Mục đích thí nghiệm Bài thí nghiệm tập trung vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các thiết bị trong mô hình thí nghiệm động cơ một chiều; Thiết lập các chương trình điều khiển vòng hởkh
Trang 1BỘ 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 - ∆ - ⸙ ⸙
Trang 2BÁO CÁO THỰC TẬP HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
BÁO CÁO BÀI 6
GVHD: NGUYỄN PHONG LƯU SVTH: HÀ VĂN TÂN
MSSV: 22151144
Tp Hồ Chí Minh tháng 10 năm 2024
MỤC LỤC
BÀI 6: KHẢO SÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ DC 3
6.1 Mục đích thí nghiệm 3
6.2 Yêu cầu thực hiện 4
6.2.1 Xây dựng bộ điều khiển vòng hở 4
6.2.2 Xây dựng bộ điều khiển hồi tiếp PID 4
6.2.3 Khảo sát bộ điều khiển PID 5
6.3 Câu hỏi mở: 21
6.4 Tài liệu tham khảo 21
Trang 3BÀI 6: KHẢO SÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ THÍ NGHIỆM
ĐỘNG CƠ DC
6.1 Mục đích thí nghiệm
Bài thí nghiệm tập trung vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các thiết bị trong
mô hình thí nghiệm động cơ một chiều; Thiết lập các chương trình điều khiển vòng hởkhông quan sát, có quan sát và hồi tiếp âm; Tìm hiểu chương trình nhúng giải thuật điềukhiển PID cho mô hình động cơ; Khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số bộ điều khiểnPID lên chất lượng điều khiển của hệ thống
Hướng dẫn: Mô hình thí nghiệm bao gồm động cơ DC có tích hợp encoder, mạch
công suất L298, và board điều khiển Arduino Mega Chương trình điều khiển được thiết
kế trên MATLAB Simulink Sau đó chương trình này được nhúng xuống board ArduinoMega thông qua chế độ External mode Chế độ này cho phép người sử dụng có thể giámsát các thông số của cảm biến và điều chỉnh các thông số bộ điều khiển theo thời gianthực Sơ đồ khối của mô hình thí nghiệm được miêu tả trong Hình 6.1
Trang 4Hình 6.1: Sơ đồ kết nối của hệ thống điều khiển động cơ DC
6.2 Yêu cầu thực hiện
6.2.1 Xây dựng bộ điều khiển vòng hở
Hình 6.2: Sơ dồ khối bộ điều khiển vòng hở không có hồi tiếp
Trang 56.2.2 Xây dựng bộ điều khiển hồi tiếp PID
Hình 6.3: Sơ đồ khối bộ điều khiển vòng kín PID
6.2.3 Khảo sát bộ điều khiển PID
6.2.3.1 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 khiển khác nhau
Trang 6Kp=1
Trang 7Kp=2
Trang 10Kp=5
Trang 11Kp=10
Trang 126.2.3.2 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Kd=0, và thay đổi Ki
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 khiển khác nhau
Trang 13Ki=0.2
Trang 15Ki=1
Trang 16Ki=1.5
Trang 17Ki=2
Trang 196.2.3.3 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Ki=0.2, và thay đổi Kd
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 khiển khác nhau
Trang 20Kd=0.2
Trang 21Kd=0.5
Trang 226.2.4 Thiết kế bộ điều khiển PID
Yêu cầu:
Trang 23• Vẽ các đáp ứng của ngõ ra động cơ DC
• Vẽ các đáp ứng của tín hiệu điều khiển
• Xác định các thông số POT, Ess, Tr và Tss trên hình vẽ
Trang 24POT: Tăng P làm tăng độ vọt lố; D giảm độ vọt lố; I tăng độ vọt lố nếu quá lớn.
Ess: Tăng I giảm sai số xác lập; P giảm ít hơn; D không ảnh hưởng
Tr: Tăng P và D giảm thời gian vọt lố; I có thể làm tăng
Tss: Tăng P giảm thời gian xác lập nhưng tăng dao động; D giúp ổn định nhanh; I tăng thời gian xác lập nếu quá lớn
6.4 Tài liệu tham khảo
1 “Lý thuyết Điều khiển tự động”, Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, NXBĐHQG TPHCM
2 “Bài giảng Điều khiển tự động”, Nguyễn Thế Hùng
3 “MATLAB for Control System Engineers” Rao V Dukkipati
4 “MATLAB for Control Engineers” Katsuhiko Ogata
5 Video hướng dẫn vẽ nhiều dữ liệu trên một đồ thị:
6 Video hướng dẫn thiết kế bộ điều khiển PID và Fuzzy trên MATLAB Simulink để