báo cáo thực tập hệ thống điều khiển tự động

Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển.. Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố t

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆ ⸙ -

Báo cáo thực tập hệ thống

điều khiển tự động

GVHD: ThS Nguyễn Phong Lưu

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Hoàng 21151458

Tp Hồ Chí Minh, 2023

Mục lục7.5 Yêu cầu thực hiện 3

a Chọn một bộ thông số PID điều khiển ổn định được hệ thống Bộ thông số này không cần đạt chất lượng quá tốt vì ở đây, chúng ta cần một bộ thông số tham khảo để khảo sát sự ảnh hưởng của

Kp, Ki, Kd riêng rẻ lên đáp ứng ngõ ra của hệ thống 3

b Làm thí nghiệm với sự tăng và giảm Kp nhưng đồng thời tương ứng việc giữ nguyên giá trị đặt

và Ki, Kd ở câu d Việc tăng và giảm thông số Kp nên diễn ra tư tư đến khi đáp ứng hệ thống cho thấy sự thay đổi Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Kp trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết 4

c Làm thí nghiệm tương tự câu b nhưng tương ứng với sự tăng và giảm Ki trong khi giữ nguyên giá trị đặt, Kp, Kd Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Ki trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết 9

d Làm thí nghiệm tương tự câu c nhưng tương ứng với sự tang và giảm Kd trong khi giữ nguyên giá trị đặt, Kp, Ki Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Kd trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết 15

e Làm thí nghiệm 8 với bộ thông số PID ở d nhưng với giá trị đặt khác với câu d Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên khi thay đổi giá trị đặt.21 7.6 Câu hỏi mở 22

1 Vì sao ta áp dụng điều khiển PID số/ rời rạc cho hệ lò nhiệt trên phòng thí nghiệm thay vì PID liên tục? 22

2 Điều gì xảy ra nếu thời gian kích góc mở nhỏ hơn 1ms hoặc lớn hơn 9ms? (Vì sao trong thí nghiệm, sinh viên chỉ giới hạn góc kích trong khoảng 1ms đến 9ms) 22

3 Mạch khuếch đại trong thí nghiệm là bao nhiêu? Nếu sinh viên được lựa chọn mạch dịch mức và khuếch đại mong muốn thì điện áp dịch mức và hệ số khuếch đại bạn mong muốn là bao nhiêu? Vì sao? 22

4 Mạch phát hiện điểm 0 gửi tín hiệu báo về ngắt ngoài bao lâu 1 lần? vì sao? 23

5 Thời gian lấy mẫu trong thí nghiệm là bao nhiêu? Những bất lợi có thể xảy ra nếu chọn thời gian lấy mẫu quá lớn hoặc quá nhỏ? 23

7.5 Yêu cầu thực hiện:

a Chọn một bộ thông số PID điều khiển ổn định được hệ thống Bộ thông số này không cần đạt chất lượng quá tốt vì ở đây, chúng ta cần một bộ thông số tham khảo

để khảo sát sự ảnh hưởng của Kp, Ki, Kd riêng rẻ lên đáp ứng ngõ ra của hệ thống

- Dùng phương pháp thử và sai, chọn được Kp=3; Ki=0.1; KD=5, ta được giá trị nhiệt

độ xác lập: 49.6

b Làm thí nghiệm với sự tăng và giảm Kp nhưng đồng thời tương ứng việc giữ nguyêngiá trị đặt và Ki, Kd ở câu d Việc tăng và giảm thông số Kp nên diễn ra tư tư đến khi đáp ứng hệ thống cho thấy sự thay đổi Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Kp trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết.

* kp=1.5:

* kp=2:

* kp=2.5:

Nhận xét: Khi thay đổi Kp thì độ vọt lố tăng, thời gian xác lập tăng, sai số xác lập

giảm Nếu so với lí thuyết bộ điều khiển PID thì ảnh hưởng khi thay đổi Kp của lò nhiệt lúc khảo sát bộ thí nghiệm có sự tương đồng với lí thuyết

c Làm thí nghiệm tương tự câu b nhưng tương ứng với sự tăng và giảm Ki trong khi giữ nguyên giá trị đặt, Kp, Kd Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai sốxác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng

ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Ki trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết

*ki=0.02:

*ki=0.04:

*ki=0.06:

Nhận xét: Khi thay đổi Ki thì độ vọt lố giảm, thời gian xác lập tăng, sai số xác lập

giảm Nếu so với lí thuyết bộ điều khiển PID thì ảnh hưởng khi thay đổi Ki của lò nhiệt lúc khảo sát bộ thí nghiệm có sự tương đồng với lí thuyết

d Làm thí nghiệm tương tự câu c nhưng tương ứng với sự tang và giảm Kd trong khi giữ nguyên giá trị đặt, Kp, Ki Sau đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng

ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên Sinh viên hãy nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi thông số Kd trong thực tế, so sánh với tham khảo lý thuyết

+ KD=2

+ KD=3

+ KD=1.5

+ KD=2.5

Nhận xét: Khi thay đổi KD thì độ vọt lố giảm, thời gian xác lập giảm, sai số xác lập không đổi Nếu so với lí thuyết bộ điều khiển PID thì ảnh hưởng khi thay đổi KD của

lò nhiệt lúc khảo sát bộ thí nghiệm có sự tương đồng với lí thuyết

e Làm thí nghiệm 8 với bộ thông số PID ở d nhưng với giá trị đặt khác với câu d Sau

đó, sinh viên hãy xác định thời gian xác lập, sai số xác lập, đột vọt lố tương ứng kết quả điều khiển Sinh viên hãy kết luận về khả năng ổn định hệ thống của các bộ điều khiển PID trên khi thay đổi giá trị đặt

Ta có: Kp=3; Ki=0.1; KD=5 Giá trị đặt nhiệt độ là: 60

Tư đó, ta xác định được: Giá trị xác lập: 59.7

- Sai số xác lập: 0.3

- Thời gian xác lập: 4.54

- Độ vọt lố: 1.1%

7.51 Câu hỏi mở:

1 Vì sao ta áp dụng điều khiển PID số/ rời rạc cho hệ lò nhiệt trên phòng thí

nghiệm thay vì PID liên tục?

PID số/rời rạc thích hợp cho hệ lò nhiệt phòng thí nghiệm vì:

-Ổn định số: Phù hợp với hệ thống số và giảm độ chệch theo tưng khoảng thời gian

cố định

-Dễ tích hợp: Triển khai đơn giản, chi phí thấp, và tương thích với các hệ thống

số khác

-Chống giữ giá trị: Giảm ảnh hưởng của biến động đột ngột trong môi trường số

-Linh hoạt tích hợp: Dễ tích hợp với máy tính và các thiết bị khác trong phòng thí nghiệm

2 Điều gì xảy ra nếu thời gian kích góc mở nhỏ hơn 1ms hoặc lớn hơn 9ms? (Vì sao trong thí nghiệm, sinh viên chỉ giới hạn góc kích trong khoảng 1ms đến 9ms)

Khi thời gian kích góc quá nhỏ hoặc quá lớn, có thể xảy ra một số vấn đề:

- Thời gian kích góc nhỏ hơn 1ms: Không đủ thời gian để thực hiện công việc Nếu thời gian kích góc quá nhỏ, có thể không đủ thời gian để hệ thống thực hiện công việccần thiết trong mỗi chu kỳ dẫn đến không ổn định trong quá trình thử nghiệm

- Thời gian kích góc lớn hơn 9ms:

+ Độ chính xác giảm: Khi thời gian kích góc tăng lên, độ chính xác của hệ thống giảm

đi Điều này có thể làm tăng độ chệch và không ổn định

+ Thời gian phản hồi chậm: Thời gian kích góc lớn hơn có thể làm tăng thời gianphản hồi của hệ thống, điều này có thể không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độchính xác và đáp ứng nhanh

Vì vậy, giới hạn thời gian kích góc trong khoảng tư 1ms đến 9ms trong thí nghiệm cóthể là để đảm bảo rằng hệ thống được vận hành trong một khoảng thời gian tối ưu, đủ

để thực hiện các chức năng cần thiết mà không làm giảm hiệu suất hoặc độ chính xác của hệ thống

3 Mạch khuếch đại trong thí nghiệm là bao nhiêu? Nếu sinh viên được lựa chọn mạch dịch mức và khuếch đại mong muốn thì điện áp dịch mức và hệ số khuếch đại bạn mong muốn là bao nhiêu? Vì sao?

4 Mạch phát hiện điểm 0 gửi tín hiệu báo về ngắt ngoài bao lâu 1 lần? vì sao?

Sau 1,5s, mạch phát hiện điểm 0 gửi tín hiệu báo về ngắt ngoài 1 lần Vì mỗi lầnngắt thì vi xử lí sẽ thực hiện lệnh để điều chỉnh nhiệt độ nên ta cần ngắt một khoảngthời gian thích hợp để bóng đèn có thể điều chỉnh độ sáng ứng với nhiệt độ thíchhợp

5 Thời gian lấy mẫu trong thí nghiệm là bao nhiêu? Những bất lợi có thể xảy ra nếu chọn thời gian lấy mẫu quá lớn hoặc quá nhỏ?

Thời gian lấy mẫu trong thí nghiệm là 1,5s

Một số bất lợi có thể xảy ra nếu thời gian lấy mẫu quá lớn hoặc quá nhỏ:

* Thời gian lấy mẫu quá lớn:

- Mất thông tin chi tiết: Nếu thời gian lấy mẫu quá lớn, hệ thống có thể bỏ lỡ các biến động nhanh chóng và chi tiết trong tín hiệu Điều này có thể dẫn đến mất mát thông tin quan trọng và làm giảm độ chính xác của quá trình điều khiển hoặc xử lý tín hiệu

- Độ trễ lớn: Thời gian lấy mẫu lớn tạo ra độ trễ lớn trong hệ thống, làm tăng thời gian phản hồi và có thể gây ổn định kém

* Thời gian lấy mẫu quá nhỏ:

- Gây khó khăn trong tính toán: Nếu thời gian lấy mẫu quá nhỏ, hệ thống có thể phải

xử lý một lượng lớn dữ liệu trong mỗi chu kỳ lấy mẫu Điều này có thể gây khó khăn khi tính toán và đòi hỏi nhiều tài nguyên máy tính hơn

- Nhiễu và dao động: Thời gian lấy mẫu quá nhỏ có thể làm tăng nhiễu và dao động trong dữ liệu do ảnh hưởng của nhiễu môi trường và sai số lấy mẫu

Để chọn thời gian lấy mẫu tốt nhất, cần cân nhắc giữa việc đảm bảo độ chính xác và

độ ổn định của hệ thống và sự hiệu quả trong việc xử lý dữ liệu