 + 2,6𝑧 − 0,56𝑧 − 2,05𝑧 + 0,0775𝑧 + 0,35 Đổi biến: z= =>F(z)= + 2,6 − 0,56 − 2,05 + 0,0775 + 0,35 Quy đồng ta phương trình theo w : 1,4175𝑤 + 12,3075𝑤 + 24,075𝑤 − 1,525𝑤 − 3,8925𝑤 − 0,3825 = Bảng Routh : 𝑤 1,4175 24,075 -3,8925 𝑤 12,3075 -1,525 -0,3825 𝑤 -3,892524,075 − 𝑤 𝑤 𝑤 −1.525 − -3,87- , , , , , , × (-0,3825)=-3,87 × (−1,525) =24,22 12,3075 × (−3,87) = 0,44 24,22 -0,3825 × (−0,3825) =17,18 -0,3825  Vì hệ số cột đổi dấu nên Hệ Thống Không ổn định Câu 3: Cho hệ thống hồi tiếp âm đơn vị 𝐺(𝑠) = ( )( ) thời gian lấy mẫu 𝑇 = 0.05 Thiết kế điều khiển số cho sai số xác lập tín hiệu vào hàm nấc đơn vị; độ vọt lố nhỏ 10%, thời gian xác lập khoảng giây GIẢI a = 1,b = TGXL = 1s POT < 10% 𝐺(𝑍) = (1 − 𝑍 )𝑍( 𝐺(𝑍) = (1 − 𝑍 )𝑍( 𝐺(𝑍) = 𝐾(1 − 𝑍 𝐴 = 𝑏(1 − 𝑒 ) 𝐺(𝑠) ) 𝑆 𝐾 ) 𝑠(𝑠 + 1)(𝑠 + 6) 𝑍(𝐴𝑍 + 𝑏) (𝑍 − 1)(𝑍 − 𝑒 )(𝑍 − 𝑒 ) − 𝑎(1 − 𝑒 ) , ) − 1(1 − 𝑒 , (1 − 𝑒 ) − 𝑏 𝑒 𝑎 𝑏(𝑏 − 𝑎) (1 − 𝑒 𝐴 = 6(1 − 𝑒 ) ) 𝐴 = 0,001115 𝐵= 𝐵= 𝑎 𝑒 𝑒 , (1 − 𝑒 𝐵 = 0,00099 , ) − 𝑒 1.6(6 − 1) , ) (1 − 𝑒 , ) => 𝐺(𝑍) = 𝐾 (𝑍 − 1) 𝑍(0,001115𝑧 + 0,00099) 𝑍 (𝑍 − 1)(𝑍 − 0,95)(𝑍 − 0,74) ( , 𝐺(𝑍) = , ( , )( , ) ) P1  0.95 P2  0.74 z1  0.8878 Thiết kế sớm pha 𝐺(𝑍) = 𝐾 𝑍 √ ≤ ln(0,1) = −2,3 => 1,36𝜀 > 1− 𝛿 => 1,85𝜀 > − 𝛿 => 2,85𝜀 > => 𝜀 > 0,59 𝑐ℎọ𝑛 𝜀 = 0,707 Tiêu chuẩn 5% Tdd = 1s 𝑇𝑞𝑑 = 3 => 𝑊 = 𝜀 𝑊 𝜀 𝑊 = 4,24 => 𝑐ℎọ𝑛 𝑊 = 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Cận cực phức 𝑟=𝑒 =𝑒 𝜑 = 𝑡 𝑊𝑛 𝜑 = 0,05.8 , , = 0,7536 2 𝜑 = 0,2828 ± 𝜑 , ± 0,2828 , ± 𝑗0.21028 , ( , ( , , )( , ) ) *  1800  ( 1   )    44.117 0.21028  137.107 0.95  0.72366 0.21028   1800  arctan  94.440 0.74  0.72366 0.21028   arctan  7.430 0.8878  0.72366 1  1800  arctan  Z c  0.74  Z c  0.74 sin * AB  PB sin( PAB) PB   0.74  0.72366   0.210282  0.2109 PAB    *  94.44  44.117   50.323  AB  0.19  PC  OA  OB  AB  0.74  0.19  0.54  PC  0.54  GC ( z )  K C Tính Kc z  0.74 z  0.54 GC ( z ).G ( z ) z  z*  1,2  KC z  0.74 0.00115 z  0.00099 1 z  0.55 ( z  0.95)( z  0.74) z  z1,2*  K C 0.0215  j 0.00045   K C 0.021   K C  47.61 z  0.74  Gc ( z )  47.61 z  0.55

Ngày đăng: 22/11/2023, 17:54

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w