Khảo sát chất lượng hệ thống dùng các khối hàm liên tục trong MATLAB Simulink...212.. Chú ý gắn đúng cực của tụ như trong Hình 9.e Biên dịch chương trìnhf Bật công tắc POWER, SW1 sang O
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SỞ ĐIỂU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: Bùi Thanh Huyền Nhóm – lớp: – L08 Sinh viên thực Mã số sinh viên Ngô Xuâ n Nghĩa 2110386 Trầ n Hoà ng Minh 2114075 Đinh Thị Quỳnh Như 2011772 Thành phố Hồ Chí Minh - 2023 MỤC LỤC BÀI THÍ NGHIỆM I Kết thí nghiệm: 1 Đáp ứng tần số tốc độ động DC: Đáp ứng tần số vị trí động DC: Khảo sát đáp ứng nấc tốc độ động DC: 13 II Báo cáo thí nghiệm: 16 BÀI THÍ NGHIỆM 21 I Kết thí nghiệm: 21 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng khối hàm liên tục MATLAB Simulink 21 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng mạch khuếch đại op-amp .26 II Báo cáo thí nghiệm: 32 BÀI THÍ NGHIỆM 38 I Kết thí nghiệm: 38 Điều khiển tốc độ động DC 38 Điều khiển vị trí động DC 48 II Báo cáo thí nghiệm 61 BÀI THÍ NGHIỆM 62 I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 62 Tìm thơng số lò nhiệt 62 Điều khiển PID theo phương pháp Ziegler - Nichols 74 II BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 102 BÀI THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG Kết thí nghiệm: Đáp ứng tần số tốc độ động DC: Trong phần thí nghiệm ta khảo sát đáp ứng tần số cho mơ hình bậc đợng DC với ngõ vào điện áp, ngõ tốc độ động Các bước thí nghiệm: a) Mở file motor_speed_response.mdl b) Cài đặt biên đợ sóng sine 7.2, tần sớ 0.4 rad/s c) Biên dịch chương trình chạy (xem hướng dẫn mục 3.2) d) Mở scope để xem đáp ứng, xác định tỉ sớ biên đợ tín hiệu ngõ tín hiệu đặt Ac/Ar, xác định đợ trễ pha φ hai tín hiệu cách đo thời gian ∆t e) Ghi lại các kết vào Bảng f) Lặp lại bước d) e) với các tần sớ cịn lại Bảng 3, biên độ vẫn giữ nguyên 7.2 I Tần số rad/s Tần số rad/s Tần số rad/s Bảng Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tần số tốc độ động DC Lần chạy Tần số (rad/s) Ac/Ar Ac/Ar (dB) ∆t (s) φ (độ) 0.4 73 37.266 -0.5 -11.46 0.6 70.625 36.98 -0.5 -17.19 0.8 68.4 36.7 -0.55 -25 65.65 36.345 -0.4 -22.92 55 34.8 -0.4 -45.84 40.9 32.23 -0.25 -57.3 28 28.9 -0.21 -72.2 8 21.94 26.82 -0.19 -87.1 10 18.75 25.46 -0.17 -97.4 10 20 8.9 18.99 0.1 -114.6 Đáp ứng tần số vị trí động DC: Trong phần thí nghiệm ta khảo sát đáp ứng tần sớ cho mơ hình bậc hai động DC với ngõ vào điện áp, ngõ vị trí đợng Mở file motor_pos_response.mdl Lặp lại các bước thí nghiệm 5.1 ghi lại kết vào Bảng Tần số 0.4 rad/s Tần số 0.6 rad/s Tần số 0.6 rad/s Tần số 0.8 rad/s Tần số rad/s Bảng Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tần sớ vị trí đợng DC Lần chạy Tần số (rad/s) 0.4 Ac/Ar ∆t (s) φ (độ) 939 Ac/Ar (dB) 59.45 -4.01 -91.9 0.6 626 55.93 -2.77 -95.23 0.8 472 53.48 -2.25 370.3 49.37 -1.88 165.43 43.37 -1.081 51.34 34.45 -0.43 27.89 28.7 -0.376 8 15.6 24.86 -0.35 10 13.4 22.54 -0.283 10 20 3.312 10.4 -0.151 103.13 107.72 123.87 147.82 154.05 160.42 162.14 173.03 Khảo sát đáp ứng nấc tốc độ động DC: Trong phần thí nghiệm ta xác định đáp ứng nấc tốc độ động DC, từ xác định đợ lợi K thời τ (thời gian đáp ứng hệ thớng 63% giá trị xác lập) Các bước thí nghiệm: a) Mở file motor_step_response.mdl b) Thay ngõ vào khối Step với giá trị đặt (final value) 7.2 c) Biên dịch chương trình chạy d) Mở Scope để xem đáp ứng, xác định thời độ lợi DC e) Lặp lại các bước b) đến d) cho các giá trị lại Bảng Điện áp 16.8V Điện áp 14.4 V Bảng Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tớc đợ động DC theo thời gian với điện áp đầu vào khác Lần chạy Điện áp động cơ(V) 7.2 Tốc độ xác lập (vòng/phút) 510 9.6 740 12 975 14.4 1210 16.8 1447 Giá trị trung bình K τ 70 83 77 08 81 25 84 03 86 16 79 86 0.466 0.4975 0.505 0.498 0.506 0.4943 * Với: K = Tốc độ xác lập/ Điện áp động II Báo cáo thí nghiệm: Từ bảng số liệu Bảng Bảng 4, vẽ biểu đồ đáp ứng tần số tìm được (Bode biên độ Bode pha) trường hợp, xác định độ lợi DC số thời gian hệ thống trường hợp 5.1 5.2 ? * Trường hợp 5.1: Đáp ứng biên độ * Điều khiển vị trí SP=1000°: Dùng khâu P {Kp=0.02, Ki=0} Dùng khâu PI; Kp=0.02; Ki=0.005 Bảng Đầu vào hàm nấc (Step) Thí nghiệm Tiêu chuẩn Thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) Điều khiển vận tốc SP=800v/p Điều khiển vị trí SP=1000° Dùng khâu P Kp=0.2, Ki=0 0.6 Dùng khâu P Kp=0.02, Ki=0 1.9 Dùng khâu PI Kp=0.02,Ki=0 005 0.257 0.2485 0.24 Dùng khâu PI Kp=0.2, Ki=0.5 1.7 0.275 1.76 Thời gian lên (s) Độ vọt lố 2.49 29.375 37.8 43.69 (%) Sai số xác 55 0.23 10 3.4 lập Đầu vào hàm dốc (Ramp): * Điều khiển vận tốc SP=0->800v/p 10s với: Dùng khâu P {Kp=0.2, Ki=0} Điều khiển vận tốc SP=0->800v/p 10s với: Dùng khâu PI {Kp=0.2, Ki=0.5} * * Điều khiển vị trí SP=0->1000° 20s với: Dùng khâu P {Kp=0.03, Ki=0} Điều khiển vị trí SP=0->1000° 20s với: Dùng khâu PI {Kp=0.03, Ki=0.01} * Bảng Đầu vào hàm dốc (Ramp) Thí nghiệm Điều khiển vận tốc SP=0 -> 800v/p 10s Điều khiển vị trí SP=0 -> 1000° 20s Tiêu chuẩn Dùng khâu P Kp=0.2, Ki=0 52 Dùng khâu P Kp=0.03, Ki=0 25 Sai số xác lập Dùng khâu PI Kp=0.2, Ki=0.5 Dùng khâu PI Kp=0.03, Ki=0.01 10 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng mạch khuếch đại op-amp Các bước thí nghiệm: a) Mở file MATLAB Simulink motor_cont_ctrl1.mdl b) Trên hộp điều khiển PID dùng op-amp: tắt công tắc POWER, SW2, SW1 sang OFF gỡ tất R, C nếu có mạch c) Trên Matlab Simulink, ứng với thí nghiệm bảng ý thực xác lần lượt các bước sau: chọn dạng tín hiệu ngõ vào Step hay Ramp dùng SW_R >cài đặt giá trị ngõ vào -> chọn chế đợ điều khiển vận tớc hay vị trí dùng SW_Y d) Trên hộp điều khiển PID dùng op-amp: gắn các linh kiện {Rp, Ri, Ci} vào theo các giá trị bảng Chú ý gắn cực tụ Hình e) Biên dịch chương trình f) Bật công tắc POWER, SW1 sang ON Bật SW2 sang ON nếu có sử dụng khâu I g) Chạy chương trình h) Mở Scope để xem đáp ứng tính các tiêu chuẩn chất lượng hệ thống h) Ghi lại các kết vào Bảng Bảng i) Lặp lại bước b) tới tới bước h) cho các giá trị Bảng Bảng Đầu vào hàm nấc (Step): * Điều khiển vận tốc SP=800v/p với: Dùng khâu P { Rp=5k}