ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT học PHẦN kỹ THUẬT lập TRÌNH

Bài giảng Kỹ thuật lập trình CNG CHI TIT HỌC PHẦN KỸ THUẬT LẬP TRÌNH Mã số học phần : Số tín chỉ: Tính chất : Học phần tự chọn Học phần thay tương đương : không Chuyên ngành : - Tự động hoá XNCN - Hệ thống điện Phân bổ thời gian giảng dạy học kì: 2(2.1.4)/12 Số tiết thực lên lớp : tiết /tuần x 12 tuần =36 tiết - Lý thuyết : tiết /tuần x 12 tuần =24 tiết - Thảo luận : tiết / tuần x 12 tuần = 12 tiết = tiết chuẩn Tổng số : 24 tiết chuẩn + tiết chuẩn = 30 tiết chuẩn - Số tiết sinh viên tự học : tiết / tuần Đánh giá Điểm thứ nhất: 20% Điểm thứ nhất: 10% Điểm thứ nhất: 10% Điểm thứ hai: 60% Kiểm tra viết học kì Thảo luận Thực hành Thi kết thúc học phần (Hình thức Trên máy tính ) Điều kiện học: - Các học phần tiên quyết: Toán cao cấp, tin học đại cương - Học phần học trước: Lý thuyết mạch - Học phần song hành: Lý thuyết điều khiển tự động Mục tiêu học phần Trang bị cho sinh viên kiến thức kỹ sử dụng phần mềm tính tốn cho tốn kỹ thuật Mô tả môn học: Môn học cung cấp khái niệm ngôn ngữ phần mềm Matlab: kỹ sử dụng phần mềm, đồ hoạ, tính tốn ma trận… Cơ sở phương pháp tính Mơ hệ thống động học Xây dựng, đáng giá chất lượng hệ thống điều khiển tự động Tài liệu học tập * Sách, giáo trình chính: [1] Bài giảng Kỹ thuật lập trình mơn Kỹ thuật vi điều khiển biên soạn Tài liệu tham khảo: Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình [2] Nguyn Hoi Sơn, Đỗ Thanh Việt, ứng dụng Matlab tính tốn kỹ thuật; NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh; 2000 [3] Đặng Minh Hoàng; Đồ họa với Matlab; NXB Thống kê; Hà Nội, 2000 [4] Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động; NXB Khoa học kỹ thuật; Hà Nội, 2005 [5] Nguyễn Cơng Định; Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển máy tính; NXB Khoa học kỹ thuật; Hà Nội, 2002 Cán tham gia giảng dạy: Là giáo viên thức hợp đồng môn 8.1 Giảng lý thuyết: Nhà giáo học vị từ thạc sỹ trở lên, có kinh nghiệm giảng dậy hướng dẫn thảo luận môn phân công 8.2 Hướng dẫn thảo luận, tập lớn, chữa tập: Nhà giáo tốt nghiệp đại học, môn phân công Nội dung chi tiết học phần: tiết / tuần (Lịch trình giảng dạy) Tuần Nội dung Tài liệu Hình thức học Chương I KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Giới thiệu chung Matlab 1, 2,3, 1.2 Các lệnh menu Matlab 1.3 Các khái niệm Giảng 1.3.1 Một số phím thường dùng 1.3.2 Các biến Matlab 1.3.3 Các phép toán Matlab 1.3.4 Một số hàm toán học thường gặp 1.3.5 Các phép toán quan hệ logic 1.3.6 Số phức vá phép toán số phức 1.3.7 Sử dụng lệnh trực tiếp với Matlab 1.3.8 Sử dụng lệnh từ file lệnh 1.3.9 Dòng nhắc gán giá trị biến 1, 2,3, Giảng 1.3.10 Cỏch to hm matlab Khoa Điện Bài giảng Kü thuËt lËp tr×nh 1.3.11.Vẽ hàm 1.3.12 Lưu lấy liệu 1.3.13 Các câu lệnh điều kiện lệnh lặp 1.4 Ma trận phép toán ma trận1 1.4.1 Khái niệm ma trận 1.4.2 Các qui định ma trận 1.4.3 Cách nhập ma trận 1.4.4 Xử lí ma trận 1.4.5 Một số ma trận đặc biệt 1.4.6 Các phép toán ma trận 1.5 Đồ hoạ Matlab 1.5.1 Giới thiệu chung đồ hoạ 1.5.2 Thực hành vẽ loại đồ thị 2D 1.5.3 Thực hành vẽ loại đồ thị 3D Thảo luận Chương II CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP TÍNH VÀ ỨNG DỤNG 1, 2,3, Giảng Giảng 1, 2,3, 2.1 Lệnh hàm Symbolic Matlab 2.1.1 Lệnh sym syms 2.1.2 Lệnh nhân đa thức 2.1.3 Lệnh tìm nghiệm đa thức 2.1.4 Lệnh tìm lại đa thức biết nghiệm 2.1.5 Lệnh chuyển từ phương trình hệ số sang phương trình có chứa tham số 2.2 Đại số tuyến tính (Linear Algebra) 2.3 Các hàm làm đơn giản hoá biểu thức 2.4 Giải phương trình 2.5 Biến đổi tích phân 2.6 Giải phương trình phi tuyến 1, 2,3, Giảng 2.7 Hệ phương trình đại số tuyến tính 2.8 Phương trình vi phân thường Thảo luận KIỂM TRA GIỮA KỲ Chương III 1, 2,3, MÔ PHỎNG, ĐÁNG GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG 4,5 ĐỘNG HỌC Giảng 3.1 Giới thiệu Simulink thư viện 3.2 Mô hệ thống ng hc Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập tr×nh 3.3 Giới thiệu cơng cụ khảo sát thiết kế hệ thống điều 10 khiển - Control System toolbox 3.4 Phân tích hệ thống điều khiển miền thời gian 1, 2,3, 3.5 Khảo sát hệ thống tuyến tính phương quỹ đạo 4,5 nghiệm số Thảo luận 3.6 Phân tích hệ thống điều khiển phương pháp tần 1, 2,3, 11 số 12 Giảng 4,5 3.7 Khảo sát hệ thống điều khiển không gian trạng thái 13 14 3.8 Tổng hợp hệ thống điều khiển tuyến tính Thảo luận Dự trữ I CHƯƠNG I.1 Mục tiêu, nhiệm vụ - Mục tiêu trang bị cho sinh viên kiến thức; khái niệm chung phần mềm matlab simulink -Nhiệm vụ sinh viên học xong phải nắm kiến thức : + S dng phn mm matlab Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình + Cỏc hm toỏn hc matlab + Sử dụng số phức ma trận matlab + Dùng matlab để vẽ đồ thị 2D 3D + Sử dụng M-file để viết chương trình đơn giản I.2 Quy định hình thức học cho nội dung nhỏ Tuần Nội dung Hình thức học Chương I KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Giới thiệu chung Matlab Giảng, 1.2 Các lệnh menu Matlab thảo luận 1.3 Các khái niệm 1.3.1 Một số phím thường dùng 1.3.2 Các biến Matlab 1.3.3 Các phép toán Matlab 1.3.4 Một số hàm toán học thường gặp 1.3.5 Các phép toán quan hệ logic 1.3.6 Số phức vá phép toán số phức 1.3.7 Sử dụng lệnh trực tiếp với Matlab 1.3.8 Sử dụng lệnh từ file lệnh Giảng, 1.3.9 Dòng nhắc gán giá trị biến thảo luận 1.3.10 Cách tạo hàm matlab 1.3.11.Vẽ hàm 1.3.12 Lưu lấy liệu 1.3.13 Các câu lệnh điều kiện lệnh lặp 1.4 Ma trận phép toán ma trận1 1.4.1 Khái niệm ma trận 1.4.2 Các qui định ma trận 1.4.3 Cách nhập ma trận 1.4.4 Xử lí ma trận 1.4.5 Một số ma trận đặc biệt 1.4.6 Các phép toán ma trận 1.5 Đồ hoạ Matlab 1.5.1 Giới thiệu chung đồ hoạ 1.5.2 Thực hành vẽ loại đồ thị 2D 1.5.3 Thực hành vẽ loại đồ thị 3D Giảng , thảo luận I.3 Các nội dung c th Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập tr×nh A Nội dung lý thuyết CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Giới thiệu chung MATLAB MATLAB – phần mềm tiếng công ty MathWorks, ngơn ngữ hiệu cao cho tính tốn kỹ thuật viết logo phần mềm Nó tích hợp tính tốn, thị lập trình môi trường dễ sử dụng Các ứng dụng tiêu biểu MATLAB bao gồm: − Khả tính toán mạnh − Phát triển thuật toán − Chứa Simulink môi trường mạnh để mô hệ thống động học tuyến tính phi tuyến − Đồ họa khoa học kỹ thuật − Phát triển ứng dụng với giao diện đồ họa − Có kiến trúc mở, ủng hộ việc xây dựng thêm module tính tốn kỹ thuật theo chuẩn cơng nghiệp Tên phần mềm MATLAB bắt nguồn từ thuật ngữ “Matrix Laboratory” Đầu tiên viết FORTRAN để cung cấp truy nhập dễ dàng tới phần mềm ma trận phát triển dự án LINPACK EISPACK Sau viết ngơn ngữ C sở thư viện nêu phát triển thêm nhiều lĩnh vực tính tốn khoa học ứng dụng kỹ thuật Ngoài MATLAB với khả phong phú đề cập sau, phần mềm MATLAB trang bị thêm ToolBox – gói chương trình (thư viện) cho lĩnh vực ứng dụng đa dạng xử lý tín hiệu, nhận dạng hệ thống, xử lý ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tối ưu hóa, phương trình đạo hàm riêng, sinh tin học, Đây tập hợp mã nguồn viết MATLAB dựa theo thuật tốn mới, hữu hiệu mà người dùng chỉnh sửa bổ sung thêm hàm 1.1.1 Cài đặt chương trình: Qui trình cài đặt Matlab tương tự việc cài đặt chương trình phần mềm khác, cần theo hướng dẫn bổ xung thêm thơng số cho phù hợp Do chương trình cấu hình theo Autorun nên gắn dĩa CD vào a Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập tr×nh chương trình tự hoạt động, cửa sổ đón mừng lên giây lát Kích vào Next chuyển sang cửa sổ cài đặt Cửa sổ thứ hai thông tin quyền chương trình bạn nhập mã Kích next để sang cửa sổ cài đặt Trong cửa sổ Costumer Information, cần thiết đánh tên họ, cơng ty Kích tiếp Next Trong cửa sổ select Matlab Components, kích xố thành phần khơng cần thiết sử dụng chương trình để dành thêm dung lượng trống Muốn kiểm tra dung lượng chương trình , kích vào Disk space để quan sát Sau kích Next, hình khung thơng tin Setup chương trình bắt đầu cài đặt Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình Sau hồn thành Setup, hình khung thoại Setup complete Kích Finish để kết thúc qui trình cài đặt Sau kết thúc cài đặt cửa sổ Internet explorer Kích Close để cửa sổ windows, biểu tượng tự động gán windows 1.1.2 Khởi động Thốt a) Khởi động MATLAB: Kích vào biểu tượng Matlab hình Windows kích: Start/ Programs/ Matlab/ Matlab 6.5, sau cửa sổ Matlab cửa sổ lệnh ( MATLAB Command Widowd ) Cũng chương trình chạy mơi trường windows khác Matlab có thành phần giao diện chương trình • Dịng tiêu đề gồm: + Tận trái biểu tượng chương trình Khi kích vào biểu tượng Matlab menu xổ chứa lệnh liên quan tới việc xử lý khung cửa sổ chương trình chương trình + Kế biểu tượng tên chương trình với cửa sổ chương trình Tận ba biểu tượng có chức phong to, thu nhỏ chương trình • Dịng thứ hai trình đơn gồm menu chưa lệnh liên quan đến việc tạo, xử lý, gán thuộc tính … vào đồ thị • Dịng thứ ba công cụ chứa hộp công cụ chứa lệnh nhanh • Phần chiếm gần chọn hình nơi nhập lệnh • Cuối tác vụ thơng tin tình trạng xử lý, thực đối tượng Khoa §iƯn Bài giảng Kỹ thuật lập trình b) Thoỏt MATLAB: Từ cửa sổ Matlab command winwods đánh lệnh quit kích biểu tượng (X) nằm góc phải tiêu đề Matlab 1.2 Các lệnh menu MATLAB: a) FileKích vào File menu chứa lệnh liên quan đến việc tạo mới, quản lý, gán thuộc tính cho đối tượng, đồ thị cũ *New: Hiện menu chứa lệnh để tạo đối tượng • Figure: Đây mơi trường đồ hoạ để bạn tự vẽ đối tượng để Matlab vẽ đồ thị theo hàm lệnh bạn nhập từ khung cửa sổ lệnh MATLAB đồ thị cũ với lệnh Open từ lệnh Matlab • Model : Hiện cửa sổ Simulink nằm bên phải cửa sổ thư viện nằm bên trái để ban tự chọn mà thiết kế đối tượng • M-file: Đây môi trường bạn tạo file, tạo vũng sửa đổi, gỡ rối tập tin chương trình M-file MEX-file đối tượng để thực cho nhiện vụ • GUI : Mở cửa sổ thiết kế giao diện * Open : Mở tập tin đồ thị hình ảnh cửa sổ Figure để sử lý • Trong cửa sổ Matlab Command windows kích: File/ Open • Từ khung thoại, kích chọn tên tập tin thể loại tập tin ( cần thiết ) muốn mở kích OK • Save Workspace As : Lưu nội dung cửa sổ lệnh MATLAB theo workspace • Nhập lệnh cửa sổ lệnh MATLAB bình thường • Từ menu File, chọn Save Workspace As Màn hình khung thoại Save Workspace As • Từ khung thoại, đánh tên tập tin muốn lưu ( cần thiết chọn nguồn chứa với Save in) Kích Save Nên nhớ tập tin lưu theo dạng *.mat tập tin chương trình gốc Set path: Gán tập tin vào thư mục MATLAB Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình ã T menu File chọn Set Path Màn hình cửa sổ Path Browser Cửa sổ liệt kê danh sách đường dẫn thư mục nằm khung cửa bên trái danh sách tên tập tin nằm bên phải • Chọn tên đường dẫn thư mục khung cửa sổ Path chọn tên tập tin muốn thay đổi vị trí chứa khung cửa sổ đánh trực tiếp vào khung nhập lệnh Current Directory • Chọn Save để lưu nhữnh thay đổi Preferenes: Hiện khung thoại với ba tuỳ chọn để người sử dụng thay đổi tham số cho phù hợp nhiệm vụ • General: Hiện khung thoại kích chọn lệnh Preferences từ menu File khung cửa sổ lệnh MATLAB Kích chọn loại tham số muốn thay đổi gán thêm kích OK • Command Windows Font: Hiện khung danh mục font thuộc tính để người sử dụng thay đổi phơng mặc định thành font qn thuộc • Copy Options : Hiện khung thông tin để người sử dụng tuỳ chọn thành phần đối tượng muốn chép 10 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình 3.4.2.2 Lnh RLOCFIND a) Cơng dụng: Tìm độ lợi quỹ đạo nghiệm với tập hợp nghiệm cho trước b) Cú pháp: [k,poles]= rlocfind(a,b,c,d); [k,poles]= rlocfind(num,den) [k,poles]= rlocfind(a,b,c,d,p) [k,poles]= rlocfind(num,den,p) c) Giải thích: Lệnh rlocfind tạo độ lợi quỹ đạo nghiệm kết hợp với cực quỹđạo nghiệm Lệnh rlocfind dùng cho hệ SISO liên tục gián đoạn [k,poles]= rlocfind(a,b,c,d) tạo dấu x cửa sổ đồ họa mà ta dùng để chọn điểm quỹ đạo nghiệm có sẵn Độ lợi điểm tạo k cực ứng với độ lợi nằm poles Để sử dụng lệnh quỹ đạo nghiệm phải có sẵn cửa sổ đồ họa [k,poles]= rlocfind(num,den) tạo dấu x cửa sổ đồ họa mà ta dùng để chọn điểm quỹ đạo nghiệm hệ thống có hàm truyền G = num/den có num den chứa hệ số đa thức theo chiều giảm dần số mũ s z [k,poles]= rlocfind(a,b,c,d,p) [k,poles]= rlocfind(num,den,p) tạo vector độ lợi k vector cực kết hợp pole với thành phần vector ứng với nghiệm p d) Ví dụ: Xác định độ lợi hồi tiếp để cực vịng kín hệ thống có hệ số tắt dần ζ = 0.707 có hàm truyền : H (s) = s + 5s + s + 2s + num = [2 1]; den = [1 3]; % Vẽ quỹ đạo nghiệm: rlocus(num,den);title(‘Do loi quy dao nghiem’); % Tìm độ lợi điểm chọn: rlocfind(num,den); 101 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình Sau nhập xong lệnh, hình Matlab xuất dòng chữ: Select a point in the graphics window hình vẽ có thước để ta kéo chuột chọn điểm ta có quỹ đạo nghiệm: 3.5 Phân tích hệ thống điều khiển phương pháp tần số: Trong miền tần số phương pháp đồ thị cung cấp cho ta công cụ tiện lợi hơn, trực quan để đáp ứng tiêu chất lượng Khảo sát hệ thống phương pháp tần số cho ta thấy rõ chất vật lý ảnh hưởng phần tử lên chất lượng hệ thống, ta đưa phương pháp hiệu để hiệu chỉnh hệ thống Với matlab dễ dàng vẽ đồ thị Bode cách đơn giản Bode(hàm truyền) Bode(hàm truyền, w) ,với w véc tơ tần số W=wmin:bước nhẩy:wmax Hoặc w=logspace(điểm đầu, điểm cuối, số điểm) vÝ dô1: n =[ 0 4] ; d =[1 3 1];h=tf(n,d) Transfer function: s^3 + s^2 + s + >> bode(h) Lệnh margin all margin Hai lệnh cho ta biết dự trữ biên pha hệ thống • Dự trữ biên hệ số khuyếch đại Fr mà ta bổ xung thêm vào hàm truyền đạt vịng hở, hệ kín vừa vặn đạt tới giới hạn ổn định không ổn định 102 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình ã D trữ pha khoảng góc ϕ (tính từ góc pha vị trí cắt F(jw) với đường trịn đơn vị tới -1800) tần số ωA điểm cắt gọi tần số cắt biên lệnh margin: cú pháp: margin(H) % H hàm truyền đạt hệ Hoặc [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(H) Ví dụ: Dùng lệnh margin để tìm biên dự trữ pha dự trữ Lệnh allmargin có tác dụng rộng lệnh margin, lệnh tính nhiều tham số liên quan đến độ ổn định hệ thống Bao gồm: GainMargin: Dự trữ biên GMF: Giá trị tần số mà đồ thị cắt đường nằm ngang -1800 PhaseMargin: Dự trữ pha PMFrequency: giá trị tần số mà đồ thị biên cắt đường nằm ngang o dB (ứng với hệ số khuyếch đại =1) Delay: Dự trữ thời gian trễ DMFrequency Giá trị ứng với Delaymargin Stable =1 ứng với hệ ổn định =0 ứng với trường hợp cịn lại Ví dụ: >> allmargin(h) % với h hàm truyền ví dụ ans = GMFrequency: 1.7322 GainMargin: 2.0003 PMFrequency: 1.2328 103 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình PhaseMargin: 27.142 DMFrequency: 1.2328 DelayMargin: 0.38427 Stable: Khảo sát ổn định hệ thống dùng tiêu chuẩn Nyquist Lý THUYếT: • Hệ thống ổn định trạng thái hở, ổn định trạng thái kín biểu đồ Nyquist khơng bao điểm (-1+i0) mặt phẳng phức • Hệ thống khơng ổn định trạng thái hở, ổn định trạng thái kín biểu đồ Nyquist bao điểm (-1+i0)p lần ngược chiều kim đồng hồ (p số cực GH nằm phải mặt phẳng phức) Từ dấu nhắc cửa sổ MATLAB, ta nhập: num = [nhập hệ số tử số theo chiều giảm dần số mũ] den = [nhập hệ số mẩu số theo chiều giảm dần số mũ] nyquist(num,den) Ví dụ 1: k GH(s) = (với k =10, t =1) − st num = 10; den = [-1 1]; nyquist(num,den) Kết quả: Nyquist Diagrams Imaginary Ax is -1 -2 -3 (A) -4 -5 10 Real Ax is Nhận xét: hàm truyền vịng hở có cực nằm bên phải mặt phẳng phức Biểu đồ Nyquist không bao điểm A (-1+j0) Điểm –1 ký hiệu (+) nằm trục thực âm (Real Axis), điểm nằm trục ảo (Imaginary Axis) Kết luận: hệ khơng ổn định 104 Khoa §iƯn Bài giảng Kỹ thuật lập trình T du nhc ca cửa sổ lệnh MATLAB ta dùng lệnh ‘margin’: num = 10; den = [-1 1]; margin(num,den); Bode Diagrams Gm = dB, Pm = (unstable closed loop) 20 Phase (deg); Magnitude (dB) 15 10 80 60 40 20 10 Frequency (rad/sec) Kết luận: Độ dự trữ biên (Gm = dB) Độ dự trữ pha (Pm = 0°) Warning: Closed loop is unstable (hệ vịng kín khơng ổn định) Ví Dụ 2: GH(s) = num = 10; k (k = 10, t = 1) s( − st ) den = [-1 0]; nyquist(num,den) Nyquist Diagrams 1000 800 600 Imaginary Ax is 400 200 -200 -400 (A) -600 -800 -1000 10 Real Ax is 105 Khoa Điện Bài giảng Kü tht lËp tr×nh Nhận xét: hàm truyền vịng hở có cực nằm bên phải mặt phẳng phức cực nằm gốc tọa độ Biểu đồ Nyquist không bao điểm A (-1+j0) Điểm –1 ký hiệu (+) nằm trục thực âm (Real Axis) , điểm nằm trục ảo (Imaginary Axis) Kết luận: hệ không ổn định * Dùng lệnh margin để tìm biên dự trữ pha dự trữ Từ dấu nhắc cửa sổ lệnh MATLAB ta dùng lệnh ‘margin’: num = 10; den = [-1 0]; margin(num,den) Bode Diagrams Gm = dB, Pm = (unstable closed loop) 60 Phase (deg); Magnitude (dB) 40 20 -20 -20 -40 -60 -80 -1 10 10 Frequency (rad/sec) Kết luận: Độ dự trữ biên (Gm = dB) Độ dự trữ pha (Pm = 0°) Warning: Closed loop is unstable (hệ vịng kín khơng ổn định) 3.6 Khảo sát hệ thống điều khiển không gian trạng thái: 3.6.1 Mô tả hệ thống: Hệ phương trình mơ tả động học hệ thống tuyến tính dừng có dạng: • Phương trình trạng thái: * x = A.x + B.u • Phương trình đầu ra: Y= C.x +D Với x véc tơ trạng thái (Nx×1) A ma trận trạng thái (Nx×Ny) U véc tơ biến vào (Nu×1) B ma trậ đầu vào (Nx×Nu) Y véc tơ biến (Ny×1) C ma trận đầu (NNx) D ma trận liên thơng (NNu) 106 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình T cỏc giá trị A, B, C, D biết ta chuyển đổi sang dạng hàm truyền để khảo sát theo miền thời gian 3.6.2 Khảo sát tính ổn định: Để khảo sát tính ổn định hệ thống không gian trạng thái, Dùng lệnh poly cho phép ta xác định phương trình đặc trưng khí biết ma trận hệ thống A Sau dùng hàm roots xác định nghiệm phương trình đặc trưng để xét tính ổn định hệ Khảo sát đặc tính thời gian: Khi biết ma trận hệ thống A, B, C, D ta dùng hàm step matlab để khảo sát đặc tính độ dùng hàm impulse để xây đựng hàm trọng lượng hệ thống Nếu tín hiệu khơng phải dạng 1(t) δ(t) dùng hàm lsim để xây dựng trình độ hệ thống Ví dụ khảo sát đặc tính độ hàm trọng lượng hệ thống có mơ tả tốn học khơng gian trạng thái sau: − − 10 A=  1 1 B= 0  0   B = 5 D=0; Chơng trình viết matlab nh sau: a =[-1 -10; 0] b =[ 1; 0];c =[ 5]; d = subplot(2,1,1); step(a,b,c,d); grid on; subplot(2,1,2); impulse(a,b,c,d); grid on; Chúng ta đựợc đường cong hình Cũng với số liệu ví dụ thêm điều kiện ban đầu hệ thống x1(0)=x2(0)=1; tín hiệu vào u(t)=0 Thì ta xử dụng lệnh lsim, chương trình viết matlab sau: a =[-1 -10; 0] b =[ 1; 0] c =[ 5] d = 0; x0=[1 1]; t=[0:0.1:12] ; u=0*t; [y,t]=lsim(a,b,c,d,u,t,x0) 107 Khoa Điện Bài giảng Kỹ thuật lập trình 3.7 Tổng hợp điều khiển PI, PD, PID miền thời gian: HTĐ điều khiển PID có dạng: G(s)=Kp+KD(s)+KI/s; Công việc người thiết kế phải xác định hệ số Kp, Ki, K D điều khiển PID làm cho hệ thống thoả mãn tiêu chất lượng đề Thiết kế điều khiển PD; bước cần xác định KD để hệ thống thoả mãn tiêu độ điều chỉnh cực đại Ví dụ : Cho hệ tuyến tính có phản hồi âm đơn vị có hàm truyền đạt đối tượng điều khiển là: G(s) = K s ( s + 5)( s + 10) Yêu cầu: Thiết kế điều khiển để hệ thống đạt tiêu chất lượng sau: - Độ điều chỉnh cực đại ≤ 4% - Sai số xác lập tín hiệu vào hàm t: ≤0.01 - Thời gian độ ≤0.8 giây số lần dao động nKi>0; Chay chuong trinh qúa trình độ tiêu chất lượng hệ thống ta tính Kp Ki T/ gian qúa độ N độ điều chỉnh cực đại 100 10 0.10721 68.126 100 100 0.10721 68.686 0.2 0.135 0.54075 Ví dụ : Cho hệ tuyến tính có phản hồi âm đơn vị có hàm truyền đạt đối tượng điều khiển l: 109 Khoa Điện Bài giảng G(s) = Kỹ thuật lËp tr×nh K s ( s + 5)( s + 10) Yêu cầu: Thiết kế điều khiển để hệ thống đạt tiêu chất lượng sau: - Độ điều chỉnh cực đại ≤ 4% - Sai số xác lập tín hiệu vào hàm t: ≤0.01 - Thời gian độ ≤0.8 giây số lần dao động n=(0.95*hxl))&(y(i-1)=(1.05*hxl))&(y(i-1)=(1.05*hxl))&(y(i)=1 if ts1