Dieukhientuyentin hmoi — Document Transcript 1. TR N G I H C BÁCH KHOA HÀ N I KHOA I NƯỜ ĐẠ Ọ Ộ ĐỆ B MÔN I U KHI N T N G CÁC BÀI THÍ NGHI M Ộ ĐỀ Ể ỰĐỘ Ệ MÔN H C LÝ THUY T I U KHI N T N G PH N Ọ Ế ĐỀ Ể ỰĐỘ Ầ TUY N TÍNH KH I I N – EE3381 ( 3 bài) KH I I N –Ế Ố ĐỆ Ố ĐỆ EE3382 ( 4 bài) C I N T ( 4 bài) KH I I N T ( 3 ƠĐỆ Ử Ố ĐỆ Ử bài) HÀ N I 8/2008 1 Ộ 2. CÁC BÀI THÍ NGHI M MÔN H C LÝ THUY T I U Ệ Ọ Ế ĐỀ KHI N T N G PH N 1. H TH NG I U KHI N T Ể ỰĐỘ Ầ Ệ Ố ĐỀ Ể Ự N G TUY N TÍNH BÀI THÍ NGHI M 1 CÁC C TÍNHĐỘ Ế Ệ ĐẶ C A H TH NG I U KHI N T N G I. M C Ủ Ệ Ố ĐỀ Ể ỰĐỘ Ụ ÍCHMatlab là m t trong nh ng ph n m m thông d ng Đ ộ ữ ầ ề ụ nh t dùng phân tích , thi t k vàmô ph ng các h ấ để ế ế ỏ ệ th ng i u khi n t ng. Trong bài thí nghi m này sinh ố đề ể ựđộ ệ viên s d ng các l nh c a Matlab phân tích h th ng ử ụ ệ ủ để ệ ố nh xét tính n nh c a h th ng, ctính quá , sai ư ổ đị ủ ệ ố đặ độ l ch tnh II. CHU N B th c hi n các yêu c u trong ệ ĩ Ẩ ỊĐể ự ệ ầ bài thí nghi m, sinh viên c n ph i chu n b k tr c các ệ ầ ả ẩ ị ỹ ướ l nh c a Matlab. Khi kh i ng ch ng trình Matlab 6.5 ệ ủ ở độ ươ c a s COMMAND MATLAB xu t hi n v i d u nh c ử ổ ấ ệ ớ ấ ắ l nh">>". th c hi n các l nh sinhviên s gõ l nh t ệ Để ự ệ ệ ẽ ệ ừ bàn phím theo sau d u nh c này. phân tích c tính ấ ắ Để đặ c a h th ng, sinh viên c n ph i hi u k v các l nh sau: ủ ệ ố ầ ả ể ỹ ề ệ num b0 s m + b1s m 1 + + bm 1s + bm W (s) = = − − den a0 s n + a1s n 1 + + an 1s + anCho hàm truy n − − ề t có d ng:Kh i ng MATLAB và c a s COMMAND đạ ạ ở độ ử ổ MATLAB ta th y hi n ra d u nh c >>ta s ánh các câu ấ ệ ấ ắ ẽđ l nh sau:>>num=[b0 b1 bm-1 bm]; % nh ngha t s ệ Đị ĩ ử ố n u h s nào không có% gán b ng 0>>den=[a0 a1 an-1 ế ệ ố ằ an]; % nh ngha m u s n u h s nào không có% gán Đị ĩ ẫ ố ế ệ ố b ng 0>>w=tf(num,den) % nh ngha hàm truy n t ằ Đị ĩ ề đạ w>>step(w) % V hàm quá h(t)>>impulse(w) % V ẽ độ ẽ hàm quá xung k(t)>>nyquist(w) % V c tính t n biên độ ẽđặ ầ pha c a h th ng>>bode(w) % V c tính ủ ệ ố ẽđặ logarit>>[A,B,C,D]=tf2ss(w) % Chuy n t hàm truy n t ể ừ ề đạ sang không gian%tr ng thái>>step(A,B,C,D) % V n gạ ẽđườ quá t các ma tr n tr ng thái>>impulse(A,B,C,D) % Vđộ ừ ậ ạ ẽ n g quá xung t các ma tr n tr ng thái>> đườ độ ừ ậ ạ rlocus(w) : v Q NS h th ng h i ti p âm n v có hàm ẽ Đ ệ ố ồ ế đơ ị truy n vòng h w>>rlocfind(w): Tìm i m Kgh>> hold on :ề ở để gi hình v hi n t i trong c a s Figure. L nh này h u ữ ẽ ệ ạ ử ổ ệ ữ ích khi ta c n v nhi u bi u trong cùng m t c a s ầ ẽ ề ể đồ ộ ử ổ Figure. Sau khi v xong bi u th nh t, ta gõl nh hold ẽ ể đồ ứ ấ ệ on gi l i hình v sau ó v ti p các bi u khác. Cácđể ữ ạ ẽ đ ẽ ế ể đồ bi u lúc sau s v è lên bi u th nh t trong cùng ể đồ ẽ ẽ đ ể đồ ứ ấ m t c a s Figure này. N u không mu n gi hình n a, ta ộ ử ổ ế ố ữ ữ gõ l nh hold off.>>grid on : k l i trên c a s Figure. ệ ẻ ướ ử ổ N u không mu n k l i , ta gõ l nh grid off.>> ế ố ẻ ướ ệ subplot(m,n,p) : chia Figure thành (mxn) c a s con và ử ổ thao tác trên c a s con th p. 2 ử ổ ứ 3. Ví d : Chia Figure thành 2 c a s con, sau ó v Y lênụ ử ổ đ ẽ c a s th 1 vaø Z lên c a s th 2 >> subplot(2,1,1), ử ổ ứ ử ổ ứ subplot(Y); % ve Y len cua so thu 1 >> subplot(2,1,2), subplot(Z); % ve Z len cua so thu 2>> ltiview({step,impluse,bode,nyquist},w) v t t c các n gẽ ấ ả đườ c tính lên m t th Chú ý : sinh viên nên tham kh o đặ ộ đồ ị ả ph n Help c a Matlab n m rõ ch c n ng và cúpháp ầ ủ để ắ ứ ă c a m t <l nh> b ng cách gõ vào dòng l nh : help ủ ộ ệ ằ ệ <l nh>III. THÍ NGHI MIII.1. Kh o sát các c tính c a ệ Ệ ả đặ ủ các khâu ng h c c b na.Khâu tích phânHàm truy n độ ọ ơ ả ề c a khâu tích phân K W ( s) = sKh o sát các c tính ủ ả đặ trong mi n th i gian và các c tính trong mi t n s ề ờ đặ ề ầ ố trong 2tr n g h p K=5, K=20;Ví d v i K=5 ch n g trìnhườ ợ ụ ớ ươ c vi t nh sau: >>num=[5]; >>den=[1 0]; đượ ế ư >>w=tf(num,den) % nh ngha hàm truy n t w Đị ĩ ề đạ >>step(w) % V hàm quá h(t) >>impulse(w) % V hàmẽ độ ẽ tr ng l n g w(t) >>nyquist(w) % V c tính t n biên pha ọ ượ ẽđặ ầ c a h th ng >>bode(w) % V c tính t n logab. Kh©u viủ ệ ố ẽđặ ầ ph©n thùc tÕ Ks W (s) = Ts + 1V i các tham s ớ ố K=20;T=0.1Nhi m v :- Vi t ch ng trình- Kh o sát các ệ ụ ế ươ ả c tính trong mi n th i gian h(t),w(t) và các c tính đặ ề ờ đặ trong mi nt n s nyquist và bode c. Khâu quán tính b c ề ầ ố ậ nh tHàm truy n K W (s) = Ts + 1Cho các tham s K=20; ấ ề ố T=50 và K=20; T=100Nhi m v :- Vi t ch ng trình- Kh o ệ ụ ế ươ ả sát các c tính trong mi n th i gian h(t),w(t) và các c đặ ề ờ đặ tính trong mi nt n s nyquist và bode- Xác nh các tham ề ầ ố đị s K và T trên th 3 ố đồ ị 4. d.Khâu b c hai K W (s) = T s + 2dTs + 1 2 2Cho các ậ tham s K=20, T=10,d=0,0.25,0.5,0.75,1.Nhi m v :- Vi t ố ệ ụ ế ch ng trình- Kh o sát các c tính trong mi n th i gian ươ ả đặ ề ờ h(t),w(t) và các c tính trong mi nt n s nyquist và bode-đặ ề ầ ố Nh n xét nh h ng c a suy gi m d n c tính quá ậ ả ưở ủ độ ả đế đặ c a khâu b c hai.III.2. Tìm hàm truy n t ng ng độ ủ ậ ề ươ đươ c a h th ngM c ích: Giúp sinh viên làm quen v i các ủ ệ ố ụ đ ớ l nh c b n k t n i các h th ngThí nghi m: B ng ệ ơ ả để ế ố ệ ố ệ ằ cách s d ng các l nh c b n conv, tf, ử ụ ệ ơ ả series,parallel,feedback, tìm bi uth c hàm truy n t ng ể ứ ề ươ ng G(s) c a h th ng sau: X G1 G2 Y G3 H1 s +1 s 1 đươ ủ ệ ố 1Trong ó: G1 = ; G2 = ; G3 = ; H 1 = ( s + 3)( s + 5) s + đ 2s + 8 2 s s+2H ng d n: B c u tiên nh p hàm ướ ẫ ướ đầ ậ truy n cho các kh i G1, G2, dùng l nh tf. Sau ó tu ề ố ệ đ ỳ theo c u trúc m c n i ti p, song song hay ph n h i mà ta ấ ắ ố ế ả ồ gõ l nh series ( ho cd u *) , parallel ( hay d u +), ệ ặ ấ ấ feedback t ng ng th c hi n vi c k t n i các kh iv iươ ứ để ự ệ ệ ế ố ố ớ nhau. Trong báo cáo trình bày rõ trình t th c hi n các ự ự ệ l nh này.Ví d : >> G1=tf([1 1],conv([1 3],[1 5])) % Nh p ệ ụ ậ hàm truy n G1 >> G3=tf(1 ,[1 0]) % Nh p hàm truy n G3 ề ậ ề >>G13=G1+G3 % Tính hàm truy n t ng ng c a G1,ề ươ đươ ủ G3 % ho c G13=parallel(G1,G3) ặ >>G21=feedback(G2,H1) % Tính hàm truy n t ng ề ươ ng c a G2, H1Ti p t c tính t ng t cho các kh i cònđươ ủ ế ụ ươ ự ố l i Nhi m v : - Vi t ch ng trình xác nh hàm truy n t ạ ệ ụ ế ươ đị ề đạ c a h th ng - Kh o sát các c tính trong mi n th i gian ủ ệ ố ả đặ ề ờ h(t),w(t) c a h th ng kín và các c tính trong mi n t n ủ ệ ố đặ ề ầ s nyquist và bode c a h th ng h 4 ố ủ ệ ố ở 5. III.3. Kh o sát các c tính c a h th ngCho h th ng ả đặ ủ ệ ố ệ ố kín có c u trúc nh hình v : X(s) K 1 Y(s) s+2 (0.5s +1)(s ấ ư ẽ +1) 1 0.005s +1Cho K= 8; K=17.564411; K=20 - Nhi m ệ v : - Vi t ch ng trình xác nh hàm truy n t c a h ụ ế ươ đị ề đạ ủ ệ th ng khi thay i K trong ba tr ng h p ã cho - Kh o ố đổ ườ ợ đ ả sát các c tính trong mi n th i gian h(t),w(t) c a h đặ ề ờ ủ ệ th ng kín và các c tính trong mi n t n s nyquist và ố đặ ề ầ ố bode c a h th ng h IV. YÊU C U VI T BÁO CÁOCâu ủ ệ ố ở Ầ Ế 1. - Vi t ch ng trình MATLAB cho t ng khâu ng h c ế ươ ừ độ ọ c b n - V các ng c tính trong mi n th i gian và ơ ả ẽ đườ đặ ề ờ trong mi n t n s c a t ng khâuCâu 2. - Vi t ch ng ề ầ ố ủ ừ ế ươ trình tính hàm truy n c a h th ng và in ra hàm truy n ề ủ ệ ố ề c a h th ng - Kh o sát các ng c tính trong mi n ủ ệ ố ả đườ đặ ề th i gian và t n s c a h th ngCâu 3. Vi t ch ng trình ờ ầ ố ủ ệ ố ế ươ xác nh hàm truy n t c a h th ng khi thay i K trongđị ề đạ ủ ệ ố đổ batr ng h p ã cho Kh o sát các c tính trong mi n ườ ợ đ ả đặ ề th i gian h(t),w(t) c a h th ng kín và các ctính trong ờ ủ ệ ố đặ mi n t n s nyquist và bode c a h th ng h - Nh n xét ề ầ ố ủ ệ ố ở ậ gì v các c tính trong mi n th i gian và trong mi n t n ề đặ ề ờ ề ầ s khi K thay i 5 ố đổ 6. BÀI THÍ NGHI M 2 NG D NG MATLAB KH O SÁT Ệ Ứ Ụ Ả TÍNH N NH VÀ CH T L NG C A H TH NGII.1. Ổ ĐỊ Ấ ƯỢ Ủ Ệ Ố Xác nh Kgh Co h th ng có s nh hình v X K1 Y Kđị ệ ố ơ đồ ư ẽ (T 1s + 1)(T 2s + 1) K2 T3 s + 1Các thông s c o ố đượ đ trong b ng Nhóm K K1 K2 T1 T2 T3 1 25 8 1 0,1 0,4 2 25 ả 7 2 0,2 0,8 3 25 9 0.5 0,4 0,05 4 25 5 4 0,8 0,6 5 25 6.5 5 0,5 0,2_ M c ích:Kh o sát c tính c a h th ng tuy n ụ đ ả đặ ủ ệ ố ế tính có h s khu ch i K thay i, tìm giá tr gi i h n ệ ố ế đạ đổ ị ớ ạ Kgh c a K h th ng n nh.Nhi m v :- Xác nh Kgh ủ để ệ ố ổ đị ệ ụ đị c a h th ng theo i u ki n n nh ( Yêu c u sinh viên ủ ệ ố đề ệ ổ đị ầ ph i tính tr ckhi lên thí nghi m)Cách 1: Công th c tính ả ướ ệ ứ Kgh: 1 1 1 1 K gh = (T1 + T2 + T3 )( + + ) 1 K1K 2 −⎡ ⎤ ⎢ ⎥ T1 T2 T3 Cách 2: V Q NS c a h th ng. D a vào ⎣ ⎦ ẽ Đ ủ ệ ố ự Q NS, tỡm Kgh c a h th ng, ch rừ giỏ tr ny trờn Q NS. L u Q NS ny thnh file *.bmp vi t bỏo cỏo. - Hm truy n t c a h th ng h : K1K 2 Wh (s) = K (T1s + 1) (T2s + 1)(T3s + 1) - Ch ng trỡnh >>K1=25;K2=8;T1=1;T2=0.1;T3=0.4- Vi t ch ng trỡnh MATLAB cho h th ng >>w=tf(K1, [T1 1])*tf(1, [T2 1])*tf(K2, [T3 1]); >>rlocus(w) >>rlocfind(w) >>[K,p]=rlocfind(w)- Kh o sỏt c tớnh trong mi n th i gian c a h kớn trong 3 tr ng h p H th ng n nh K<Kgh v i ch tiờu ch t l ng 20% H th ng khụng n nh K>Kgh H th ng biờn gi i n nh K=Kgh- Kh o sỏt c tớnh trong mi n t n s cho h th ng h trong 3 tr ng h p sau: K=Kgh;K<Kgh ;K>Kgh 6 7. Nh n xột v trớ c a i m (-1,j0) so v i ng c tớnh t n s trong cỏc tr ng h ptrờnII.2. Hi u ch nh b PIDCho h th ng cú s nh sau: X Y WPID(s) W DT(s)+ Hm truy n c a b PID: 1 Td s WPID ( s ) = K PID (1 + + ) Ti s Td s + 1Trong ú: KPID l h s khuy ch i c a b i u khi n Ti l h ng s th i gian tớch phõn Td l h ng s th i gian vi phõn l h s t l c a khõu vi phõn ( th ng nh h n 1)+ Hm truy n c a i t ng K DT WDT (s) = (T1s + 1)(T2 s + 1)Cỏc thụng s ban u c a b i u khi n PID v i t ng i u khi n c cho trongb ng sau: Nhóm KPID Ti Td KDT T1 T2 1. 50 2 0.5 0.05 5 1 0.2 2. 1 50 5 0.05 4 200 40 3. 1 50 2 0.05 20 100 50 4. 70 150 2 0.05 5 10 2 5. 10 100 2 0.05 5 80 40Nhiệm vụ:a. Viết ch ơng trình Matlab cho hệ thốngb. Vẽ quá trình quá độ với các thông số ban đầu, tính độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ, sai lệch tĩnhc. Thay đổi các tham số KPID,Ti,Td của bộ điều khiển PID để nâng cao chất l ợng của hệ thống IV. YấU C U VI T BO CO - Vi t ch ng trỡnh MATLAB cho h th ng - V cỏc ng c tớnh trong mi n th i gian c a h kớn v cỏc ng c tớnh trong mi n t n s c a h th ng - Nh n xột v quỏ trỡnh quỏ thu c qua th c nghi m 7 8. BÀI THÍ NGHI M 3 NG D NG SIMULINK T NG Ệ Ứ Ụ ĐỂ Ổ H P H TH NG I U KHI NT NGI. M C ÍCH Ợ Ệ Ố Đ Ề Ể Ự ĐỘ Ụ Đ :SIMULINK là m t công c r t m nh c a Matlab xây ộ ụ ấ ạ ủ để d ng các mô hình m t cáchtr c quan và d hi u. mô ự ộ ự ễ ể Để t hay xây d ng h th ng ta ch c n liên k t các kh i ả ự ệ ố ỉ ầ ế ố cós n trong th vi n c a SIMULINK l i v i nhau. Sau ó, ẵ ư ệ ủ ạ ớ đ ti n hành mô ph ng h th ng xem xét nh h ng c a ế ỏ ệ ố để ả ưở ủ b i u khi n n áp ng quá c a h th ng và ánh ộ đề ể đế đ ứ độ ủ ệ ố đ giá ch t l ngh th ng.II. CHU N B : th c hi n các ấ ượ ệ ố Ẩ Ị Để ự ệ yêu c u trong bài thí nghi m này, sinh viên c n ph i ầ ệ ầ ả chu n b k vàhi u rõ các kh i c b n c n thi t trong th ẩ ị ỹ ể ố ơ ả ầ ế ư vi n c a SIMULINK. Sau khi kh i ngMatlab 6.5, ta gõ ệ ủ ở độ l nh simulink ho c nh n vào nút simulink trên thanh công ệ ặ ấ c thì c as SIMULINK hi n ra: 2 th vi n chính áp d ng ụ ử ổ ệ ư ệ ụ trong bài thí nghi m nàyCác th vi n con trongII.1. Các ệ ư ệ kh i c s d ng trong bài thí nghi m:a. Các kh i ố đượ ử ụ ệ ố ngu n – tín hi u vào (source): Kh i Step ( th vi n ồ ệ ố ở ư ệ Simulink Sources) có ch c n ng xu t ra tín hi u hàm b c ứ ă ấ ệ ậ thang. Double click vào kh i này cài t các thông s : •ố để đặ ố Step time : kho ng th i gian u ra chuy n sang m c ả ờ đầ ể ứ Final value k t lúc b t u mô ph ng. Cài t giá tr nàyể ừ ắ đầ ỏ đặ ị b ng 0. • Initial value : Giá tr ban u. Cài t b ng 0. • ằ ị đầ đặ ằ Final value : Giá tr lúc sau. Cài t theo giá tr ta mu n ị đặ ị ố tác ng t i h th ng. N u là hàm b c thang n v thì độ ớ ệ ố ế ậ đơ ị giá tr này b ng 1. • Sample time : th i gian l y m u. Cài ị ằ ờ ấ ẫ t b ng 0. Kh i Signal Generator ( th vi n Simulink đặ ằ ố ở ư ệ Sources) là b phát tín hi u xu t ra các tín hi u hìng sin, ộ ệ ấ ệ hìng vuông, hìng r ng c a và ng u nhiên (cài t các ă ư ẫ đặ d ng hìng này trong m c Wave form).b. Các kh i t i – ạ ụ ố ả thi t b kh o sát ngõ ra (sink): Kh i Mux ( th vi n ế ị ả ố ở ư ệ Simulink Signals Routing) là b ghép kênh nhi u ngõ vào ộ ề 1 ngõ ra, t ngõ ra này ta a vào Scope xem nhi u ừ đư để ề tín hi u trên cùng m t c a s . Double click vào kh i này ệ ộ ử ổ ố thay i s kênh u vào (trong m c Number of inputs)để đổ ố đầ ụ 8 9. Kh i Scope ( th vi n Simulink Sinks) là c a s xem ố ở ư ệ ử ổ các tín hi u theo th i gian, t l xích c a các tr c c ệ ờ ỉ ệ ủ ụ đượ i u ch nh t ng quan sát tín hi u m t cách y . đề ỉ ự độ để ệ ộ đầ đủ Kh i XY Graph dùng xem t ng quan 2 tín hi u trong ố để ươ ệ h th ng (quan sát m t ph ng pha).c.Các kh i x lý – ệ ố ặ ẳ ố ử kh i ng h c : Kh i Sum ( th vi n Simulink Math ố độ ọ ố ở ư ệ Operations) là b t ng (c ng hay tr ) các tín hi u, th ngộ ổ ộ ừ ệ ườ dùng l y hi u s c a tín hi u t v i tín hi u ph n h i. để ấ ệ ố ủ ệ đặ ớ ệ ả ồ Double click thay i d u c a b t ng. Kh i Gain ( để đổ ấ ủ ộ ổ ố ở th vi n Simulink Math Operations) là b t l . Tín hi u ư ệ ộ ỉ ệ ệ sau khi qua kh i này s c nhân v i giá tr Gain. ố ẽ đượ ớ ị Double click thay i giá tr l i Gain. Kh i Transfer để đổ ị độ ợ ố Fcn ( th vi n Simulink Continuous) là hàm truy n c a ở ư ệ ề ủ h tuy n tính. Double click thay i b c và các h s ệ ế để đổ ậ ệ ố c a hàm truy n. Cài t các thông s : _ Numerator : các ủ ề đặ ố h s c a a th c t s _ Denominator : các h s c a aệ ố ủ đ ứ ử ố ệ ố ủ đ th c m u s Kh i Relay ( th vi n Simulink ứ ẫ ố ố ở ư ệ Discontinuities) là b i u khi n r le 2 v trí có tr (còn g iộ đề ể ơ ị ễ ọ là b i u khi n ON-OFF). Các thông s : _ Switch on ộ đề ể ố point : n u tín hi u u vào l n h n giá tr này thì ngõ ra ế ệ đầ ớ ơ ị c a kh i Relay lên m c ‘on’ _ Switch off point : n u tín ủ ố ứ ế hi u u vào nh h n giá tr này thì ngõ ra c a kh i Relayệ đầ ỏ ơ ị ủ ố xu ng m c ‘off’ _ Output when on : giá tr c a ngõ ra khi ố ứ ị ủ ở m c ‘on’ _ Output when off : giá tr c a ngõ ra khi m c ứ ị ủ ở ứ ‘off’ N u tín hi u u vào n m trong kho ng (Switch on ế ệ đầ ằ ả point, Switch off point) thì giá tr ngõ ra gi nguyên không ị ữ i. Kh i PID controller ( th vi n Simulink Extras đổ ố ở ư ệ Additional Linear) là b i u khi n PID v i hàm truy n ( ) ộ đề ể ớ ề KP : h s t l (proportional term) KI: h s tích phân ệ ố ỉ ệ ệ ố (integral term) KD: h s vi phân (derivative term) Kh i ệ ố ố Saturation ( th vi n Simulink Discontinuities) là m t ở ư ệ ộ khâu bão hòa. Các thông s cài t: _ Upper limit : gi i ố đặ ớ h n trên. N u giá tr u vào l n h n Upper limit thì ngõ ạ ế ị đầ ớ ơ ra luôn b ng giá tr Upper limit _ Lower limit : gi i h n ằ ị ớ ạ d i. N u giá tr u vào nh h n Lower limit thì ngõ ra ướ ế ị đầ ỏ ơ luôn b ng giá tr Lower limit Khâu bão hoà dùng th ằ ị để ể hi n gi i h n biên c a các tín hi u trong th c t nh : ệ ớ ạ độ ủ ệ ự ế ư áp ra c c i c a b i u khi n t vào i t ng, áp ự đạ ủ ộ đề ể đặ đố ượ ngu n…II.2. Các b c ti n hành xây d ng m t ng ồ ướ ế để ự ộ ứ d ng m i trong SIMULINK: 9 ụ ớ 10. _ Sau khi kh i ng Matlab, gõ l nh simulink ho c ở độ ệ ặ nh n vào nút simulink trên thanhcông c thì c a s ấ ụ ử ổ SIMULINK hi n ra (nh hình v Trang 1)_ Trong c a sệ ư ở ẽ ử ổ SIMULINK, vào menu File / New m c a s cho m t để ở ử ổ ộ ng d ngm i.Kích chu t vào các th vi n ã gi i thi u ứ ụ ớ ộ ư ệ đ ớ ệ ở m c II.1 ch n kh i c n tìm. Kích chu ttrái vào kh i ụ để ọ ố ầ ộ ố này, sau ó kéo và th vào c a s ng d ng v a m i t o đ ả ử ổ ứ ụ ừ ớ ạ ra. Double clickvào kh i này cài t và thay i các ố để đặ đổ thông s ._ Có th nhân s l ng các kh i b ng cách ố ể ố ượ ố ằ dùng ch c n ng Copy và Paste. Kích chu ttrái n i các ứ ă ộ ố ngõ vào / ra c a các kh i hình thành s h th ng._ ủ ố để ơ đồ ệ ố Có th d i m t ho c nhi u kh i t v trí này n v trí khácể ờ ộ ặ ề ố ừ ị đế ị b ng cách nh p chu t ch n các kh i ó và kéo n v ằ ấ ộ để ọ ố đ đế ị trí m i. Dùng phím Delete xóa các ph n không ớ để ầ c nthi t hay b sai khi ch n._ Có th vi t chú thích trong ầ ế ị ọ ể ế c a s ng d ng b ng cách double click vào m t v ử ổ ứ ụ ằ ộ ị trítr ng và gõ câu chú thích vào. Vào menu Format / Font ố thay i ki u ch ._ Nh v y, mô hình h th ng ã xây để đổ ể ữ ư ậ ệ ố đ d ng xong. Bây gi ti n hành mô ph ng h th ngb ng ự ờ ế ỏ ệ ố ằ cách vào menu Simulation / Simulation Parameters càiđể t các thông s môph ng.C a s Simulation Parametersđặ ố ỏ ử ổ hi n ra nh sau:_ Start time : th i i m b t u mô ệ ư ờ để ắ đầ ph ng. M c nh ch n b ng 0._ Stop time : th i i m k t ỏ ặ đị ọ ằ ờ để ế thúc mô ph ng. Giá tr này ch n theo c tính c a ỏ ị ọ đặ ủ h th ng. N u h th ng có th i h ng l n thì giá tr Stop ệ ố ế ệ ố ờ ằ ớ ị time c ng ph i l n quan sáth t th i gian quá c a ũ ả ớ để ế ờ độ ủ h th ng._ Các thông s còn l i ch n m c nh nh ệ ố ố ạ ọ ặ đị ư ở hình k bên._ Ch y mô ph ng b ng cách vào menu ế ạ ỏ ằ Simulation / Start. Khi th i gian mô ph ngb ng giá tr Stopờ ỏ ằ ị time thì quá trình mô ph ng d ng l i. Trong quá trình mô ỏ ừ ạ ph ng, n uta mu n d ng n a ch ng thì vào menu ỏ ế ố ừ ử ừ Simulation / Stop.III. THÍ NGHI M:III.1. Kh o sát mô hình Ệ ả h th ng i u khi n nhi t :_ M c ích: c tr ng c a lò ệ ố đề ể ệ độ ụ đ Đặ ư ủ nhi t là khâu quán tính nhi t. T khi b t u cung c p ệ ệ ừ ắ đầ ấ n ng l ng u vào cho lò nhi t, nhi t c a lò b t u ă ượ đầ ệ ệ độ ủ ắ đầ t ng lên t t . nhi t lò t t i giá tr nhi t c n ă ừ ừ Để ệ độ đạ ớ ị ệ độ ầ nung thì th ng ph i m t m t kho ng th i gian khá dài. ườ ả ấ ộ ả ờ ây chính là ctính quán tính c a lò nhi t. Khi tuy n tínhĐ đặ ủ ệ ế hoá mô hình lò nhi t, ta xem hàm truy n c alò nhi t nh ệ ề ủ ệ ư là m t khâu quán tính b c 2 ho c nh là m t khâu quán ộ ậ ặ ư ộ tính b c nh t n iti p v i khâu tr .Trong ph n này, sinh ậ ấ ố ế ớ ễ ầ viên s kh o sát khâu quán tính b c 2 cho tr c. Dùng ẽ ả ậ ướ ph ngpháp Ziegler-Nichols nh n d ng h th ng sau ó ươ ậ ạ ệ ố đ xây d ng l i hàm truy n. So sánh giátr các thông s ự ạ ề ị ố trong hàm truy n v a tìm c v i khâu quán tính b c 2 ề ừ đượ ớ ậ cho tr c này_ Thí nghi m:Dùng SIMULINK xây d ng ướ ệ ự mô hình h th ng lò nhi t vòng h nh sau:Step : là tín ệ ố ệ ở ư hi u hàm b c thang th hi n ph n tr m công su t cung ệ ậ ể ệ ầ ă ấ c p cho lònhi t.Giá tr c a hàm n c t 0÷1 t ng ng ấ ệ ị ủ ấ ừ ươ ứ công su t cung c p 0%÷100%Transfer Fcn – Transfer ấ ấ Fcn1 : mô hình lò nhi t tuy n tính hóa. 10 ệ ế 11. Nhãm K T1 T2 1 100 20 100 2 200 30 300 3 150 40 200 4 300 20 150 5 200 50 200a. Ch nh giá tr c a hàm ỉ ị ủ step b ng 1 công su t cung c p cho lò là 100% (Step ằ để ấ ấ time=0, Initial time = 0, Final time = 1). Ch nh th i gian môỉ ờ ph ng Stop time = 600s. Môph ng và v quá trình quá ỏ ỏ ẽ độ c a h th ng trên.b. Trên hình v câu trên,hãy x?p x? ủ ệ ố ẽ ở v? khâu quán tính b?c nh?t c tr? b?ng cách v ti p tuy n ĩ ẽ ế ế t i i m u n tính thông s L và T theo nh hình v?. ạ để ố để ố ư Ch rõ các giá tr nàytrên hình v . So sánh giá tr L, T v a ỉ ị ẽ ị ừ tìm c v i giá tr c a mô hình lò nhi t tuy ntính hóa._ đượ ớ ị ủ ệ ế H ng d n:Sau khi ch y xong mô ph ng, xem quá ướ ẫ ạ ỏ để trình quá c a tín hi u ta double click vàokh i Scope. độ ủ ệ ố C a s Scope hi n ra nh sau:Vì c a s Scope ch có ử ổ ệ ư ử ổ ỉ th xem áp ng ho c in tr c ti p ra máy in nh ng khôngể đ ứ ặ ự ế ư l uhình v thành file *.bmp c nên ta ph i chuy n ư ẽ đượ ả ể Scope này sang c a s Figure l u. Th c hi n i u nàyử ổ để ư ự ệ đề b ng cách nh p chu t vào ô Parameters. C a s ằ ấ ộ ử ổ Parametershi n ra, nh p chu t vào trang Data history và ệ ấ ộ ti n hành cài t các thông s nh hìnhbên d i:Ti n ế đặ ố ư ướ ế hành ch y mô ph ng l i tín hi u l u vào bi n ạ ỏ ạ để ệ ư ế ScopeData. Chú ý n u sau khikhai báo mà không ti n ế ế hành ch y mô ph ng l i thì tín hi u s không l u vào ạ ỏ ạ ệ ẽ ư bi nScopeData m c dù trên c a s Scope v n có hình ế ặ ử ổ ẫ v .Sau ó, vào c a s Command Window nh p l nh ẽ đ ử ổ ậ ệ sau:>> plot(ScopeData.time, ScopeData.signals.values) %ve dap ung>> grid on %ke luoiLúc này c a s Figure ử ổ hi n ra v i hình v gi ng nh hình v c a s Scope. ệ ớ ẽ ố ư ẽ ở ử ổ Vàomenu Insert/ Line, Insert/ Text ti n hành k ti p để ế ẽ ế tuy n và chú thích cho hình v . K tqu cu i cùng nh ế ẽ ế ả ố ư hình bên d i : 11 ướ 12. Vào menu [File]/[Export] l u thành file *.bmp nh để ư ư ở Bài thí nghi m 1.III.2. Kh o sát mô hình i u khi n nhi t ệ ả đề ể ệ dùng ph ng pháp Ziegler-Nichols( i u khi n PID):_ độ ươ đề ể M c ích:Kh o sát mô hình i u khi n nhi t dùng b ụ đ ả đề ể ệ độ ộ i u khi n PID, các thông s c a b PID c tính theo đề ể ố ủ ộ đượ ph ng pháp Ziegler-Nichols. T ó so sánh ch t l ng ươ ừ đ ấ ượ c a h th ng b i u khi n PID ._ Thí nghi m:Xây d ngủ ệ ố ở ộ đề ể ệ ự mô hình h th ng i u khi n nhi t PID nh sau:Trong ệ ố đề ể ệ độ ư dó_ Tín hi u t u vào là hàm b c thang u(t) = 100 ệ đặ đầ ậ ( t ng tr ng nhi t t 100 oC)_ B i u khi n PID có ượ ư ệ độ đặ ộ đề ể các thông s c n tính toán._ Transfer Fcn – Transport ố ầ Delay : mô hình lò nhi t tuy n tính hóa.a. Tính giá tr các ệ ế ị thông s KP, KI, KD c a khâu PID theo ph ng pháp ố ủ ươ Ziegler-Nichols t thông s L và T tìm c ph n ừ ố đượ ở ầ III.1.b. Ch y mô ph ng và l u áp ng c a các tín hi u ạ ỏ ư đ ứ ủ ệ ở Scope vi t báo cáo. Có th ch n l i Stop time cho phù để ế ể ọ ạ h p. Trong hình v ph i chú thích rõ tên các tín hi u.c. ợ ẽ ả ệ Nh n xét v ch t l ng ph ng pháp i u khi n PID_ ậ ề ấ ượ ở ươ đề ể . Dieukhientuyentin hmoi — Document Transcript 1. TR N G I H C BÁCH KHOA HÀ N I KHOA I NƯỜ ĐẠ Ọ Ộ ĐỆ B MÔN