Môn thực tập hệ thống Điều khiển tự Động báo cáo bài thí nghiệm số 3 Ứng dụng matlab trong khảo sát chất lượng của hệ thống

Với giá trị Kgh đã tìm được ở trên hãy vẽ đáp ứng quá độ với đầu vào là hàm nấc đơn vị.. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 d bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín

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 - ∆ - ⸙ ⸙

MÔN: THỰC TẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

BÁO CÁO BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 ỨNG DỤNG MATLAB TRONG KHẢO SÁT CHẤT

LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG

GVHD: Nguyễn Văn Đông Hải SVTH: Phạm Thị Kim Thư MSSV: 20151576

MỤC LỤC

I Yêu cầu: 1

1 Yêu cầu 1: 1

2 Yêu cầu 2: 1

3 Câu hỏi mở 2

II Bài làm 3

1 Yêu cầu 1 3

1.1 Câu a: 3

1.2 Câu b 4

1.3 Câu c: 6

1.4 Câu d 8

2 Yêu cầu 2: 9

2.1 Câu a 9

2.2 câu b 10

2.3 Câu c: 11

2.4 Câu d 12

3 Câu hỏi mở 13

Danh sách hình ảnh

Hình 1 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống 3

Hình 2 Biêu đồ đáp ứng hệ thống (K=43.5) 5

Hình 3 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=52.9) 6

Hình 4 Biểu đồ đáp ứng hệ thống (K1=43.5, K2=52.9) 8

Hình 5 Biểu đồ đáp ứng quá độ hệ thống (K=104) 9

Hình 6 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=9.13) 10

Hình 7 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=19.3) 11

Hình 8 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K1=9.13, K2=19.3) 12

I Yêu cầu:

1 Yêu cầu 1:

Khảo sát hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)

G ( S )(s  0.2)(s K2  8s 

20)

a. Với giá trị Kgh đã tìm được ở trên hãy vẽ đáp ứng quá độ với đầu vào là hàm nấc đơn vị Kiểm chứng lại ngõ ra có dao động không?

b. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 d bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s Tìm

độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống Kiểm chứng lại hệ thống có σmax% = 25% không?

c. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 e bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s Tìm

độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống Kiểm chứng lại hệ thống có txl = 4s không?

d. Vẽ hai đáp ứng quá độ của câu b và c trên cùng một hình vẽ Chú thích trên hình

vẽ đáp ứng nào tương ứng với K đó

2 Yêu cầu 2:

Khảo sát hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)

G ( S ) K (s 1) , K 

0

s(s  5)(s2  3s  9)

(0.2)

a. Với giá trị Kgh đã tìm được ở trên hãy vẽ đáp ứng quá độ với đầu vào là hàm nấc đơn vị Kiểm chứng lại ngõ ra có dao động không ?

b. Với giá trị K đã tìm được ở câu 2.4 d bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá

độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống Kiểm chứng lại hệ thống có σmax

% = 25% không ?

c. Với giá trị K đã tìm được ở câu 2.4 e bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá

độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống Kiểm chứng lại hệ thống có txl = 4s không?

d. Vẽ hai đáp ứng quá độ của câu b và c trên cùng một hình vẽ Chú thích trên hình vẽ đáp ứng nào tương ứng với K đó

3 Câu hỏi mở:

a. Tại sao chúng ta phải khảo sát chất lượng của hệ thống?

b. Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tín hiệu ngõ vào là hàm nấc?

c. Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tin hiệu ngõ vào là hàm ramp?

d. Hãy miêu tả đáp ứng của hệ thống khi hệ thống có cặp cực quyết định nằm ở trực thực của quỹ đạo nghiệm số

e. Hãy miêu tả đáp ứng của hệ thống khi hệ thống có cặp cực quyết định nằm ở trực ảo của quỹ đạo nhiệm số

clea

r;

G=tf(1,conv([1 0.2],[1 8 20]));

Gk=feedback(172*G,1);

step(Gk,10)

1 Yêu cầu 1.

1.1 Câu a:

Với K

gh  172

G ( S ) 172 , K 

0

(0.3)

Chương trình vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên matlab:

Hình 1 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống

 Từ hình vẽ ta thấy ngõ ra dao động mạnh

clea

r;

G=tf(1,conv([1 0.2],[1 8 20]));

Gk=feedback(43.5*G,1);

step(Gk,5)

1.2 Câu b:

Với

43.5

G ( S ) 43.5 , K  0

Chương trình đáp ứng quá độ của hệ thống trên matlab:

Hình 2 Biêu đồ đáp ứng hệ thống (K=43.5)

 Từ đồ thị trên ta thấy giá trị xác là 0.913

Sai số xác lập của hệ thống:

clea

r;

G=tf(1,conv([1 0.2],[1 8 20]));

Gk=feedback(52.9*G,1);

step(Gk,5)

1.3 Câu c:

Với

52.9

G ( S ) 52.9 , K  0

(0.4)

Chương trình đáp ứng quá độ của hệ thống

Hình 3 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=52.9)

Độ vọt lố của hệ thống:

Từ đồ thị trên ta thấy giá trị xác là 0.925

Từ đồ thị trên ta thấy thời gian xác lập:

t xl  3.8s

 Vậy thời gian xác lập khác 4s

1.4 Câu d:

Chương trình đáp ứng quá độ của hai hệ thống

Hình 4 Biểu đồ đáp ứng hệ thống (K1=43.5, K2=52.9)

clea

r;

G=tf([1 1],conv([1 5 0],[1 3 9]));

Gk1=feedback(104*G,1);

step(Gk1,10)

2 Yêu cầu 2:

2.1 Câu a

Với K

gh  104

G ( S

)

0

s(s  5)(s2  3s  9)

(0.5)

Chương trình vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên matlab:

Hình 5 Biểu đồ đáp ứng quá độ hệ thống (K=104)

 Từ hình vẽ ta thấy ngõ ra dao động mạnh

clea

r;

G=tf([1 1],conv([1 5 0],[1 3 9]));

Gk1=feedback(9.13*G,1);

step(Gk1,5)

2.2 câu b:

, G) ( S

0

s(s  5)(s2  3s  9)

(0.6)

Chương trình đáp ứng quá độ của hệ thống trên matlab:

Hình 6 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=9.13)

 Từ đồ thị ta thầy hệ thống không có độ vọt lố và không có sai số xác lập trong khoảng thời gian từ 0-5s Vậy độ vọt lố POT khác 25%

clea

r;

G=tf([1 1],conv([1 5 0],[1 3 9]));

Gk1=feedback(19.3*G,1);

step(Gk1,5)

2.3 Câu c:

Với K=19.3, G

( S

)

0

s(s  5)(s2  3s  9)

(0.7)

Chương trình vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên matlab:

Hình 7 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K=19.3)

 Từ đồ thị ta thầy hệ thống không có độ vọt lố, không có sai số xác lập và thời gian xác lập trong khoảng thời gian từ 0-5s Vậy thời gian xác lập khác 4s

2.4 Câu d:

Chương trình đáp ứng quá độ của hai hệ thống

Hình 8 Biểu đồ đáp ứng quá độ của hệ thống (K1=9.13, K2=19.3)

3 Câu hỏi mở:

3.1 Tại sao chúng ta phải khảo sát chất lượng của hệ thống?

Ta phải khảo sát chất lượng của hệ thống vì từ đó ta thấy được hệ thống có ổn định hay không, tối ưu hay không trước khi xây dựng hệ thống

3.2 Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tín hiệu ngõ vào là hàm nấc?

Những hệ thống có mẫu số hàm truyền là bậc 1

3.3 Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tín hiệu ngõ vào là hàm ramp?

Những hệ thống có nhiều hơn 1 khâu tích phân lí tưởng thì có sai số xác lập bằng 0

3.4 Hãy miêu tả đáp ứng của hệ thống khi hệ thống có cặp cực quyết định nằm ở trục ảo của QĐNS.

Dựa vào công thức nếu cặp cực quyết định nằm ở trục ảo của quỹ đạo nghiệm số thì:

p  0   e p i t

 0 

i1

qd (t)  0 thì hệ thống ổn định