MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên G/i5 “Tastee... Sau đó chúng ta sẽ code trên matlab để kiêm nghiệm quỹ đạo nghiệm số: Người thực hiện: Ngo Quang Hao 6 Lớp: Cơ điện tử Í - 6l.
Trang 1TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI
KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
Trang 2MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
THIET KE MON HOC
MO PHONG HE THONG DIEU KHIEN
Ky I, năm học 2022 — 2023
Sinh viên thực hiện: Ngô Quang Hảo Mã sinh viên: 201301553
Người hướng dẫn: TS Phạm Xuân Hiển Ngày hoàn thành: Ngày giao: 11/10/2023 Ký tên:
DE BAI MO HINH 2 Đề bài số : 8 Cho hệ thống treo như hình vẽ Thử nghiệm hệ thống dao động như Hình I và thiết kế lực điều khiển dé dap tắt hoặc giảm thiêu biên độ dao động
Trang 3MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiển
Bảng 1 Giá trị đề bài
Trang 4
MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
G/i5 “Tastee sek)
Trong trường hợp Z„| =0 thì ta có hàm truyền:
Trang 5MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
G,|s]= =m,.s°“+c.s+k(3)
Thay số vào phương trình (2) và (3) ta có:
Z3
_ _¢.stk 1900 s+27000 { G„ÍsÌ= Z4ÁsÌ m s?+c.s+k _ 700.s°+1900.s+27000 = 5 = 2 4
Gs)= 2 7 700.3 1900.s+270003 4S
Chúng ta sẽ vẽ quỹ đạo nghiệm số của phương trình (4):
s)= 1900 s+ 27000 “700 s°+1900.s+27000
Trang 6MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
> a= {1400 s.1900 s+ 1900.1900 s]+|1400 s.27000+ 1900.27000)— (700 s” 1900+ 1900 s 1900+ 270:
Hình 3 Qũy đạo nghiệm số
Sau đó chúng ta sẽ code trên matlab để kiêm nghiệm quỹ đạo nghiệm số:
Người thực hiện: Ngo Quang Hao 6 Lớp: Cơ điện tử Í - 6l
Trang 7MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Real Axis (seconds *
Hình 4 Quỹ đạo nghiệm số trên Mallab Tiếp tục chúng ta sẽ kiểm nghiệm bằng cách vẽ biểu đồ bode của hàm truyền
Trang 8MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiển
L(@), dB
10” 10
10° w, rad/s 10 10 ú
log(@)
Hinh 5 Biéu dé Bode
Sau đó thì ta cũng vẽ biểu đỗ Bode của hàm truyền trên Matlab:
Tình 6 Biéu dé bode Tiếp theo chúng ta sẽ mô phỏng hàm truyền trên ở trên MATLAB-~— SIMULINK
Trang 9MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Hình 8 Đô thị mô phỏng trên simulink
Tình 9 Các thông sé cdn cải thiện
Ta có sai số điều khiển là: e[r|=z„Ít]—z,Lt| = E[s| =Z„Ls]— Z, Ís] Và lực điều khiên f(t) được thiết kế như sau:
đe (t}
fitl=K,eltl+K, | elrldt+K, TU
at „ fltÌEK; eltleg Jeltidtery Ge
B6 diéu khién PID c6 ham truyén là:
Trang 10MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Tiếp tục ta chọn thời gian quá độ là nhỏ hơn 1 giây > 12 07
n
Đề giải quyết bài toán này chúng ta sẽ áp dụng phương pháp Zeighler — Nichols dé tìm
ra các hệ số của bộ điều khiển PID Đầu tiên ta có phương trình đặt trưng:
K, 2 Kp†——+Kps| =—700.sˆ—1900 s—27000 s
(198K p+19 K,+19 °K, |+
K 270K »+270 s.+270 ¬
Người thực hiện: Ngo Quang Hao 10 Lớp: Cơ điện tử Í - 61
Trang 11MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên Thay giá trị K;=100
+ [19Kp+7]s+ 270 Kp+1919 ]s”+|19 K,+27270]s+270 K,=0
Phương trình đặc trưng mong muốn có dạng:
(s+a)(s?+2.0,7.4,29 s+4,29”)=0
-> (s+g)(s?+6 s+18,4)=0 ~ (s°+6s?+18,4s)+(as”+6 as+18,4 a)= 0 = 8 +6s”+18,4s+ds°+6 as+18,4 a=0
Voi K y= TỔ #—0,315 vàa=1827/74 - K,==857,11hoặc K,=124,55
Trang 12MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
_.272,84s”+5777,2 )+34499,3s+ 106569 _
1 3 2
7s +19sˆ+270s 0
-270 19
— Cực là: p,= =—14,21; p,,=—3,48 43,92 j — Zerold: 2,=0;2,,=-1,357 + 6,06 j
6,= 180°+|arg |p,—2,)+arg | p,— 2, + arg |p.—25 |] -Larg|p2— p,|+ argl p.— ps)] ¬ 8,=180°+| arg|(—3,48+3,92 j)—0 |+ard (—3,48+3,92 j]—(—1,357+6,06 j)]+arg| (—3,48+3,92 j) —(—1 + 8,=180”+| 131,597+(—134,77)+102| -120,07+90 168,76"
Hình 10 Quỹ đạo nghiệm số khí có bộ PID Người thực hiện: Ngo Quang Hao 12 Lớp: Cơ điện tử Í - 61
Trang 13MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Tiếp theo ta sẽ sử dụng matlab để vẽ biểu đồ bode:
Người thực hiện: Ngo Quang Hao 13 Lớp: Cơ điện tử Í - 61
Trang 14MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Trang 15MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Hình 16 Độ vọt lỗ khi có bộ PID
Hình 17 Đồ thị lực ff) sau khi có bộ PID
Ta có phương trình mô phỏng độ nhấp nhô mặt đường như sau:
?„It]+27.v.n„.Z„|t| =/G,|9,).v.olt,
- đi Han, v.n,.Z, i) ="G,(Q,).v-ale) — S./2| s21 v.n,.Z,|s)}=VG,|Q,].v cls) + Z,\s).|s+27.v.n,|=¥G,|Q,}.v.als|
Trang 16MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
is)= G,|Q,].v.ols}|_| ¥G,|Q,) 20.1 tạ 19” | |s+2m.v.n) | | |s+2z.20.0,1)
Sau đó ta sẽ thiết lập hệ nguồn đầu vào dựa trên hai giá trị giới hạn đưới và giới hạn
trên ở trong Simulink — Matlab
Người thực hiện: Ngo Quang Hao 16 Lớp: Cơ điện tử Í - 61
Trang 17MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Hinh 18 M6 phong trén simulink-matlab
Sau khi đã mô phỏng hệ thống trên thì chúng ta sẽ xuất các biểu đô
Trang 18MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
THình 21 Mô phỏng giới hạn dưới
Hình 22 Biểu đồ lực f(t) trước và sau khi có b6 PID (giới hạn dưới)
Tiếp theo để đánh giá tiêu chí độ em dịu, thi ta sẽ tìm đại lượng là giá trị bình phương trung bình của gia tốc:
ros|z) =| fala a é
Ở cả hai trường hợp thi ta sẽ đều chọn T = 10 (giây)
Vì ở trong phần mềm MATLAB — SIMULINK có khối RMS nên chúng ta sẽ sử
dụng chúng để kiêm tra độ êm dịu của hệ thông treo
Người thực hiện: Ngo Quang Hao 18 Lớp: Cơ điện tử Í - 61
Trang 19MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
Hinh 23 M6 hinh simulink khi danh gid tiêu chỉ độ êm dịu
Trang 20
MPHTDK Người hướng dẫn: TS.Phạm Xuân Hiên
