Báo cáo thực tập hệ thống điều khiển tự động bài số 1 ứng dụng matlab trong mô tả toán học hệ thống

Báo cáo về biễu diễn các hàm truyền bằng hệ phương trình biến trạng thái.11 2.1.. Báo cáo kết quả viết phương trình trạng thái theo lí thuyết...112.2.. Báo cáo về biễu diễn các hàm truyề

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINHKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

Mục lục

1 Báo cáo tìm hàm truyền thông qua hệ thống có sơ đồ hình 1.1 và hình 1.2 2

1.1 Báo cáo tính toán lí thuyết 2

1.2 Báo cáo sử dụng matlab 5

2 Báo cáo về biễu diễn các hàm truyền bằng hệ phương trình biến trạng thái.11 2.1 Báo cáo kết quả viết phương trình trạng thái theo lí thuyết 11

2.2 Báo cáo kết quả sử dụng matlab 13

3 Khi hàm truyền hệ thống hình 1.3 được tính toán theo các hàm matlab 16

3.1 Giải thích qua các hàm matlab trong quá trình tính toán trên 16

3.2 Sử dụng matlab cho hàm trên để tính toán kết quả ở hình 1.1 và hình 1.2 18

4 Câu hỏi mở: 24

1 Báo cáo tìm hàm truyền thông qua hệ thống có sơ đồ hình 1.1 và hình 1.2.

1.1 Báo cáo tính toán lí thuyết.

Theo sơ đồ khối 1:

Kết quả theo lí thuyết:

Theo sơ đồ khối 2:

Kết quả hàm truyền sơ đồ khối 2:

1.2 Báo cáo sử dụng matlab Theo sơ đồ khối 1: - Nhập lệnh theo sơ đồ khối 1:

- Và kết quả hiển thị :

Theo sơ đồ khối 2:

- Trước khi nhập lệnh, chuyển đổi giữa các khối và cục bộ tổng: + Chuyển bộ tổng âm ra sau khối G4 khi đó nhánh H3 + Chuyển vị trí 2 bộ tổng dương ra trước bộ âm G5.

- Nhập lệnh theo sơ đồ khối:

Kết quả hiện thị:

Kết quả cuối cùng:

2 Báo cáo về biễu diễn các hàm truyền bằng hệ phương trình biến trạng thái.

2.1 Báo cáo kết quả viết phương trình trạng thái theo lí thuyết Theo sơ đồ khối 1:

Kết quả của sơ đồ khối 1:

Theo sơ đồ khối 2:

Kết quả của sơ đồ khối 2:

2.2 Báo cáo kết quả sử dụng matlab Theo sơ đồ khối 1:

- Nhập lệnh theo sơ đồ khối 1:

- Và kết quả hiện thị:

Theo sơ đồ khối 2: - Nhập lệnh ss để biến đổi trạng thái:

Và kết quả hiển thị:

3 Khi hàm truyền hệ thống hình 1.3 được tính toán theo các hàm matlab.

3.1 Giải thích qua các hàm matlab trong quá trình tính toán trên.

Nhập đúng các chức năng truyền lệnh từ 1 đến 8 Vì sơ đồ khối phức tạp nên ta sử dụng lệnh connect để tìm chức năng truyền tải trên sơ đồ như hình vẽ đặt thêm Q9 = 1 tại ngõ vào R(s).

Sử dụng ma trận Q để chỉ ra sơ đồ khối 3 trên hình 1.3:

• G1 có đầu vào các khối là -G2, -G5, G9 thì hàng 1 sẽ là 1 -2 -5 -9 • G2 có đầu vào các khối là G1, G8 thì hàng 2 sẽ là 2 1 8 0 • G3 có đầu vào các khối là G1, G8 thì hàng 3 sẽ là 3 1 8 0 • G4 có đầu vào các khối là G1, G8 thì hàng 4 sẽ là 4 1 8 0 • G5 có đầu vào các khối là G3, G4, -G6 thì hàng 5 sẽ là 5 3 4 -6.

• G6 có đầu vào khối là G7 thì hàng 6 sẽ là 6 7 0 0.

• G7 có đầu vào các khối là G3, G4, -G6 thì hàng 7 sẽ là 7 3 4 -6 • G8 có đầu vào khối là G7 thì nên treo 8 sẽ là 8 7 0 0.

Ngõ ra là 7 vì sau G7 là 1 điểm chiến đấu ra cũng là C(s) => đầu ra lệnh = 7 Và ngõ vào là 9 vì từ R(s) vào tổng cộng nên có thể đặt G9(s) = 1 center local with the path to R(s) => đầu ra lệnh = 9.

Lệnh kết nối sẽ lấy thông tin từ ma trận Q được tiến hành kết nối chéo với hệ thống tạo khối thành 1 với các ngõ vào (G9) và ngõ ra (G7) được chọn bởi các đầu vào và đầu ra biến thể.

Cuối cùng, sử dụng lệnh tf để tạo chức năng truyền thông từ hệ thống được thiết lập bởi lệnh connect.

3.2 Sử dụng matlab cho hàm trên để tính toán kết quả ở hình 1.1 và hình 1.2 Theo sơ đồ 1:

=

Kết quả hiện thị:

Theo sơ đồ 2:

4 Câu hỏi mở:

1 Tại sao phải đơn giản hàm truyền của hệ thống?

Vì đối tượng điều khiển rất đa dạng và phong phú, có những bản chất vật lí khác nhau như nhiệt độ, tốc độ, lực… để có cơ sở của toán học để phân tích , thiết kế được các hệ thống điều khiển có bản chất vật lí khác nhau Quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra của hệ thống tuyến tính có thể điều khiển bằng phương trình vi phân bậc cao, việc khảo sát bằng phương trình đó sẽ gây khó khăn Vì vậy, để khảo sát dễ dàng hơn ta phải đơn giản hàm truyền hệ thống.

2 Khi chuyển đổi phương trình vi phân hay phương trình biến trạng thái về hàm truyển thì điều kiện nào là cần thiết?

Khi chuyển đổi từ phương trình vi phân về hàm truyền thì điều kiện phù hợp chỉ có 1 ngõ ra, 1 ngõ vào và tỉ số giữa Laplace của tín hiệu ra và tín hiệu vào khi điều kiên bằng 0

Khi chuyển đổi từ phương trình biến trạng thái thì điều kiện phù hợp cho hệ đa biến, hệ phi tuyến hay hệ biến đổi theo thời gian.

3 Ý nghĩa của việc mô tả mô hình của hệ thống là gì?

Ý nghĩa của mô tả mô hình của hệ thống là quá trình đặc tính và hoạt động của hệ thống điều khiển bằng các phương trình hoặc mô hình toán học Điều này xác định ngõ ra và ngõ vào, mối quan hệ giữa chúng cũng như tham số và biến số liên quan đến hệ thống Mô hình hệ thống cung cấp về cách trình bày cũng như cách vận hành hệ thống diều khiển cho phép phân tích, mô phỏng và thiết kế bộ hệ thống Bằng cách này, các nhà kỹ sư và nhà nghiên cứu có thể hiểu rõ hơn và tối ưu hóa hiệu suất điều khiển, đảm bảo được các khả năng và mục tiêu mong muốn.