Báo cáo chi tiết bài 2 ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG-môn TN Điều khiển tự động-Trường ĐH Tôn Đức Thắng

BÀI THÍ NGHIỆM 2 ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO CÁCHỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 1. MỤC ĐÍCH : Matlab là một trong những phần mềm thông dụng nhất dùng để phân tích, thiết kế vàmô phỏng các hệ thống điều khiển tự động. Trong bài thí nghiệm này, sinh viên sửdụng các lệnh của Matlab để phân tích hệ thống như xét tính ổn định của hệ thống, đặctính quá độ, sai số xác lập… 2. CHUẨN BỊ. Để thực hiện các yêu cầu trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần phải chuẩn bị kỹ và hiểu rõ trình tự các thao tác tiến hành thiết kế một bộ điều khiển trong Sisotool. Sinh viên cần tham khảo phần phụ lục ở chương 6 (trang 225) trong sách Lý thuyết điều khiển tự động để làm quen và hiểu rõ trình tự các bước thiết kế một bộ điều khiểntrong Sisotool. Chú ý, sinh viên phải đọc kỹ phần này để nắm rõ trình tự thiết kế vìtrong bài thí nghiệm này không nhắc lại các trình tự đó. Nếu sinh viên không hiểu kỹthì sẽ không thực hiện được các yêu cầu trong bài thí nghiệm này. Để kích hoạt công cụ sisotool, từ cửa sổ Command Window gõ lệnh sisotool. Tiếnhành thao tác từ Bước 1 đến Bước 3 như trong phụ lục ở chương 6 (trang 225), cửa sổSISO Design Tool xuất hiện như sau: 3.1: Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha3.2 Thiết kế bộ hiệu chỉnh trễ pha:

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 2

ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC HỆ

THỐNG TỰ ĐỘNG 3.1: Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha

B1:

*Nhập

G=tf([20],conv([1 1 0],[1 2])) ta được:

20

s^3 + 3 s^2 + 2 s

H=tf([1],[1]) ta được : 1

*Gõ lệnh sisotool và chọn System Data nhập vào dữ liệu :

Dựa vào quỹ đạo nghiệm số:

do hệ thống có 2 nghiệm zero : z1=0.419+j2.24 ; z2=0.419-j2.24 nằm bến phải mặt phẳng phức nên hệ thống không ổn định

Đáp ưng quá độ: chọn như hình vẽ

và ta được kết quả

B2:Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha: POT <20% , txl<8s

*Click chuột phải vào QĐNS chọn “Add Pole/Zero”  “Lead”

sau đó nhấp chuột vào điểm bất kì trên trục thực để xác định vị trí cực và zero

*Click chuột phải vào QĐNS chọn “Design Constraints””New” và làm như hình để chỉnh POT

tương tự như trên cho txl

Trước khi điều chỉnh trên QĐNS có 3 cực p1=0, p2= -1,p3= -2 Do đó đi chuyển cực zero của C(s) trùng với cực gần trục ảo nhất khác 0 là p2= -1, di chuyển cực của C(s) hướng ra xa trục ảo tới vị trí s = -5 bằng cách nhanh nhất là chỉnh thông số như sau: ( chỉnh Real zero =-1, Real Pole=-5)

sau đó quay lại QĐNS di chuyển s2 vào vùng thỏa mãn thiết kế

Hiệu chỉnh hoàn tất

Vậy hàm truyền của bộ hiệu chỉnh là:

C(s)=0.108611+ 0.2 s 1+s

B3:Đáp ứng của hệ thống sau khi điều chỉnh:

3.2 Thiết kế bộ hiệu chỉnh trễ pha:

B1:

Nhập :

G=tf([10],conv([1 3 0],[1 4]))

s^3 + 7 s^2 + 12 s

sisotool(G)

exl=0.1 =>K*

v = lims → 0 sG 1(s)G(s) =1/exl=10 ; Kv=lims → 0 sG(s)=10/12

=> Kc= K*

v / Kv =12

Chọn ZG1(s)=Re{s2} / 10 = - 0.1 ; PG1(s)= ZG1(s) / Kc= -0.1/12 = 0.0083 Chỉnh trễ pha như sau:

Kết quả:

B2:

Dùng Tool  Draw Simulink Diagram

Ta được mô hình:

Sửa lại mô hình như sau:

Chỉnh time và sau đó start mô phỏng  double click vào scope ta được đáp ứng:

Đáp ứng nấc :