Bài giảng lý thuyết điều khiển tự động chương 5 nguyễn thành phúc

79 805 0
Bài giảng lý thuyết điều khiển tự động chương 5   nguyễn thành phúc

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC Nội dung chương •Khái niệm •Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh đến chất lượng hệ •thống •Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS •Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ Bode •Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực •Thiết kế điều khiển PID Khái niệm Khái niệm •Thiết kế toàn trình bổ sung thiết bị phần cứng thuật toán phần mềm vào hệ cho trước để hệ thỏa mãn yêu cầu tính ổn định, độ xác, đáp ứng độ,… Hiệu chỉnh nối tiếp •Bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền hệ hở. •Các điều khiển: sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, P, PD, PI, PID,… •Phương pháp thiết kế: QĐNS, biểu đồ Bode Điều khiển hồi tiếp trạng thái •Tất trạng thái hệ thống phản hồi trở ngõ vào •Bộ điều khiển: •Phương pháp thiết kế: phân bố cực, LQR,… Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh đến chất lượng hệ thống Ảnh hưởng cực •Khi thêm cực có phần thực âm vào hàm truyền hệ hở QĐNS hệ kín có xu hướng tiến phía trục ảo, hệ thống ổn định hơn, độ dự trữ biên độ dự trữ pha giảm, độ vọt lố tăng. Ảnh hưởng zero •Khi thêm zero có phần thực âm vào hàm truyền hệ hở QĐNS hệ kín có xu hướng tiến xa trục ảo, hệ thống ổn định hơn, độ dự trữ biên độ dự trữ pha tăng, độ vọt lố giảm. 10 Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh sớm pha •Hàm truyền: •Đặc tính tần số: •Chú ý giá trị biểu đồ Bode •Khâu sớm pha cải thiện đáp ứng độ (POT, tqđ, ) 11 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Xác định thông số điều khiển PID dựa vào đáp ứng nấc hệ hở 65 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Bộ điều khiển PID: 66 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Thí dụ: Hãy thiết kế điều khiển PID điều khiển nhiệt độ lò sấy, biết đặc tính độ lò sấy thu từ thực nghiệm có dạng sau: 67 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Xác định thông số điều khiển PID dựa vào đáp ứng hệ kín biên giới ổn định 68 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Bộ điều khiển PID: 69 Phương pháp Zeigler − Nichols. Trường hợp Thí dụ: Hãy thiết kế điều khiển PID điều khiển vị trí góc quay động DC, biết sử dụng điều khiển tỉ lệ thực nghiệm ta xác định K=20 vị trí góc quay động trạng thái xác lập dao động với chu kỳ T= sec. Theo kiện đề Theo pp Zeigler – Nichols: 70 Phương pháp giải tích thiết kế điều khiển PID Thí dụ: Hãy xác định thông số điều khiển PID cho hệ thống thỏa mãn yêu cầu: − Hệ có cặp nghiệm phức với − Hệ số vận tốc KV = 100. . Giải: Hàm truyền điều khiển PID cần thiết kế: 71 Phương pháp giải tích thiết kế điều khiển PID •Hệ số vận tốc hệ sau hiệu chỉnh: => => •Theo yêu cầu đề => •Phương trình đặc trưng hệ sau hiệu chỉnh: => (1) 72 Phương pháp giải tích thiết kế điều khiển PID •Phương trình đặc trưng mong muốn có dạng: => => (2) •Cân hệ số hai phương trình (1) (2), suy ra: => Kết luận 73 Thiết kế điều khiển hồi tiếp trạng thái dùng phương pháp phân bố cực 74 Điều khiển hồi tiếp trạng thái •Đối tượng: Bộ điều khiển: •Phương trình trạng thái mô tả hệ thống kín: Yêu cầu: Tính K để hệ kín thỏa mãn chất lượng mong muốn 75 Tính điều khiển Đối tượng: •Ma trận điều khiển được: •Điều kiện cần đủ để hệ thống điều khiển là: 76 Phương pháp phân bố cực Nếu hệ thống điều khiển được, tính K để hệ kín có cực vị trí bất kỳ. • Bước 1: Viết phương det[sI −trình A + đặc BK trưng ] = hệ thống kín (1) •Bước 2: Viết phương trình đặc trưng mong muốn (2) cực mong muốn •Bước 3: Cân hệ số hai phương trình đặc trưng (1) (2) tìm vector hồi tiếp trạng thái K. 77 Phương pháp phân bố cực Thí dụ: Cho đối tượng mô tả phương trình trạng thái: Hãy xác định luật điều khiển u(t ) = r (t ) − Kx(t ) cho hệ thống kín có cặp cực phức với −20. cực thứ ba cực thực 78 Phương pháp phân bố cực •Phương trình đặc trưng hệ thống kín (1) => •Phương trình đặc trưng mong muốn (2) 79 Phương pháp phân bố cực •Cân hệ số hai phương trình (1) (2), suy ra: •Giải hệ phương trình trên, ta được: => Kết luận 80 [...]... thống sau khi hiệu chỉnh thỏa: POT ωn > 0 ,5 × ξ => ωn > 11,4 Chọn ω n = 15 Cặp cực quyết định là: 25 Thí dụ thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS... (PID) •Hàm truyền: Biểu đồ Bode: •Khâu hiệu chỉnh PID: •làm nhanh đáp ứng q độ •tăng bậc vơ sai của hệ thống 19 So sánh các khâu hiệu chỉnh PD PI PID 20 Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số 21 Trình tự thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS Khâu hiệu chỉnh cần thiết kế •Bước 1: Xác định cặp cực quyết định từ u cầu thiết kế về chất lượng của hệ thống trong q trình... •Hệ số tỉ lệ càng lớn sai số xác lập càng nhỏ •Trong đa số các trường hợp hệ số tỉ lệ càng lớn độ vọt lố càng cao, hệ thống càng kém ổn định •Thí dụ: đáp ứng của hệ thống hiệu chỉnh nối tiếp dùng bộ điều khiển tỉ lệ với hàm truyền đối tượng là: 14 Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ (PD) •Hàm truyền: Biểu đồ Bode G (s) = K + K s = K (1 + T s) C P D P D •Khâu hiệu chỉnh PD là một trường hợp riêng... ứng của hệ thống 30 Trình tự thiết kế khâu hiệu chỉnh trể pha dùng QĐNS Khâu hiệu chỉnh cần thiết kế GC (s) = KC s + (1 / βT ) (β < 1) s + (1/ T ) •Bước 1: Xác định β từ u cầu về sai số xác lập β= KP K P* hoặc β = KV KV* hoặc β = K a K a* •Bước 2: Chọn zero của khâu hiệu chỉnh: 1 Để đáp ứng q độ khơng thay đổi đáng kể: s1*, 2 = s1, 2 = −1 ± j => => s + 0,1 GC (s) = s + 0,0017 35 QĐNS của hệ thống sau khi hiệu chỉnh trể pha QĐNS trước khi hiệu chỉnh QĐNS sau khi hiệu chỉnh 36 Đáp ứng của hệ thống sau khi hiệu chỉnh trể pha Đáp ứng của hệ thống 37 . 2 Chương 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC 3 Nội dung chương 5 • Khái niệm • Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng. nối tiếp • Bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở. • Các bộ điều khiển: sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, P, PD, PI, PID,… • Phương pháp thiết kế: QĐNS, biểu đồ Bode 7 Điều khiển hồi tiếp. phương pháp biểu đồ Bode • Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực • Thiết kế bộ điều khiển PID 4 Khái niệm 5 Khái niệm • Thiết kế là toàn bộ quá trình bổ sung các thiết bị phần cứng cũng như

Ngày đăng: 27/09/2015, 11:51

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • PowerPoint Presentation

  • Slide 2

  • Slide 3

  • Slide 4

  • Slide 5

  • Slide 6

  • Slide 7

  • Slide 8

  • Slide 9

  • Slide 10

  • Slide 11

  • Slide 12

  • Slide 13

  • Slide 14

  • Slide 15

  • Slide 16

  • Slide 17

  • Slide 18

  • Slide 19

  • Slide 20

  • Slide 21

  • Slide 22

  • Slide 23

  • Slide 24

  • Slide 25

  • Slide 26

  • Slide 27

  • Slide 28

  • Slide 29

  • Slide 30

  • Slide 31

  • Slide 32

  • Slide 33

  • Slide 34

  • Slide 35

  • Slide 36

  • Slide 37

  • Slide 38

  • Slide 39

  • Slide 40

  • Slide 41

  • Slide 42

  • Slide 43

  • Slide 44

  • Slide 45

  • Slide 46

  • Slide 47

  • Slide 48

  • Slide 49

  • Slide 50

  • Slide 51

  • Slide 52

  • Slide 53

  • Slide 54

  • Slide 55

  • Slide 56

  • Slide 57

  • Slide 58

  • Slide 59

  • Slide 60

  • Slide 61

  • Slide 62

  • Slide 63

  • Slide 64

  • Slide 65

  • Slide 66

  • Slide 67

  • Slide 68

  • Slide 69

  • Slide 70

  • Slide 71

  • Slide 72

  • Slide 73

  • Slide 74

  • Slide 75

  • Slide 76

  • Slide 77

  • Slide 78

  • Slide 79

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan