Khảo Sát Hệ Thống Điều Chỉnh Tự Động

Khảo sát hệ thống điều chỉnh tự động Bài hệ thống vòng đơn Xác định hàm truyền đạt đối tợng theo kết thực nghiêm Sau thực nghiệm xác định đặc tính động học đối tợng điều chỉnh, ta đợc đờng độ thời gian nh hình vẽ kèm theo Đây đáp ứng đầu đối tợng đầu vào đặt nhiễu thử bậc thang Ghi lại giá trị đáp ứng ứng với nấc 1cm, ta có bảng số liệu sau: T h(t) 0 24 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 11,5 18 24 28 31 33 35 36 36,5 36,75 Trên đồ thị, trục tung đại lợng cần điều chỉnh, ví dụ nh nhiệt độ Giá trị lợng vào đợc cho dới dạng % chu trình quan điều chỉnh Đoạn đầu sau đặt nhiễu nhng đối tợng cha phản ứng kịp, thời gian coi nh thời gian trễ Đoạn tiếp theo, đờng cong lồi nên giả định đờng độ khâu quán tính bậc Nh vậy, đối tợng cần nhận dạng khâu quán tính bậc có trễ: W ( p) = k e p Tp + Theo đồ thị ta xác định đợc thời gian trễ khoảng 20sữ30s Để xác định đợc hệ số k, ta kẻ đờng tiệm cận bão hoà đờng độ, giá trị xác lập khoảng 11380C Ta biết độ thay đổi lợng vào 15%CT, hệ số k xác định : k = x r 38 = = 2,53 xv 15 Hằng số thời gian T đối tợng xác định cách kẻ tiếp tuyến với đờng độ gốc sau trễ, điểm cắt tiếp tuyến với đờng xác lập cho ta giá trị T : T khoảng 300sữ350s Muốn dặc tính độ thực nghiệm lý thuyết sai số nhỏ ta phải mô chỉnh định lại thông số đối tợng : k, T, Sơ đồ mô Matlab/Simulink : Sau chỉnh định ta chọn số : T=330s, k=2,53, =24s Hàm độ đối tợng, số liệu xác định sai số chúng đợc thể Scope Sai số chấp nhận đợc Chọn luật điều chỉnh Luật điều chỉnh đối tợng đợc chọn luật PI : WDC ( p) = c1 p + c p Dùng Matlab xây dựng vùng ổn định đờng đồng mức dao động, trục hoành trục c1, trục tung c0 Chơng trình M_file: k=2.53; t=330; T=24; [w,m]=ndgrid(0:.0001:.12,[0 15 221 36 45]); c0=(t/(k*T))*(1+m.^2).*w.*exp(-T*m.*w).*(T*w.*cos(T*w) (m.*w*TT/t).*sin(T*w)); c1=(t/(k*T))*exp(-T*m.*w).*((k*T*m.*w T/t).*cos(T*w)+(T*wm.^2*T.*w+m*T/t).*sin(T*w)); plot(c1,c0); axis([-.5 10 2]) grid Chọn cặp điểm c1, c0 dờng đồng mức lấy làm điều chỉnh PI (điều chỉnh vòng đơn) ta đợc đờng độ hệ ứng với trờng hợp C1 C0 0,137 0,06 5,5 0,05 4,7 0,04 4,45 0,02 Nhìn vào sơ đồ ta nhận thấy ứng với c1=4,45, c0=0,02 hàm độ phù hợp Nh ta chỉnh định đợc thông số điều khiển PI phù hợp với đối tợng Bài Hệ thống điều khiển tầng hai vòng Mô tả công nghệ sơ đồ khối hệ thống Mục đích toán điều chỉnh áp suất nồi theo nhiệt độ Sơ đồ khối nh sau : Trong : - P1 - Bộ điều khiển thực nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt - P2 - Bộ điều khiển thực nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt theo áp suất yêu cầu - Wđt1(p) - Hàm truyền buồng đốt Đầu vào lu lợng nhiệt tính theo chu trình quan điều chỉnh (%CT), đầu nhiệt độ buồng đốt (0C) - Wđt2(p) - Hàm truyền khâu tạo nớc, bao gồm bao hơi, nhiệt Đầu vào nhiệt độ buồng đốt (0C), đầu áp suất (atm) Điều khiển vòng Các bớc chọn thông số cho điều khiển PI vòng làm hoàn toàn tơng tự nh làm thí nghiệm thứ nhât Đờng đồng mức đợc xây dựng M_file, chơng trình nh sau : k=3; t=190; T=24; [w,m]=ndgrid(0:.0001:.12,[0 15 221 36 45]); c0=(t/(k*T))*(1+m.^2).*w.*exp(-T*m.*w).*(T*w.*cos(T*w) (m.*w*TT/t).*sin(T*w)); c1=(t/(k*T))*exp(-T*m.*w).*((k*T*m.*w T/t).*cos(T*w)+(T*wm.^2*T.*w+m*T/t).*sin(T*w)); plot(c1,c0); axis([-.5 10 2]) grid Đồ thị đờng đồng mức : 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 Khảo sát vài số (c 0, c1) lựa chọn đờng có đặc tính phù hợp ta đợc kết c0=0,013 , c1=1,3 Đặc tính động học vòng đơn nh sau: Điều khiển vòng Lập sơ đồ điều khiển mô Matlab : Trong thông số điều chỉnh vòng P2 (là PI có hàm truyền K1 p + K ) xác định sơ nh sau : p 1 K0 = = 0,0093 Ti 0,6.T2 0,6.180 K = 1,8 ữ 2,2 Chọn K1=2,2 , giá trị đặt ban đầu 800 0C, áp suất 50atm, Gain=0,34 , ta có đờng độ áp suất nhiệt độ nh sau : Rõ ràng chất lợng hệ thống đạt yêu cầu : thời gian độ nhỏ 700s, nhiệt độ cực đại không 11000C Thay đổi giá trị đặt nhiệt độ buồng đốt Giá trị ban đầu vừa đặt 8000C, lần lợt 12000C, 5000C, 00C Hiển thị đờng độ áp nhiệt độ cho trờng hợp : t=12000C t=5000C t=00C Khi nhiệt độ đặt vào lớn nhiệt độ đặt ban đầu đầu P2 dơng đờng độ áp giảm dần tới áp đặt vào Ngợc lại, nhiệt độ đặt vào nhỏ nhiệt độ đặt ban đầu đầu P2 âm đờng độ tăng dần tới áp đặt vào Độ tăng/giảm nhanh hay chậm phụ thuộc vào Gain lớn hay nhỏ Bởi để đợc đờng độ áp đạt yêu cầu (nhanh chóng tiến tới xác lập) ta cần tăng Gain đến mức (nếu tăng cao dẫn tới dao động) Đờng độ cho trờng hợp nh sau: Thay đổi giá trị đặt áp suất Cho P=70, 100, 30, 10 (atm) ta đợc đờng độ áp nhiệt độ : Nhận xét : Khi áp đặt vào lớn áp đặt ban đầu đầu P2 dơng đờng độ tăng dần tới áp đặt vào Ngợc lại, áp đặt vào nhỏ áp đặt ban đầu đầu P2 âm đờng độ giảm dần tới áp đặt vào Độ tăng/giảm nhanh hay chậm phụ thuộc vào Gain lớn hay nhỏ Bởi để đợc đờng độ áp đạt yêu cầu ta cần tăng Gain đến mức (nếu tăng cao dẫn tới dao động) 10 Ta áp dụng nhận xét cho trờng hợp đề thu đợc đờng độ áp nh sau : 11 12 ... hàm độ phù hợp Nh ta chỉnh định đợc thông số điều khiển PI phù hợp với đối tợng Bài Hệ thống điều khiển tầng hai vòng Mô tả công nghệ sơ đồ khối hệ thống Mục đích toán điều chỉnh áp suất nồi theo... theo nhiệt độ Sơ đồ khối nh sau : Trong : - P1 - Bộ điều khiển thực nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt - P2 - Bộ điều khiển thực nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt theo áp suất yêu cầu -... 0 Khảo sát vài số (c 0, c1) lựa chọn đờng có đặc tính phù hợp ta đợc kết c0=0,013 , c1=1,3 Đặc tính động học vòng đơn nh sau: Điều khiển vòng Lập sơ đồ điều khiển mô Matlab : Trong thông số điều