Hệ thống điều khiển tuyến tính C1

Trang 1 BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNHGIẢNG VIÊN: ĐẶNG HÀ DŨNG.. Khái niệm hệ thống điều khiển tự động tuyến tính2.. Các tính chất của hệ thống điều khiển tự động5.. Ví dụ về h

BÀI GIẢNG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

GIẢNG VIÊN: ĐẶNG HÀ DŨNG EMAIL: DHDUNG@UTC.EDU.VN

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC - 505A6

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Mục tiêu của môn học

1 Khái niệm hệ thống điều khiển tự động tuyến tính

2 Mô hình tổng quát của hệ thống điều khiển tự động

3 Các dạng mô tả toán của hệ thống điều khiển tự động

4 Các tính chất của hệ thống điều khiển tự động

5 Tổng hợp bộ điều khiển

6 Mô phỏng hệ thống điều khiển sử dụng phần mềm MATLAB

Tài liệu tham khảo

1 Lý thuyết Điều khiển tự động, tập 1&2, Lê Hùng Lân,

NXB Đại học giao thông vận tải 2000.

2 Lý thuyết Điều khiển tuyến tính, Nguyễn Doãn Phước,

NXB Khoa học kỹ thuật, 2017.

3 Các nguồn Internet, từ khóa: điều khiển tuyến tính, điều khiển tự động Keyword: automatic control theory.

Đánh giá kết thúc học phần

- Điểm kết thúc học phần = Điểm thi * 0.7 + Điểm thành phần * 0.3

- Thi kết thúc học phần: tự luận trong (90) 75 phút, (không) sử dụng tài liệu

- Điểm thành phần: điểm điểm danh + điểm bài tập trên lớp

◦ Điểm điểm danh: (số lần điểm danh có mặt /Tổng số lần điểm danh)*10 + Điểm kiểm tra (lựa chọn)

◦ Điểm bài tập trên lớp: số lần chữa bài tập đúng trên lớp

◦ Điểm thành phần dư: sẽ quy đổi vào điểm thi theo hệ số 3/7

- Sinh viên A có: 15 lần điểm danh / Tổng số 20 lần điểm danh, 7 điểm chữa bài tập trên lớp, 7.5 điểm thi Vậy điểm thành phần của sinh viên A là:

Điểm thành phần = 10*(15/20) + 7 = 10 dư 4.5 Điểm dư quy đổi vào điểm thi:

Điểm dư quy đổi = 4.5 * 3/7 = 1.93 Điểm thi cuối cùng của Sinh viên A là:

Điểm thi: 7.5 + 1.93 = 9.43 ~ 9.4 Điểm kết thúc học phần (Do phần mềm tự tính)

10*0.3 + 9.4*0.7 = 9.58 ( chưa quy đổi sang điểm chữ, hoặc 4.0)

Chương 1 Tổng quan hệ thống điều

khiển tự động

1 Ví dụ về hệ thống điều khiển tự động:

Chương 1.

1 Ví dụ về hệ thống điều khiển tự động (tiếp)

- Trong gia dụng:

Chương 1.

1 Ví dụ về hệ thống điều khiển tự động (tiếp)

- Trong sách tham khảo

Chương 1.

1 Ví dụ về hệ thống điều khiển tự động (tiếp)

- Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập:

Chương 1.

Rút ra từ ví dụ:

* Thiết bị tự động hóa

* Nguyên lý vận hành: đo lường, thiết bị tác động điều

khiển, đối tượng bị tác động điều khiển, biến điều khiển, giá trị mong muốn.

* Sơ đồ nguyên lý

* Mô tả toán của sơ đồ nguyên lý

2 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển tự động

- Biểu diễn một phần tử:

* S: tên phần tử (System)

* u(t): tín hiệu vào (trong miền thời gian t)

* U(s): tín hiệu vào trong miền biến phức (s)

* y(t), Y(s): tín hiệu ra, đáp ứng của tín hiệu vào u(t),

U(s)

* X(t) = [x1, x2,x3, ,xn}: vec tơ các biến trạng thái

(trong miền thời gian)

* n(t): tín hiệu nhiễu (bỏ qua trong nội dung)

S

X(t)=[x1,x2, ,x n]

n(t)

- Biểu diễn một hệ điều khiển :

*Khâu so sánh (lưu ý dấu trừ)

* w(t): tín hiệu đặt: mang thông tin giá trị mong muốn đạt được

* e(t): tín hiệu sai lệch giữa đáp ứng y(t) và giá trị đặt w(t)

* C: bộ điều khiển (Controller)

* M: khâu đo lường (Measurement)

* Tín hiệu trong hệ đi theo một vòng kín: Hệ thống điều khiển hồi tiếp âm.

C

M

S

X(t)=[x1,x2, ,x n]

n(t)

3 Phân loại hệ thống điều khiển tự động

- Hệ điều khiển mạch hở (không có mạch phản hồi âm)

- Hệ điều khiển mạch kín (nêu ở trên)

- Hệ liên tục: tất cả tín hiệu trong hệ được biểu diễn trong miền thời gian liên tục Ví dụ:

◦ w(t): tín hiệu đặt (giá trị mong muốn)

◦ y(t): tín hiệu ra

◦ u(t): tín hiệu điều khiển

◦ e(t): tín hiệu sai lệch

- Hệ rời rạc: tất cả tín hiệu trong hệ là tín hiệu rời rạc (tín hiệu số), ký hiệu như sau:

w(k), y(k), u(k), e(k)

- Hệ tuyến tính: thỏa mãn nguyên lý xếp chồng

- Hệ phi tuyến

- Hệ một vào một ra (SISO: Single Input Single Output)

- Hệ nhiều vào nhiều ra (MIMO: Multi Input Multi Output)

- Chương trình chỉ đề cập tới hệ: tuyến tính, một vào một ra (liên tục hoặc rời rạc)

Kết luận

- Một phần tử của hệ thống điều khiển (ví dụ phần tử đối tượng điều khiển): có tín hiệu vào, tín hiệu ra và các biến trạng thái.

- Sơ đồ nguyên lý tổng quát của hệ thống điều khiển tự động (sơ đồ hồi tiếp âm, khái niệm mạch hở, mạch kín, mạch hồi tiếp)

- Nội dung chính của chương trình: hệ thống điều khiển tuyến tính, một tín hiệu vào và một tín hiệu (đáp ứng) ra trong miền thời gian

liên tục hoặc rời rạc (số).

Nội dung tiếp theo: Biểu diễn toán của hệ thống (mô hình toán của hệ)