Thiết kế bộ điều khiển cho lò điện trở lý thuyết điều khiển tự động

Trường Đại họcttt Trường đại học Điện Lực Khoa công nghệ tự động ĐỒ ÁN MÔN HỌC: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: PHẠM THỊ HƯƠNG SEN Sinh viên thực : Lê Đức Vượng Lớp: Đ7 – CNTĐ2 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Hà Nội – 2014 Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Đề bài: Cho đối tượng cần điều khiển lò điện trở có hàm truyền đạt: W(s)=e-τs K=5*63=315, T1=5*63=315, T2=50, τ=0, Yêu cầu: Vẽ phân tích đương đặc tính thời gian, đặc tính tần số lò điện trở Thiết kế điều khiển cho lò điện trở sử dụng luật điều khiển: - P - PI - PID Thiết kế điều khiển cho lò điện trở trường hợp có tải Biết đặc tính tải có dạng xung vuông, độ rông xung 40s, chu kỳ 50s Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Mục lục Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH THỜI GIAN CỦA MỘT KHÂU CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 12 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO LÒ ĐIỆN TRỞ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ TẢI .35 LỜI NÓI ĐẦU Trong trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước nay, Tự Động Hóa có mặt ngày nhiều nhà máy, xí nghiệp đời sống hàng ngày Trong công nghiệp, Tự Động Hóa làm tăng xuất, chất lượng sản phẩm với thời gian ngắn mà lại tốn nhân công Trong đời sống, làm cho sống người tiện nghi Để dây truyền Tự Động Hóa hoạt động ổn định, hiều quả, cần xác định thông số, tiêu chất lượng, thiết kế cấu trúc hệ thống cách tối ưu đặc biệt phải thiết kê điều khiển giúp cho hệ thống hoạt động ổn định xác Dựa phương pháp đại lí thuyết điều khiển tự động Đồ án em nêu cách nhận dạng đối tượng, xác định hàm truyền đạt đối tượng từ đáp ứng đầu cho trước từ xác định đối tượng có ổn định hay không.Thiết kế điều khiển P, PI, PID để nâng cao chất lượng đầu hệ thống Trong trình thực đồ án em nhận nhiều giúp đỡ thầy cô bạn lớp có góp ý cho đồ án em hoàn thiện Mặc dù cố gắng kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhiều đóng góp, bổ xung ý kiến thầy cô bạn đồ án ngày hoàn thiện Em xin cảm ơn cô giáo Phạm Thị Hương Sen ,người giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án Em xin trân thành cảm ơn !!! Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH THỜI GIAN CỦA MỘT KHÂU Đặc tính thời gian 1.1 Định nghĩa Đặc tính thời gian hệ thống mô tả tín hiệu hệ thống tín hiệu đầu vào xung đơn vị hay hàm nấc đơn vị a) Hàm độ: Hàm độ khâu phản ứng khâu tín hiệu đầu vào hàm 1(t) Ký hiệu:h(t) Biểu thức: b) Hàm trọng lượng : Hàm trọng lượng khâu phản khâu tín hiệu đầu vào xung đizắc 1.2 Vẽ phân tích đường đặc tính thời gian lò điện trở có hàm truyền đạt : W(s)= Sử dụng phầnmềm matlab 7.11.0 để vẽ phân tích đường đặc tính thời gian Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Khai báo đối tượng cần khảo sát: Mở cửa sổ Command window gõ lệnh: >> num=315; >>den=[15750 365 1]; >>w=tf(num,den); >>impulse(W); a) Hàm h(t): h(t) = ) =315(1-+) Step Response 300 250 System: w Rise Time (sec): 707 System: w Settling Time (sec): 1.29e+003 Amplitude 200 150 100 50 0 200 400 600 800 1000 Time (sec) Đồ thị hàm độ Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 1200 1400 1600 1800 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập 315 - Thời gian tang tốc tr = 707s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tang từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập Thời gian ts = 1290s (Setting time) thời gian độ hệ thống,được - xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 0% - Sai số xác lập δ = b) Hàm trọng lượng: g(t) = = =315( Im pulseR esponse 0.7 0.6 A m plitude 0.5 S ystem :w P eakam plitude: 0.617 At tim e(sec): 110 0.4 0.3 0.2 0.1 0 S ystem :w S ettlingT im e(sec): 1.4e+003 500 1000 1500 T im e(sec) Đồ thị hàm trọng lượng Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 2000 2500 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen 2.Đặc tính tần số Mô tả thay đổi tỷ số biên độ tín hiệu tín hiệu vào ,sự thay đổi góc pha tín hiệu tín hiệu vào theo tác động tần số thay đổi Hàm truyền tần số Thay s=jω vào hàm truyền đạt Đặc tính biên độ tần số A(ω) Đặc tính pha tần số Đặc tính nyquist mô tả đường đặc tính W(jω) Đường đặc tính đồ thị bode đường đặc tính tần biên pha tham logarit 2.1 Đặc tính Nyquist a) Định nghĩa Là đồ thị biểu diễn đặc tính tần số W(jω) hệ tọa độ cực ( phần thực P(ω), phần ảo Q(ω)) ω thay đổi từ - ∞ → + ∞ b) Vẽ phân tích đặc tính nyquist Mở cửa sổ Command window gõ lệnh: >>num=315; >>den=[15750 365 1]; >>w=tf(num,den); >>nyquist(w) Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen N yquist Diagram 200 150 Imaginary Axis 100 50 -50 -100 -150 -200 -50 50 100 150 200 250 300 350 R eal Axis Đồ thị Nyquist Phân tích: Nhìn vào đồ thị ta thấy: - Do lò điện trở có hàm truyền đạt khâu bậc nên đồ Nyquist qua góc phần từ thứ II thứ III ω tăng từ → +∞ - Hàm truyền đạt vòng hở có nghiệm cực năm bên trái mặt phẳng phức Biểu đồ Nyquist không bao điểm N(-1 j0) - Hệ ổn định 2.2 Đặc tính đồ thị Bode a) Định nghĩa Là đồ thị gồm hai thành phần; - Biểu đồ Bode biên độ: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ logarit đáp ứng biên độ L(ω) theo tần số ω L(ω) = 20lgA(ω) Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen L(ω) đáp ứng biên độ tính theo đơn vị dB (decibel) - Biểu đồ Bode pha: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ đáp ứng pha theo tần số Đặc tính tần số hệ thống có thong số quan trọng sau đây: Đỉnh cộng hưởng (Ap): giá cực đại A(ω) Tần số cộng hưởng (ωp): tần số có đỉnh cộng hưởng Tần số cắt biên (ωc): tần số biên độ đặc tính tần số ( hay dB) A(ωc) = Hay L(ωc) = Tần số cắt pha (ω-п): tần số pha đặc tính tần số –п ( hay -180 o) b) Vẽ phân tích đặc tính đồ thị Bode Ta dùng lệnh margin để tìm dự trữ biên dự trữ pha Mở cửa sổ Command window gõ lệnh: >>num=315; >>den=[15750 365 1]; >>w=tf(num,den); >>margin(w) Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 10 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen System :w kin Peak am plitude: 0.916 S tepR esponse O v ershoot (% ): 9.88 At tim e(sec): 199 0.9 System :w kin R is im e(sec): 94.2 8eT System :w kin SettlingT im e(sec): 304 A m plitude 0.7 System :w kin Final Value: 0.834 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 T im e(sec) Đồ thị đáp ứng độ P hiệu chỉnh Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập 0.834 - Thời gian tăng tốc tr = 94.2s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tăng từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập - Thời gian ts = 304s (Settling time) thời gian độ hệ thống,được xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 9.88% Nhận xét : Ta thấy thời gian độ tăng không nhiều (vẫn nhỏ nhiều so với hệ lúc đầu chưa có điều khiển) độ điều chỉnh thỏa mãn yêu cầu thiết kế 10% Kết luận : Hệ thống đạt yêu cầu chất lượng thiết kế Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 25 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen 4.2 Bộ điều khiển PI Với KP = 0.0368492, KI=0.00043352, KD=0 Mô phần mềm Matlab – Simulink: -KStep Kp -KKi Add s Integrator Trong cửa sổ Command Window ta gõ lệnh: >> num=315; >> den=[15750 365 1]; >> KP=0.0368492; >>KI=0.00043352; >> w=tf(num,den); >>wpi=tf([Kp Ki],[1 0]); >> who=wpi*w; >> wkin=feedback(who,1); >> step(wkin) Ta có đáp ứng độ là: Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 26 315 315s+1 50s+1 Transfer Fcn Transfer Fcn1 Scope Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Step Response 1.8 1.6 System: wkin Peak amplitude: 1.6 Overshoot (%): 60.3 At time (sec): 123 1.4 Amplitude 1.2 System: wkin Final Value: System: wkin Rise Time (sec): 44.6 System: wkin Settling Time (sec): 767 0.8 0.6 0.4 0.2 0 200 400 600 800 1000 1200 Time (sec) Đồ thị đáp ứng độ điều khiển PI Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập - Thời gian tăng tốc tr = 44.6s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tăng từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập - Thời gian ts = 767s (Settling time) thời gian độ hệ thống,được xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 60.3% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.6 Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 27 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động - Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Sai số xác lập δ = Nhận xét : Ta thấy thời gian độ lớn độ điều chỉnh vướt yêu cầu thiết kế > 20% Hệ thống chưa đạt yêu cầu chất lượng thiết kế Ta cần hiệu chỉnh lại điều khiển để làm giảm độ điều chỉnh thời gian độ - Khi giảm thành phần KP làm giảm độ chỉnh (có tác động đến thời gian độ) - Khi giảm thành phần KI đến tác động kép làm giảm độ điều chỉnh lại làm tang thời gian độ Vì ta thay đổi: KP = 0.00511789693380759 KI = 2.71601091938549e-005 Trong cửa sổ Command window ta gõ lệnh: >> num=315; >> den=[15750 365 1]; >> Kp= 0.00511789693380759 >>Ki= 2.71601091938549e-005 >> w=tf(num,den); >>wpi=tf([Kp Ki],[1 0]); >> who=wpi*w; >> wkin=feedback(who,1); >> step(wkin) Ta có đáp ứng độ là: Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 28 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Step Response 1.4 System: wkin Peak amplitude: 1.08 Overshoot (%): 8.18 At time (sec): 232 1.2 Amplitude System: wkin Rise Tim e (sec): 111 System: wkin Final Value: System: wkin Settling Time (sec): 330 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Time (sec) Đồ thị đáp ứng độ điều khiển PI hiệu chỉnh Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập - Thời gian tăng tốc tr = 111s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tăng từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập - Thời gian ts = 330s (Settling time) thời gian độ hệ thống,được xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 8.18% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.08 - Sai số xác lập δ = Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 29 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Nhận xét : Ta thấy thời gian độ giảm độ điều chỉnh thỏa mãn yêu cầu thiết kế 10% Kết luận : Hệ thống đạt yêu cầu chất lượng thiết kế 4.3 Bộ điều khiển PID Với Kp = 0.0485548, Ki=0.00086705, Kd=0.6797672 Mô phần mềm Matlab – Simulink: -KKd du/dt Derivative -KStep Kp -KKi Add s Integrator Trong sổ Command window ta gõ lệnh: >> num=315; >> den=[15750 365 1]; >> Kp=0.0485548; >>Ki=0.00086705; >>Kd=0.6797672; >> w=tf(num,den); >>wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> who=wpid*w; >> wkin=feedback(who,1); >> step(wkin) Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 30 315 315s+1 50s+1 Transfer Fcn Transfer Fcn1 Scope Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Ta có đáp ứng độ là: Step Response 1.5 System: wkin Peak amplitude: 1.47 Overshoot (%): 46.6 At time (sec): 106 System: wkin Final Value: System: wkin Rise Time (sec):140.6 Amplitude System: wkin Time (sec): 605 Amplitude: 1.02 0.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Time (sec) Đồ thị đáp ứng độ điều khiển PID Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập - Thời gian tăng tốc tr = 40.6s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tăng từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập - Thời gian ts = 605s (Settling time) thời gian độ hệ thống,được xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 46.6% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.47 - Sai số xác lập δ = Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 31 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Nhận xét : Ta thấy thời gian độ hệ tương đối nhỏ độ điều chỉnh vượt qua yêu câu thiết kế >20% Hệ thống chưa đạt yêu cầu chất lượng thiết kế Ta cần hiệu chỉnh lại điều khiển để làm giảm độ điều chỉnh - Khi giảm thành phần KP làm giảm độ chỉnh (có tác động đến thời gian độ) - Khi giảm thành phần KI đến tác động kép làm giảm độ điều chỉnh lại làm tang thời gian độ - Khi tang thành phần KD làm giảm thời gian độ độ điều chỉnh Vì ta thay đổi: KP = 0.016270265717971,KI = 5.93189216115346e-005, KD = 0.177997842224653.Trong sổ Command window ta gõ lệnh: >> num=275; >> den=[13750 325 1]; >> Kp=0.016270265717971; >>Ki=5.93189216115346e-005; >>Kd=0.177997842224653; >> w=tf(num,den); >>wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> who=wpid*w; >> wkin=feedback(who,1); >> step(wkin) Ta có đáp ứng độ : Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 32 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Step Response 1.4 System: wkin Peak amplitude: 1.09 Overshoot (%): 9.26 At time (sec): 226 1.2 Amplitude System: wkin Time (sec): 107 Rise System: wkin Final Value: System: wkin Settling Time (sec): 373 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Time (sec) Đồ thị đáp ứng độ điều khiển PID Phân tích : Nhìn vào đồ thị ta thấy : - Do bậc mẫu lớn bậc tử nên đường h(t) xuất phát từ gốc tọa độ - Hàm độ tiến giá trị xác lập - Thời gian tăng tốc tr = 107s (Rise time) thời gian đáp ứng hệ thống tăng từ 10% đến 90% giá trị xác xác lập - Thời gian ts = 373s (Settling time) thời gian độ hệ thống,được xác định từ thời điểm có thay đổi đầu vào đến đáp ứng đầu lọt hoàn toàn vào hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ điều chỉnh (Overshoot) σ = 9.26% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.09 - Sai số xác lập δ = Nhận xét : Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 33 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen - Ta thấy thời gian độ giảm - Hệ thống đạt yêu cầu độ điều chỉnh thỏa mãn yêu cầu thiết kế 10% Kết luận : Hệ thống đạt yêu cầu chất lượng thiết kế Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 34 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO LÒ ĐIỆN TRỞ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ TẢI Đặt vấn đề Trong thực tế đối tượng ta xét đối tượng lò điện trở hoạt động phải chịu ảnh hưởng tác động tác nhân nhiễu hệ thống ví dụ tải, nhiệt độ,…, thông số kỹ thuật lò điện trở thay đổi không trì giá trị xác định Ở chương thiết kế điều khiển cho lò điện trở trường hợp lò điện trở tải tức lò điện trở trường hợp lý tưởng Trong chương thiết kế điều khiển cho lò điện trở hoạt động điều kiện thực tế tác nhân nhiễu hệ thống nhiễu phụ tải Theo đề tải có đặc tính dạng xung vuông, chu kỳ 50s, độ rộng xung 40s Ta sử dụng khối “pulse generator” thư viện Simulink để đặc trưng cho đối tượng nhiễu Các thông khối bao gồm - Amplitude: Biên độ xung - Period (secs): Thời gian chu kỳ (đơn vị : s) - Pulse width (% of period): độ rộng xung - Phase delay (secs): Thời gian tạo trễ Theo đề đặc tính tải có chu kỳ T = 50s, độ rộng xung 40s Vì ta điền thông số tải hình sau: Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 35 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Ta kết nối tải vào hệ thống thông qua cộng Sau mắc thêm tải ta mô phần mềm Matlab – Simulink: Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 36 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Ta thu đáp ứng độ đầu là: 600 500 400 300 200 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Nhận xét: Hệ thống hoạt động không ổn định Vì ta cần thiết kế điều khiển thích hợp cho hệ thống Giải vấn đề Ta thiết kế điều khiển PID cho đối tượng lò điện trở sau: -K Kd 5 S te p Ki d u /d t P u l se G e ne to r De ri va tive s In te g to r Add2 S a tu ti o n Add1 -K Kp Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 37 315 s+1 s+ T n sfe r Fcn T n sfe r Fcn S co p e Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Trong đó: KP = 600, KI = 5.5, KD = 410 Ta có đáp ứng độ đầu là: 1.4 1.2 X: 11.93 Y: 1.02 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Nhận xét: Ta thấy thời gian độ nhỏ khoảng 6s độ điều chỉnh nhỏ khoảng 2% Sai số xác lập δ 0% Kết luận: Hệ thống đạt yêu cầu chất lượng thiết kế Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 38 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thương Ngô: Lý thuyết tự động thông thường đại - Quyển hệ tuyến tính; NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 Nguyễn Văn Hoà: Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động; NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1998 Phạm Công Ngô: Lý thuyết điều khiển tự động; NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1996 Nguyễn Thị Phương Hà: Lý thuyết điều khiển tự động; NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội,1999 Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên ) - Huỳnh Thái Hoàng - Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Tài liệu thí nghiệm: Điều khiển phương pháp cổ điển – Bộ môn Điều khiển tự động, ĐH Bách khoa TP.HCM Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 39 [...]... tải, nhiệt độ,…, vì vậy các thông số kỹ thuật của lò điện trở luôn thay đổi không duy trì ở một giá trị xác định Ở chương 2 chúng ta mới chỉ thiết kế bộ điều khiển cho lò điện trở trong trường hợp lò điện trở không có tải tức là lò điện trở trong trường hợp lý tưởng Trong chương này chúng ta sẽ thiết kế bộ điều khiển cho lò điện trở có thể hoạt động trong điều kiện thực tế ở đây tác nhân nhiễu hệ thống... án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Bộ điều khiển PID thường được chế tạo dưới dạng các bộ điều khiển chuyên dụng và có thể được tích hợp trong các bộ điều khiển khác như PLC, biến tần… 2.4 Mô hình điều khiển Ta có mô hình khiển với phản hồi âm Bộ điều khiển PID được ghép nối tiếp với đối tượng: Mô hình trên matlab: 3 Các phương pháp chỉnh định tham số bộ điều khiển. .. luận : Hệ thống đạt yêu cầu về chất lượng thiết kế Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 34 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO LÒ ĐIỆN TRỞ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ TẢI 1 Đặt vấn đề Trong thực tế các đối tượng ở đây ta xét đối tượng là lò điện trở hoạt động luôn phải chịu ảnh hưởng tác động của các tác nhân nhiễu hệ thống ví dụ... PID đều có thể thiết kế được với sự trợ giúp của công cụ này Tuy nhiên, Sisotool không phải là công cụ thiết kế tự động mà chỉ là bộ công cụ trợ giúp thiết kế vì vậy người thiết kế phải hiểu rõ lý thuyết điều khiển tự động, nắm được bản chất của từng khâu hiệu chỉnh thì mới sử dụng được công cụ này Trong đồ án ta sử dụng Matlab 7.11.0  Trình tự thiết kế Bước 1: Khai báo đối tượng điều khiển G, phản... Analsis→ Step Bước 3: bộ điều PI, PID Thiết kế khiển P, Trở lại hộp thoại Control and Estimation Tools Manager → chọn thẻ Automated Tuning, trong mục Design method chọn PID Tuning Thẻ Automated Tuning Thẻ Compensator hiện giá trị của bộ điều chỉnh C ( hiện tại bẳng 1 ) Chọn loại của bộ điều khiển : +P: + PI : Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 20 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng... hành lang giới hạn cho phép Δ = 2% - Độ quá điều chỉnh (Overshoot) σ = 9.88% Nhận xét : Ta thấy thời gian quá độ tăng nhưng không nhiều (vẫn nhỏ hơn rất nhiều so với hệ lúc đầu khi chưa có bộ điều khiển) và độ quá điều chỉnh đã thỏa mãn yêu cầu thiết kế 10% Kết luận : Hệ thống đạt yêu cầu về chất lượng thiết kế Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 25 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng... hạn cho phép Δ = 2% - Độ quá điều chỉnh (Overshoot) σ = 8.18% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.08 - Sai số xác lập δ = 0 Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 29 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Nhận xét : Ta thấy thời gian quá độ giảm nhưng và độ quá điều chỉnh đã thỏa mãn yêu cầu thiết kế 10% Kết luận : Hệ thống đạt yêu cầu về chất lượng thiết kế 4.3 Bộ điều. .. 18 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Bước 2: Nhập đối tượng điều khiển vào Sisotool Trong hộp thoại Control and Estimation Tools Manager, chọn thẻ Archtiture : Nhập dữ liệu cho đối tượng điều khiển : Chọn System Data → Browse Trong thẻ Import model for ta chọn các khối G, H, C, F trong hệ thống điều khiển để nhập dữ liệu System Data + Đối tượng điều khiển G:... hạn cho phép Δ = 2% - Độ quá điều chỉnh (Overshoot) σ = 60.3% - Biên độ đỉnh (Peak amplitude) 1.6 Sinh viên thực hiện:Lê Đức Vượng trang 27 Đồ án lý thuyết điều khiển tự động - Giáo viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Sai số xác lập δ = 0 Nhận xét : Ta thấy thời gian quá độ lớn và độ quá điều chỉnh vướt quá yêu cầu thiết kế > 20% Hệ thống chưa đạt yêu cầu về chất lượng thiết kế Ta cần hiệu chỉnh lại bộ. .. về chất lượng điều chỉnh Đồ thị bode: Đồ thị bode của khâu PID Nhận xét: Đây là quy luật điều khiển hoàn hảo nhất, nhanh và chính xác độ sai số xác lập nhỏ, độ quá điều chỉnh có thể điều chỉnh được Nhưng lại nhạy cảm với nhiễu và việc điều chỉnh 3 thông số trên rất phức tạp Trên thực tế bộ điều khiển PID có thể được tạo ra từ các mạch các mạch điện, điện tử… hoặc tạo ra bằng các bộ điều khiển mềm trong