Báo cáo thực tập hệ thống điều khiển tự động

Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0, và thay đổi Kp Yêu cầu:- Vẽ các đáp ứng của ngõ ra động cơ DC ứng với các thông số bộ điều khiển khác nhau.. - Vẽ các đáp ứng của tín

Trang 1

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

Trang 2

Mục lục

Mục lục 1

I Xây dựng bộ điều khiển vòng hở 2

II Xây dựng bộ điều khiển vòng hở có tín hiệu đọc về tT Encoder 2

III Xây dựng bộ điều khiển hồi tiếp PID 3

IV Khảo sát bộ điều khiển PID 4

1 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0, và thay đổi Kp 4

2 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Kd=0 và thay đổi Ki 11

3 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Ki=0.2 và thay đổi Kd 19

V Thiết kế bộ điều khiển PID 26

VI Câu hỏi mở: 29

Bài 6: Khảo sát bộ điều khiển PID cho hệ thí nghiệm động cơ DC

Trang 3

I Xây dựng bộ điều khiển vòng hở

Hình 1: Sơ dồ khối bộ điều khiển vòng hở không có hồi tiếp

II Xây dựng bộ điều khiển vòng hở có tín hiệu đọc về tT Encoder

2

Trang 4

III Xây dựng bộ điều khiển hồi tiếp PID

Hình 2: Sơ đồ khối bộ điều khiển vòng kín PID

Trang 5

IV Khảo sát bộ điều khiển PID

1 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0, và thay đổi Kp Yêu cầu:

- Vẽ các đáp ứng của ngõ ra động cơ DC ứng với các thông số bộ điều khiển khác nhau - Vẽ các đáp ứng của tín hiệu điều khiển ứng với các thông số bộ điều khiển khác nhau - Lập bảng xác định các thông số chất lượng bộ điều khiển ứng với các thông số bộ điều

Trang 6

2 Trường hợp Kp=1

Đồ thị đáp đáp ứng của ngõ ra động cơ DC

Trang 7

Đồ thị đáp ứng của tín hiệu điều khiển ứng

Đồ thị đáp ứng của tín hiệu điều khiển ứng 6

Trang 8

Trang 9

8

Trang 10

Trang 12

2 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Kd=0 và thay đổi Ki Yêu cầu:

Trang 13

- Đồ thị đáp ứng của tín hiệu điều khiển ứng

* Trường hợp Ki=0.2

- Đồ thị đáp đáp ứng của ngõ ra động cơ DC

12

Trang 14

Trang 15

* Trường hợp Ki=1

14

Trang 16

Trang 17

* Trường hợp Ki=2

16

Trang 18

Bảng dưới dây thể hiện các thông số chất lượng bộ điều khiển ứng với các thông số bộ điều khiển khác nhau đã làm ở trên

Trang 19

3 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Ki=0.2 và thay đổi Kd Yêu cầu:

Trang 20

* Trường hợp Kd=0.2

Trang 21

20

Trang 22

* Trường hợp Kd=1

Trang 23

22

Trang 24

* Trường hợp Kd=2

Trang 25

Bảng dưới dây thể hiện các thông số chất lượng bộ điều khiển ứng với các thông số bộ điều khiển khác nhau đã làm ở trên

Trang 26

V Thiết kế bộ điều khiển PID Vẽ các đáp ứng của tín hiệu điều khiển.

Xác định các thông số POT, Ess, Tr và Tss trên hình vẽ.

Chọn thông số điều khiển: Kp=25, K =0, KID=1.5

Trang 27

** Đáp ứng của ngõ ra động cơ DC.

** Đáp ứng của tín hiệu điều khiển

26

Trang 28

Kết quả các thông số POT, Ess, Tr và Tss: POT =0.505%.

Ess =0.5 Tr =0.99 Tss=.1.384

Trang 29

Vẽ các đáp ứng của tín hiệu điều khiển.

Xác định các thông số POT, Ess, Tr và Tss trên hình vẽ

* Giải:

Chọn thông số điều khiển: Kp=2.2, K =0, KID=0.0001

28

Trang 30

** Đáp ứng ngõ ra của động cơ DC

** Đáp ứng của tín hiệu điều khiển.

Trang 31

Kết quả các thông số POT, Ess, Tr và Tss: POT =0.505%.

Ess =0 Tr =1.089 Tss=1.674.

VI Câu hỏi mở:

- Trình bày ảnh hưởng của của các thông số bộ điều khiển PID lên các chất lượng của hệ thống (POT, Ess, Tr, Tss)

Trả lời:

- Kp: Việc tăng Kp giúp sai số xác lập của hệ thống tốt hơn (sai số nhỏ đi) nhưng khi tăng quá cao thì lại làm hệ thống dao động nhiều cũng như sai số tăng lên

- Ki : Khi KI thay đổi thì sai số xác lập Ess không thay đổi nhiều

-KD: Khi KD thay đổi thì cũng không ảnh hưởng đến sai số xác lập của hệ thống nhiều

- Kp: Tăng Kp làm tăng giá trị độ vọt lố gây dao động hoặc làm hệ thống bất ổn.

- Ki: K cũng làm cho độ vọt lố tăng cao khi tăng KI từ đó làm hệ thống trở nên không ổn định.I - Kd: Kd là thành phần điều khiển giúp giảm độ vọt lố khi tăng Kd tuy nhiên khi Kd quá lớn nó sẽ làm hệ thống trở nên nhạy và làm hệ thống có độ vọt lố cao

- Kp: Tăng Kp có thể giúp giảm thời gian thiết lập hệ thống.

- Ki: Ki giúp cải thiện thời gian thiết lập khi có Ki phù hợp Khi tăng Ki thì thời gian lên của hệ thống giảm, cho thấy hệ thống phản ứng nhanh hơn

- Kd: Khi Kd thay đổi không ảnh hưởng nhiều đến phản ứng của hệ thống nói cách khác không ảnh hưởng đến thời gian lên của hệ thống

- Kp: Tăng Kp không làm ảnh hưởng đáng kể đến thời gian xác lập của hệ thống - Ki: khi Ki tăng làm thời gian xác lập của hệ thống dài hơn, hệ thống lâu ổn định hơn - Kd: Kd giúp kiểm soát dao động từ đó giúp cho hệ thống xác lập nhanh hơn, giúp cho thời gian xác lập giảm đi.

30

Trang 32

Tổng kết ảnh hưởng của các thông số đến bộ điều khiển Đáp ứng vòng