Phân loại điều khiển

Phân loại điều khiển Phân loại điều khiển Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Phân loại điều khiển Có nhiều cách phân loại hệ thống điều khiển tùy theo mục đích phân loại Ví dụ vào phương pháp phân tích thiết kế phân hệ thống điều khiển thành loại tuyến tính phi tuyến, biến đổi theo thời gian bất biến theo thời gian; vào dạng tín hiệu hệ thống ta có hệ thống liên tục hệ thống rời rạc; vào mục đích điều khiển ta có hệ thống điều khiển ổn định hóa, điều khiển theo chương, điều khiển theo dõi, Phân loại theo phương pháp phân tích thiết kế Hệ thống tuyến tính - Hệ thống phi tuyến Hệ thống tuyến tính không tồn thực tế, tất hệ thống vật lý phi tuyến Hệ thống điều khiển tuyến tính mô hình lý tưởng để đơn giản hóa trình phân tích thiết kế hệ thống Khi giá trị tín hiệu nhập vào hệ thống nằm giới hạn mà phần tử hoạt động tuyến tính (áp dụng nguyên lý xếp chồng), hệ thống tuyến tính Nhưng giá trị tín hiệu vào vượt vùng hoạt động tuyến tính phần tử hệ thống, xem hệ thống tuyến tính Tất hệ thống thực tế có đặc tính phi tuyến, ví dụ khuếch đại thường có đặc tính bão hòa tín hiệu vào trở nên lớn, từ trường động có đặc tính bão hòa Trong truyền động khí đặc tính phi tuyến thường gặp phải khe hở vùng chết bánh răng, đặc tính ma sát, đàn hồi phi tuyến Các đặc tính phi tuyến thường đưa vào HTĐK nhằm cải thiện chất lượng hay tăng hiệu điều khiển Ví dụ để đạt thời gian điều khiển tối thiểu hệ thống tên lửa hay điều khiển phi tuyến người ta sử dụng điều khiển on-off (bang-bang hay relay) Các ống phản lực đặt cạnh động để tạo mômen phản lực điều khiển Các ống thường điều khiển theo kiểu full on - full off, nghĩa lượng khí nạp vào ống định trước khoảng thời gian xác định, để điều khiển tư phi tuyến Hệ thống bất biến - hệ thống biến đổi theo thời gian Khi thông số HTĐK không đổi suốt thời gian hoạt động hệ thống, hệ thống gọi hệ thống bất biến theo thời gian Thực tế, hầu hết hệ thống vật 1/5 Phân loại điều khiển lý có phần tử trôi hay biến đổi theo thời gian Ví dụ điện trở dây quấn động bị thay đổi bị kích hay nhiệt độ tăng Một ví dụ khác HTĐK biến đổi theo thời gian hệ điều khiển tên lửa, khối lượng tên lửa bị giảm trình bay Mặc dù hệ thống biến đổi theo thời gian đặc tính phi tuyến, coi hệ tuyến tính, việc phân tích thiết kế loại hệ thống phức tạp nhiều so với hệ tuyến tính bất biến theo thời gian Phân loại theo loại tín hiệu hệ thống Hệ thống liên tục Hệ thống liên tục hệ thống mà tín hiệu phần hệ hàm liên tục theo thời gian Trong tất HTĐK liên tục, tín hiệu phân thành AC hay DC Khái niệm AC DC không giống kỹ thuật điện mà mang ý nghĩa chuyên môn thuật ngữ HTĐK HTĐK AC có nghĩa tất tín hiệu hệ thống điều chế vài dạng sơ đồ điều chế HTĐK DC hiểu đơn giản hệ có tín hiệu không điều chế, có tín hiệu xoay chiều Hình 1.7 sơ đồ HTĐK DC kín dạng sóng đáp ứng độ hệ Các thành phần HTĐK DC biến trở, khuếch đại DC, động DC, tachometer DC Sơ đồ HTĐK DC vòng kín 2/5 Phân loại điều khiển Sơ đồ HTĐK AC vòng kín Hình 1.8 sơ đồ HTĐK AC có chức HTĐK hình 1.7 Trong trường hợp này, tín hiệu hệ điều chế, nghĩa thông tin truyền nhờ sóng mang AC Chú ý biến điều khiển đầu đối tượng giống HTĐK DC HTĐK AC sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển máy bay tên lửa, nhiễu tín hiệu lạ vấn đề phải quan tâm Với tần số sóng mang từ 400 Hz trở lên, HTĐK AC loại bỏ phần lớn nhiễu tần số thấp Các thành phần HTĐK AC thiết bị đồng bộ, khuếch đại AC, động AC, quay hồi chuyển, máy đo gia tốc Thực tế, hệ thống liên kết thành phần AC DC, sử dụng điều chế giải điều chế thích ứng với tín hiệu điểm khác hệ thống Hệ thống rời rạc Khác với HTĐK liên tục, HTĐK rời rạc có tín hiệu hay nhiều điểm hệ thống dạng chuỗi xung hay mã số Thông thường HTĐK rời rạc phân làm hai loại: HTĐK lấy mẫu liệu HTĐK số HTĐK lấy mẫu liệu dạng liệu xung HTĐK số liên quan đến sử dụng máy tính số hay điều khiển số tín hiệu hệ mã số hóa, mã số nhị phân chẳng hạn Nói chung, HTĐK lấy mẫu liệu nhận liệu hay thông tin khoảng thời gian xác định Ví dụ, tín hiệu sai lệch HTĐK cung cấp dạng xung khoảng thời gian hai xung liên tiếp HTĐK không nhận thông tin tín hiệu sai lệch HTĐK lấy mẫu liệu xem HTĐK AC tín hiệu hệ thống điều chế xung Hình :minh họa hoạt động hệ thống lấy mẫu liệu Tín hiệu liên tục r(t) đưa vào hệ thống, tín hiệu sai lệch e(t) lấy mẫu thiết bị lấy mẫu, ngõ thiết bị lấy mẫu chuỗi xung Tốc độ lấy mẫu thống không 3/5 Phân loại điều khiển Một ưu điểm quan trọng thao tác lấy mẫu thiết bị đắt tiền hệ chia sẻ thời gian để dùng chung nhiều kênh điều khiển Một lợi điểm khác nhiễu Do máy tính cung cấp nhiều tiện ích mềm dẻo, điều khiển máy tính ngày phổ biến Nhiều hệ thống vận tải hàng không sử dụng hàng ngàn linh kiện rời rạc chiếm khoảng không không lớn sách Hình 1.10 trình bày thành phần phận tự lái điều khiển tên lửa Sơ đồ khối HTĐK lấy mẫu liệu Sơ đồ khối HTĐK tên lửa Phân loại theo mục tiêu điều khiển Điều khiển ổn định hóa Mục tiêu điều khiển kết tín hiệu tín hiệu vào chuẩn r(t) với sai lệch cho phép exl (sai số chế độ xác lập) Khi tín hiệu vào r(t) không đổi theo thời gian ta có hệ thống điều khiển ổn định hóa hay hệ thống điều chỉnh, ví dụ hệ thống ổn định nhiệt độ, điện áp, áp suất, nồng độ, tốc độ, Điều khiển theo chương trình Nếu r(t) hàm định trước theo thời gian, yêu cầu đáp ứng hệ thống chép lại giá trị tín hiệu vào r(t) ta có hệ thống điều khiển theo chương trình 4/5 Phân loại điều khiển Ví dụ hệ thống điều khiển máy công cụ CNC, điều khiển tự động nhà máy xi măng Hoàng Thạch, hệ thống thu nhập truyền số liệu hệ thống điện, quản lý vật tư nhà máy Điều khiển theo dõi Nếu tín hiệu tác động vào hệ thống r(t) hàm trước theo thời gian, yêu cầu điều khiển đáp ứng c(t) bám sát r(t), ta có hệ thống theo dõi Điều khiển theo dõi sử dụng rộng rãi HTĐK vũ khí, hệ thống lái tàu, máy bay Điều khiển thích nghi Tín hiệu v(t) chỉnh định lại tham số điều khiển cho hệ thích nghi với biến động môi trường Nguyên tắc tự chỉnh định Điều khiển tối ưu - hàm mục tiêu đạt cực trị Ví dụ toán qui hoạch, vận trù kinh tế, kỹ thuật phương pháp điều khiển tối ưu 5/5 ... lại giá trị tín hiệu vào r(t) ta có hệ thống điều khiển theo chương trình 4/5 Phân loại điều khiển Ví dụ hệ thống điều khiển máy công cụ CNC, điều khiển tự động nhà máy xi măng Hoàng Thạch, hệ... tên lửa Sơ đồ khối HTĐK lấy mẫu liệu Sơ đồ khối HTĐK tên lửa Phân loại theo mục tiêu điều khiển Điều khiển ổn định hóa Mục tiêu điều khiển kết tín hiệu tín hiệu vào chuẩn r(t) với sai lệch cho.. .Phân loại điều khiển lý có phần tử trôi hay biến đổi theo thời gian Ví dụ điện trở dây quấn động bị thay đổi bị kích hay nhiệt độ tăng Một ví dụ khác HTĐK biến đổi theo thời gian hệ điều khiển