Bài giảng lý thuyết điều khiển tự động chương 1 nguyễn thành phúc

Nội dung môn họcChương 1 : Phần tử và hệ thống điều khiển tự động Chương 2 : Mô tả toán học hệ thống điều khiển liên tục Chương 3 : Đánh giá tính ổn định của hệ thống Chương 4 : Chất lượ

Môn học

LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ

ĐỘNG

Giảng viên: Nguyễn Thành Phúc

Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa CôngNghệ Điện Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM

Nội dung môn học

Chương 1 : Phần tử và hệ thống điều khiển tự động

Chương 2 : Mô tả toán học hệ thống điều khiển liên tục

Chương 3 : Đánh giá tính ổn định của hệ thống

Chương 4 : Chất lượng của hệ thống điều khiển

Chương 5 : Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục

•Chương 6: Mô tả toán học hệ thống điều khiển rời rạc

•Chương 7: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc

•Chương 8: Hệ thống điều khiển phi tuyến

Tài liệu tham khảo

Giáo trình: Lý thuyết điều khiển tự động Nguyễn Thị

Phương Hà- Huỳnh Thái Hoàng- Lương Văn Lăng NXB Đại học Quốc Gia TPHCM

Bài tập: Bài tập điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà NXB Đại học Quốc Gia TPHCM

Tham khảo thêm các tài liệu có các từ khóa: control, control theory, control system, feedback control, Ví dụ như:

Automatic Control Systems , B C Kuo.

Modern Control Engineering , K Otaga.

Modern Control System Theory and Design , S.M

Shinners

Feedback Control Systems , J.V.De Vegte.

Chương 1 PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG

Nội dung chương 1

Khái niệm điều khiển

Các nguyên tắc điều khiển

Phân loại điều khiển

Một số ví dụ về các hệ thống điều

Khái niệm

Thí dụ 1 : Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định V =40km/h

1 Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ: thu thập thông tin

2 Bộ não điều khiển tăng tốc nếu V<40km/h, giảm tốc nếu V>40km/h

:xử lý thông tin

3 Tay giảm ga hoặc tăng ga: tác động lên hệ thống

Kết quả của quá trình điều khiển trên: xe chạy với tốc độ “gần” bằng 40km/ h.

Định nghĩa:

Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước

Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của

hệ thống “gần” với mục đích định trước Điều

khiển tự động là quá trình mà không có sự tác động

của con người.

Thí dụ 2 : Hệ thống bơm nước tự động

Khái niệm

1 Phao cảm nhận mực nước: thu thập thông tin

2 Tác động đĩng tiếp điểm: xử lý thông tin

3 Máy bơm hoạt động : tác động lên hệ thống

Kết quả của quá trình điều khiển trên: nước được bơm “gần” bằng với mực nước định trước.

k

Khái niệm

Tai sao cần phải điều khiển tự động?

Đáp ứng của hệ thống không thỏa mãn yêu cầu, nên cần tăng độ chính

xác, tăng năng suất , tăng hiệu quả kinh tế

Các thành phần cơ bản của hệ thống

điều khiển

3 thành phần cơ bản: đối tượng, bộ điều khiển, cảm biến

Một số thí dụ về các hệ thống điều khiển

Ngõ vào R

Thiết bị điều khiển

Tín hiệu điều khiển

Giá trị mong muốn

Độ sai lệch Đối tượng điều khiển

Tín hiệu hồi tiếp

Độ cao h s

Ví dụ 1: Hệ điều khiển kín mực chất lỏng không đổi

Một thí dụ hệ thống điều khiển mực chất lỏng

Hình vẽ tham khảo từ giáo trình: Cơ sở tự động học, Lương văn Lăng, NXB Đại học Quốc Gia

Hệ thống điều khiển mực chất lỏng

•Hệ thống điều khiển mực chất lỏng thường gặp trong các quátrình công nghiệp chế biến thực phẩm, nước giải khát, các hệthống xử lý nước thải,

•Điều khiển mực chất lỏng, điều khiển lưu lượng chất lỏng

•Các loại cảm biến đo mực chất lỏng:

•Cảm biến đo dịch chuyển: biến trở, encoder

•Cảm biến áp suất

•Cảm biến điện dung

Ví dụ 2: Hệ điều khiển hở nhiệt độ phòng

Ví dụ 3: Hệ điều khiển kín tốc độ động cơ DC

Hệ thống điều khiển động cơ thực tế

•Động cơ: DC, AC

•Cảm biến: biến trở, máy phát tốc, encoder

•Bộ điều khiển: DC Driver, AC Driver (Inverter)

DC MotorEncoder

Hệ thống ổn định nhiệt độä

Hệ thống điều khiển nhiệt độ theo chương trình

Một hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tế

Hệ thống điều khiển nhiệt độä

sản xuất xi măng, gạch men, nhựa, cao su, hóa dầu, thực phẩm, •Mục tiêu điều khiển thường là giữ cho nhiệt độ ổn định (điềukhiển ổn định hóa) hay điều khiển nhiệt độ thay đổi theo đặc tính

thời gian định trước (điều khiển theo chương trình)

Hệ thống điều khiển động cơ

Động cơ (DC, AC) là thiết bị truyền động được sử dụng rất phổ biến trong máy móc, dây chuyền sản suất

Có 3 bài toán điều khiển thường gặp: điều khiển tốc độ, điều khiển vị trí, điều khiển moment

Hệ thống điều khiển định vị anten

• Các ứng dụng của lý thuyết điều khiển

• Áp dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực kỹ thuật

• Hệthống sản xuất: nhà máy xi măng, nhà máy đường, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát….

• Quá trình công nghiệp: nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, tốc độ,…

• Hệ cơ điện tử: robot di dộng, cánh tay máy, máy công cụ,…

• Hệ thống thông tin: hệ thống phát thanh, truyền hình, tổng đài điện thoại

• Hệ thống sản xuất và truyền tải năng lượng: nhà máy điện,…

• Phương tiện giao thông: xe hơi, tàu hỏa, máy bay, tàu vũ trụ,…

• Thiết bị quân sự: điều khiển rada ,tên lửa, pháo,…

• Thiết bị đo lường: các máy vẽ,…

• Thiết bị điện tử dân dụng: máy điều hòa, ti vi, tủ lạnh, máy giặt, máy ảnh, nồi cơm điện,…

• Thiết bị y tế