MÔN THỰC HÀNH ĐKTĐ bài THÍ NGHIỆM 2 ỨNG DỤNG SIMULINK mô PHỎ g và ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG hệ THỐNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM UNG TÂM TƯ VẤN & HỖ TRỢ SINH VIỄN wi ry BAO [J Ped INDUSTRIAL oniversiry OF HOCHIMINH CITY MON: THUC HANH DKTD PHO r CAO Hi NGHIEM 2: UNG DUNG SIMULINK MO VA DANH GIA CHAT LUQNG HE THONG hướng dẫn: Hoàng Đình Khơi Nhóm th hiện: Nhóm Lớp: DH 16D - 420300068704 = Giảng viỆ Thành viên Đặng Hữu Thắng -20085021 Dang Quang Minh-20061821 Nguyễn Đức Phước-20086491 Huỳnh Anh Tú -20091761 th Chi Minh,25 tháng 11 nam 2022 II.1 Khả eT a0: HI.1.a Khảo sát hệ hở, nhận dạng hệ thống theo mơ hình Ziegler-Nichols: 920 10 e Thi nghiém: Dùng SIMULINK xây dựng mơ hình hệ thống lị nhiệt vòng hở sau: ——hD Step 30s+1 Transfer Fon lo 300 > > 120s+1 Transfer Fon1 hình khan sat vũng [ | Scope ho Step: tín hiệu hàm nấc thể phần trăm công suất cung cấp cho lò nhiệt Giá trị hàm nấc từ 0+1 tương ứng công suất cung cấp 0%+100% Transfer Fen — Transfer Fen1: mơ hình lị nhiệt tuyến tính hóa a Chỉnh giá trị hàm nấc để công suất cung cấp cho lò 100% (Step time = 0, Initial time = 0, Final time = 1) Chỉnh thời gian mô Stop time = 600s Mô vẽ trình độ hệ thống b Trên hình vẽ câu trên, vẽ tiếp tuyến điểm uốn để tính thơng số L T theo hướng dẫn Bài thí nghiệm Chỉ rõ giá trị hình vẽ So sánh giá tri L, T vừa tìm với giá trị mơ hình lị nhiệt tuyến tính hóa BÀI LÀM ir 300 30s +1 120s + 920 10 C_} & Scope ô File = Tools View Simulation @-.$@Pbđ x Help #- &- » []- # 3- WDA~vk¿ Qamaia 3000 ’ hacad F T—£nn ñnn —J — + z00 Ƒ— †150— 100 iT} |< | FÁ ⁄ /⁄ | Dieen wor PSST 51 Fi | |— ứ 190 2m 300 T=180 Tl @h anhiééu so voi Ll 920 10 400 ma a 80a HI.1.b Khảo sát mô hình điều khiến nhiệt độ ON-OEE: e Thí nghiệm: Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ ON-OFF sau: ie Step > Relay 300 —*> 30s+1 Transter Fon 120s+1 Scope Tranzfer F cn1 Gain Mo hinh he thong dieu khien nhiet ON-OFF Trong đó: e©_ Tín hiệu đặt đầu vào hàm nấc u(t) = 100 (nhiét d6 đặt 100oC) e Khdi Relay điều khiển ON-OFE © Gid trị độ lợi khối Gain = 50 dùng để khuếch đại tín hiệu ngõ khối Relay để quan sát cho rõ Lưu ý giá trị không làm thay đổi cấu trúc hệ thống mà hỗ trợ việc quan sát tín hiệu a Chỉnh thời gian mô Stop time = 600s dé quan sát chu kỳ điều khiển Khảo sát trình độ hệ thống với giá trị khâu Relay theo bang sau: Vùng trẻ Ngõ cao ( Switch on /off point ) Ngo thấp (Output when on) | +1/-l +5/-5 +10 /-10 +20 / -20 1 1 (công (công (cong (công suất suất suat suất 100%) 100%) 100%) 100%) (Output when off) |_ (công suất 0) | 0(công suất 0) | 0(công suất 0e) | (công suất 0%) b Tính sai số ngõ so với tín hiệu đặt thời gian đóng ngắt ứng với trường hợp khâu Relay câu a theo bảng sau: Vùng trễ Ael -Ae2 +1/-] +5/-5 +10/-10 +20/-20 920 10 Chu kỳ at (S) Nhận xét ảnh hưởng vùng trễ đến sai số ngõ chu kỳ đóng ngắt khâu Relay (khoảng thời gian ngõ khâu Relay thay đổi chu kỳ) c Lưu trình độ trường hợp vùng trễ (+5 / -5) để viết báo cáo Trên hình vẽ rõ sai số +Ael /-Ae2 quanh giá trị đặt chu kỳ đóng ngắt d Để sai số ngõ xấp xỉ ta thay đổi giá trị vùng trễ bao nhiêu? Chu kỳ đóng ngắt lúc thay đối nào? Trong thực tế, ta thực điều khiển ON-OFE có khơng? Tại sao? Vùng trễ lựa chọn hợp lý Hãy giải thích lựa chọn BÀI LÀM untiled2 a Ag] Bas = Lí] [ — £ | re - Ft | Ị ma Scope File 9- Tools 300 = View @Ob Simulation œ -| + † Tấw+ï | O x Help » -| 6J-| # a- Ready Sample based 920 10 T=600 000 ( +5/-5 Scope File Tools — View Simulation ¡@-| $9 @ b @|3- ñ x Help ” -|š]-| # (Ä- Ready Sample based T=600.000 +10/-10 4) Scope File Tools = View Simulation @ -| $ @ b @|$%- ñ x Help ™ -| [;]-| # tÄ- Ready Sample based +20/-20 920 10 T=600.000 File Scope Tools = View Simulation n x Help ™ @- $@ b ®|#-|® -|[7I-| # lä- Raady Sample based T=500 000 D - Dé sai số ngõ xấp xỉ ta thay đổi giá trị vùng trễ 0.0001/0.001 - Chu kì đóng ngắt theo thời gian - Trong thực té, ta KHONG thuc hién b6 diéu khién ON-OFF - Vì tân số đóng ngắt q lớn, mà sai số ko thể băng tạo điều kiện lý tưởng đc nên điều khiển ko thê tramhj thai ON liên tục HII.1.c Khảo sát mơ hình điều khiến nhiệt độ dùng phương pháp Ziegler-Nichols (điều khiển PID): 920 10 e Thi nghiém: Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ PID sau: + Step PID > PID Cantrollet 30s+1 Tranzfer Fcn Satutation —*> 300 120z+1 Transfer Fen1 CJ Scope elas Po Gain Mo hinh he thong dieu khien nhiet PID Trong đó: e©_ Tín hiệu đặt đầu vào hàm nấc u(0) = 100( tượng trưng nhiệt độ đặt 100oC) e Khdau bao hoa Saturation c6 gidi han la upper limit = |, lower limit = e_ (tượng trưng ngõ điều khiển có cơng suất cung cấp từ 0% đến 100%) Bộ điều khiển PID có thơng số cần tính tốn e Transfer Fen - Transfer Fen1: m6 hình lị nhiệt tuyến tính hóa a Tính giá trị thông số KP, KI, KD khâu PID theo phương pháp Ziegler- Nichols từ thơng số L T tìm phần HI.1.a b Chạy mô lưu đáp ứng tín hiệu Scopc để viết báo cáo Có thể chọn lại Stop time cho phù hợp Trong hình vẽ phải thích rõ tên tín hiệu c Nhận xét chất lượng ngõ phương pháp điều khiển PID ON-OFE, BÀI LÀM A Tính giá trị thơng số KP, KI, KD khâu PID theo phương pháp Ziegler-Nichols từ thông sơ L T tìm phân III.I.a: PID(s) = K,+ Ara Kos S VOL: s-#=s=().036 * LK £ TT 2L 20+300 0.036 2x20 e =0.0009 920 10 K,=0.5K,L =0.5*0.036*20=0.36 fa Gi # | © untitled? ei a 305 +1 - DO 1205+1 50 B Chạy mô lưu đáp ứng tín hiệu Scope để viết báo cáo Có thể chọn lại Stop time cho phù hợp Trong hình vẽ phải thích rõ tên tín hiệu | Pal Block Parameters: PID Controller | PID idof (mask) (link) | This block implements continuous- and discrete-time PID control algorithms and includes advanced features such as antiwindup, external reset, and signal tracking You can tune the PID gains automatically using the ‘Tune ’ button (requires _ Simulink Control Design) Controller: PID ~ Form: Time domain: Parallel Discrete-time settings © Continuous-time © Discrete-time Sample time (-1 for inherited); -i * Compensator formula Pitiip = Main Initialization Output Saturation DataTypes xy 1+Ww Ss State Attributes Controller parameters Source: internal Proportional (P): Integral ([): Derivative (D): 0.036 0.0009 0.36 Use filtered derivative Filter coefficient (N): | 920 10 OK | Cancel Help Apply (Pal Block Parameters: PID Controller x PID idof (mask) (link) This block implements continuous- and discrete-time PID control algorithms and includes advanced features such as antiwindup, external reset, and signal tracking, You can tune the PID gains automatically using the ‘Tune ’ button (requires Simulink Control Design) Controller: PID y Form: Time domain: Parallel Discrete-time settings © Continuous-time a oe Sample time (-1 for inherited): (©) Discrete-time ~ Compensator formula Piitsp— Main Initialization Controller parameters Source: Output Saturation DataTypes 1+ N State Attributes internal Proportional (P): Integral (I): Derivative (D): v 0.036 0.0009 0.36 Filter coefficient (N): 1000 OK | Cancel Help Apply 10 920 10 C Nhận xét chất lượng ngõ phương pháp điều khiển PID ON-OFFE Nhận xét:kết hoàn toàn ta mong muốn, hệ thống nhanh chóng đạt giá trị đặt Phương phap diéu khién ON-OFF tín hiệu ln dao động quanh giá trị đặt Phương pháp PID cho chất lượng tốt phương phap ON-OFF HI.2 Khảo sát mơ hình điều khiến tốc độ, vị tri dong co DC: HII.2.a Khảo sát mơ hình điều khiến tốc độ động co DC: se Thí nghiệm: Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển PID tốc độ động DC sau: 11 tẠ0 PID Step PID Controller 2534 s+312 Transfer Fon Saturation —»> ' Cc) z+2 14 Transfer Fon1 Scope Gain Mo hinh he thong dieu khien PID toc dong co DC Trong đó: e©_ e Tín hiệu đặt đầu vào hàm nấc u(U = 100 (tượng trưng tốc độ đặt 100) Khâu bảo hịa Saturation có giới hạn +30 /-30 (tượng trưng điện áp cung cấp cho phần ứng động từ —30V đến +30V) e© Transfer Fen- Transfer Fenl thể mơ hình tốc độ động DC a Chỉnh thời gian mô Stop tỉme = 10s Thực khảo sát hệ thống với điều khiển P (KI =0, KD = 0) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bang sau: 10 20 50 100 POT e Nhận xét chất lượng hệ thống thay đổi KP thay đối Giải thích b Thực khảo sát hệ thống với điều khiển PI (KP = 2, KD =0) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bảng sau: K POT 0.1 0.5 0.8 e Nhận xét chất lượng hệ thống thay đổi KI thay đổi Giải thích So sánh chất lượng điều khiển PI với điều khiển P c Thực khảo sát hệ thống với điều khiển PID (KP = 2, KI = 2) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bảng sau: 12 920 10