1 Bài 7: Hiện thực điều khiển PID rời rạc cho hệ thống điều khiển số động chiều I.Mục tiêu: Khảo sát làm mơ hình động dung vi điều ểnPIC 16F877A/887 giao tiếp máy tính Nhận dạng hàm truyền động DC dùng đáp ứng n ấc hệ hở ZieglerNichols Điều khiển thu thập lệu tốc độ động theo phương pháp PID s ố -Sử dụng chương trình VB6.0, chương trình CCS cho PIC Cảm biến tốc độ l encoder II Cơ sở lý thuyết: Sơ đồ khối điều khiển Khối máy tính Khối Vi điều khiển PIC Khối cơng suất (cầu H) Khối động DC Khối Encoder Hình – Sơ đồ khối điều khiển Khối máy tính Dùng ngơn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 làm phương tiện giao tiếp Nhiệm vụ VB6 là: – Tạo giao diện người dùng để giao tiếp với người sử dụng Trên cho phép thay đổi giá trị tốc độ u cầu, thay đổi thơng số PID, chọn chiều quay động cơ, vẽ đồ thị biểu diễn đáp ứng hệ thống – Thiết lập giao tiếp với khối Vi điều khiển qua cổng nối tiếp RS – 232 – Lấy giá trị đo tốc độ thực tế khối vi điều khiển truyền để xử lý Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc – Từ giá trị đo tốc độ thực tế, thực thuật tốn PID xuất giá trị độ rộng xung khối Vi xử lý để điều khiển – Xuất giá trị điều khiển chiều quay động thiết lập giao diện người dùng Khối vi điều khiển Dùng ngơn ngữ lập trình C (CCS C) cho PIC 16F877A/887 để lập trình cho Vi điều khiển PIC Nhiệm vụ khối Vi điều khiển là: – Thiết lập giao tiếp với máy tính qua cổng giao tiếp nối tiếp – Thực thuật tốn PID số , sử dụng tính điều rộng xung(PWM) – Thực việc lấy tốc độ thực tế động từ khối encoder truyền giá trị cho khối máy tính để xử lý Khối cơng suất Nhiệm vụ khối là: – Khuếch đại cơng suất từ tín hiệu điều khiển khối vi điều khiển truyền tới để điều khiển động DC – Cho phép đảo chiều quay động thơng qua cầu H Khối động DC Khi nhận xung điều khiển từ khối cơng suất, động quay với tốc độ phụ thuộc vào độ rộng xung truyền tới Động DC servo có tích hợp sẵn encoder (200 xung) Khối encoder Đo tốc độ động cách xuất xung liên tục cho khối Vi điều khiển Động quay nhanh hay chậm tùy thuộc vào số xung xuất khoảng thời gian Việc định thời gian lấy mẫu thực từ khối vi điều khiển 2.Hàm truyền động cơ: Hàm truyền động DC: Động DC thiết bị truyền động cơng suất mà phân phối lượng tải Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc Động chiều mơ tả hình sau: Hình 5.9: Sơ đồ nối dây động DC Trong đó: Load : tải; Armature: phần ứng, Field: trường; Inertia: mơ men qn tính; Friction: ma sát Từ thong động tỉ lệ với dòng điện từ, giả sử từ trường khơng bão hòa: φ = K f if (1) Mơ men động giả sử tuyến tính với φ dòng điện phần ứng ia (armature current) Tm = K 1φ i a (t ) = K K f i f (t )i a (t ) (2) hay Tm (t ) = K m ia (t ) K1 số tỉ lệ Sức phản điện động: Vb = K 1φ ω dθ (t ) Hay Vb (t ) = K b = K bω (t ) dt Rõ rang từ phương trình (2) để có phần tử tuyến tính, dòng điện phải số Trường hợp ia=Ia dòng điện phần ứng khơng đổi ta có động điều khiển dòng từ (field current controlled motor) Xét trường hợp động DC điều khiển phần ứng (armature controlled DC motor), động sử dụng dòng ia biến điều khiển Phần cảm (stator) dung cuộn dây từ dòng hay từ trường khơng đổi Khi dòng điện từ khơng đổi thiết lập cuộn dây từ, mơ men động Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc (3) Mơ men động mơ men phân phối cho tải Quan hệ minh họa (3) Trong đó, TL(s) mơ men tải Td(s) mơ men nhiễu (thể mômen ma sát tải ma sát Coulomb) Tm ( s ) = ( K K f I f ) I a ( s ) = K m I a ( s ) (4) Tm ( s ) = TL ( s ) + Td ( s ) với K m = K 1φ : số mômen Khi từ trường khơng đổi dung, ta có Tm ( s ) = K m I a ( s ) Mơ men tải cho qn tính quay viết sau: d 2θ (t ) dθ (t ) TL (t ) = J +b = Tm (t ) − Td (t ) dt dt TL ( s ) = Js 2θ ( s ) + bsθ ( s ) = Tm ( s ) − Td ( s ) (8) Km hàm từ tính vật liệu từ Dòng điện phần ứng có quan hệ với điện áp vào đặt vào phần ứng (armature) Va(s) ( gọi U): di a (t ) + Vb (t ) dt Va ( s ) = Ra I a ( s ) + La sI a ( s ) + Vb ( s ) Va (t ) = Ra i a (t ) + La (5) Ra điện trở phần ứng La điện cảm phần ứng Va điện áp vào đặt vào phần ứng Vb(s) (gọi E) điện áp điện động ngược (sức phản điện động phần ứng) tỉ lệ với tốc độ động Vb ( s ) = K bϖ ( s ) (6) dòng điện phần ứng I a ( s) = Va ( s ) − K bϖ ( s ) ( R a + La s ) (7) Quan hệ cho động DC điều khiển phần ứng minh họa hình sau: Sử dụng phương trình (4), (7) (8) hay sơ đồ khối cho Td(s)=0, ta giải đạt hàm truyền sau: G (s) = θ (s) Va ( s ) Km = Km s[( Ra + La s )( Js + b) + K b K m ] (9) s ( s + 2ξϖ n s + ϖ n2 ) Km θ (s) hay G ( s) = = Va ( s ) La Js + ( Ra J + bLa ) s + ( K b K m + Ra b) s = Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc Phương trình trạng thái: có nhiễu Td(t) dia (t ) − Ra dt La dϖ K = m dt J θ d dt Kb La b − J − 0 1 i a (t ) La 1 0 ϖ (t ) + Va (t ) + − Td (t ) (10) 0J 0 θ (t ) Td(t) xem ngõ vào thứ hai phương trình trạng thái Khi nhiễu Td(t), Phương trình trạng thái: dia (t ) − Ra dt La dϖ K = m dt J dθ dt Kb La b − J − 0 1 L i ( t ) a a 0 ϖ (t ) + Va (t ) 0 θ (t ) (11) Tuy nhiên, nhiều động DC, số thời gian điện từ động (hằng số thời gian phần ứng) τ a = La / Ra bị bỏ qua nên ta có G (s) = θ (s) Va ( s ) = Km [ K /( Ra b + K b K m )] = m (12) s[ Ra ( Js + b) + K b K m ] s (τ s + 1) số thời gian tương đương τ = Ra J /( Ra b + K b K m ) , gọi số thời gian điện động cơ.Chú ý Km Kb (Km=Kb=Ce) Sự minh họa cách xem xét hoạt động động trạng thái xác lập cân cơng suất điện trở rotor bị bỏ qua Armature Va(s)+ Tm(s) - Km Ra + sLa + Td(s) - TL(s) J s + b ω θ s Vị trí Vb(s) Kb Hình 5.10 : Sơ đồ khối động chiều điều khiển phần ứng Khi xét hàm truyền tốc độ, ta có : Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc G (s) = = ϖ (s) Va ( s ) = Km [( Ra + La s )( Js + b) + K b K m ] Km ( s + 2ξϖ n s + ϖ n2 ) (13) bỏ qua τ a = La / Ra hàm truyền tốc độ là: G (s) = ϖ (s) Va ( s ) = [ K m /( Ra b + K b K m )] τ 1s + (14) khâu quán tính bậc Khi bỏ qua phản ứng phần ứng, bỏ qua ma sát (b=0) giả sử phần tử hệ thống tuyến tính, có phương trình sau: di dt dϖ − Mc = J dt = Cei U = E + Ri + L M dc M dc (15), (16), (17) (18) E = C eϖ đ ó: U : điện áp hai đầu phần ứng I : dòng điện qua động R,L: điện trở, t ự cảm mạch điện phần ứng E, Mdc: s ức điện động, moment quay động J: moment qn tính phần quay Mc moment cản Ce=Km : số mômen Từ phương trình , suy hàm truyền động hình sau , cho Mc=0 : U - 1R + sL / R Mc Mdc - I Ce J s ω E Ce Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc Hình5.11 : Sơ đồ khối động chiều từ thơng khơng đổi Hàm truyền tốc độ : G (s) = ϖ (s) Va ( s ) = Ce La Js + ( Ra J ) s + Ce (19) Hàm truyền vò trí : G (s) = θ ( s) Va ( s ) = Ce La Js + ( Ra J ) s + Ce s (20) 3.Bộ điều khiển PID số: Thuật tốn PID số: R + e Bộ điều khiển PID u Động DC - Trong đó: R: tốc độ đặt C: tốc độ đo E:sai lệch= r-c U: tín hiệu điều khiển Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc c Hàm truyền điều khiển PID số sau: Bộ điều khiển PID có hàm truyền dạng liên tục sau: G pid ( s ) = U ( s) K = K p + i + K d s (1) E ( s) s Chỉnh tham số điều khiển PID: Cách 1: Phương pháp đáp ứng nấc Ziegler-Nichols Mơ hình hàm truyền cho thấy q trình q độ với đầu vào hàm nấc có dạng hàm mũ (lò nhiệt, động DC, ) Theo Ziegler-Nichols hệ thống biểu diễn dạng hàm truyền sau : Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc bao gồm khâu qn tính hệ số khuếch đại K thời T, khâu trễ thời gian L, thơng số có th lấy kẻ tiếp tuyến điểm uốn cho đồ thị q hình vẽ bên Gọi a=K L/T Một phương pháp đơn giản để xác định tham số điều khiển PID dựa liệu đáp ứng nấc Ziegler-Nichols Phương pháp dùng hai tham số bảng sau: Bảng Bộ điều khiển Kp Ti Td P 1/a PI 0.9a L/0,3 PID 1.2/a 2L L/2 Cách 2: dựa vào đáp ứng độ hệ kín, áp dụng cho đối tượng có khâu tích phân lí tưởng mực chất lỏng bồn chứa, vò trí hệ truyền động dùng động cơ,…Trong phương pháp thứ hai, cho Ti=∞, Td=0 Chỉ sử dụng hành động điều khiển tỉ lệ hình 6.19a Tăng dần hệ số khuếch đại Kp đến giá trò Kgh, đáp ứng hệ kín trạng thái xác lập dao động ổn đònh với chu kì Tgh (Nếu ngõ không trình diễn dao động ổn đònh với giá trò Kp, phương pháp không áp dụng được) r(t) + - Kp u(t) c(t) Đối tượng Hình 6.19a C(t) Tgh t Hình 6.19b Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 10 Như độ lợi tới hạn Kgh chu kì tương ứng Tgh xác đònh thực nghiệm (xem hình 6.19b) Niegler-Nichols đề nghò chọn tập giá trò Kp, Ti, Td theo công thức bảng 6.2 Bảng 6.2 P Kp 0,5 K gh TI ∞ TD PI 0,45 K gh PID 0,6 K gh Tgh 1,2 0,5Tgh 0,125Tgh Chú ý điều khiển PID chỉnh theo phương pháp thứ hai luật ZieglerNichols cho 1 GC ( s ) = K p (1 + + Td s ) = 0,6 K gh (1 + + 0,125Tgh s ) Ti s 0,5Tgh s (s + = 0,075 K ghTgh ) Tgh s Như điều khiển PID có cực gốc zero kép s=-4/Tgh Có phương pháp để biến đổi Z hàm truyền (1) z −1 T z −1 Phương pháp biến đổi ngược: s = zT z −1 Phương pháp hình thang : s = T z +1 Phương pháp biến đổi thuận: s = Áp dụng phương pháp biến đổi ngược cho khâu vi phân biến đổi hình thang cho khâu tích phân ta có hàm truyền sau: G(z ) = U ( z) K T ` z + K d z − = Kp + i + E( z) z −1 T z Viết lại G(z) ta có: Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 11 KT K K T K d −1 K d − K p + i + d + − KP + i − z + z T T T G (z ) = − z −1 Đặt: a0 = K p + KiT K d + T ; a1 = − K P + KiT K d − T ; a2 = Kd T Ta có: G(z ) = a0 + a1 z −1 + a2 z −2 − z −1 Từ đó, ta tính tín hiệu điều khiển u(k) tín hiệu vào e(k) sau: u (k ) = G ( z )e(k ) = a + bz −1 + cz −2 e(k ) − z −1 Áp dụng tính chất dời thời gian theo biến đổi Z ta có: u (k ) = u (k − 1) + a0e(k ) + a1e(k − 1) + a2 e(k − 2) Đặc trưng điều khiển P,I,D Điều khiển tỉ lệ (Kp) có ảnh hưởng làm giảm thời gian lên giảm khơng loại bỏ sai số xác lập Điều khiển tích phân (Ki) loại bỏ sai số xác lập làm đáp ứng q độ xấu Điều khiển vi phân (Kd) có tác dụng làm tăng ổn định hệ thống, giảm vọt lố cải thiện đáp ứng q độ Ảnh hưởng điều khiển Kp, Ki, Kd lên hệ thống vòng kín cho bảng sau Bảng Đáp ứng vòng Thời gian lên Vọt lố Thời gian xác kín Sai số xác lập lập Kp giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm Ki giảm Tăng Tăng Loại bỏ Kd Thay đổi nhỏ Giảm Giảm Thay đổi nhỏ Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 12 Chú ý mối liên hệ khơng xác hồn tồn Kp, Ki, Kd phụ thuộc vào Vì vậy, bảng dùng tham khảo xác định tham số Kp, Ki, Kd 4.Mơ phỏng: Lệnh Matlab: >>Kp=2 >>Ki=2 >>Kd=0.1 >>T=0.1 >>simulink Mở tập tin dkpid_dongco.mdl Cho thời gian mơ 1000s Tiến hành mơ Sơ đồ Simulink: dkpid_dongco.mdl Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 13 Đặt nhiệt độ: step có giá trị cuối 100 Chu kì lấy mẫu điều khiển PID số Ts=0.06 s Bộ giữbậc khơng có Ts=0.06s Bộ điều khiển PID số: Nhận xét đồ thị tốc độ ngõ Tính sai số xác lập, độ vọt lố, thời gian xác lập Thử lại với giá trị Kp,Ki,Kd khác Nhận xét Cách 2: Sơ đồ khối điều khiển số tốc độ động DC: Tốc độ đặt + - PID rời rạc Khâu bão hòa ZOH Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc Động tốc độ đo 14 Hàm truyền động cơ: G ( s) = 333.4 ( s + 31.2)( s + 2.14) Bộ giữ bậc khơng (ZOH): G ZOH ( s) = − e −Ts z −1 Ts = (1 − z −1 ) = z=e Cho T chu s s z s kì lấy mẫu Khâu bão hòa: ±30V (giới hạn điện áp phần ứng) Khâu PID: Hàm truyền điều khiển PID liên tục: G PID ( s ) = K P + KI + K d s s Rời rạc hóa dung biến đổi ngược : s = Có thể dung biến đổi hình thang: s = z −1 Tz z −1 T z +1 Chọn biến đổi ngược ta có PID rời rạc: K I T z z −1 + Kd z −1 T z 2 K p T z ( z − 1) + K I T z + K d ( z − 1) G PID ( z ) = K P + = T z ( z − 1) K 2K d K ( K p + K I T + d ).z + (− K p − ).z + d T T T = z2 − z Chọn thong số điều khiển PID: Kp=2, Ki=2, Kd=0,1 chu kì lấy mẫu T=0,1 sec Suy ra: G PID ( z ) = 3,2 z − z + N ( z ) = : hàm truyền z PID rời rạc D( z ) z2 − z Vẽ sơ đồ Simulink mộ Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 15 Xem kết ngõ nhận xét Thay đổi Kp, Ki, Kd tính lại GPID(z) SỬ dụng biến đỏi hình thang mơ So sánh kết nhận với kết dung biến đổi ngược Bài tập: Điều khiển số nhiệt độ lò nhiệt Hàm truyền lò nhiệt: G ( s ) = 300 Khâu bão hòa: (30 s + 1)(120 s + 1) 1(tương ứng cơng suất cấp cho lò 100%) Nhiệt độ đặt 100 oC Thực đáp ứng nấc hệ hở, ta đo T=175 sec, L=25 sec Theo cơng thức Ziegler-Nichols, ta tính Bộ hiệu chỉnh có hàm truyền: PID=Kp +Ki/s +Kd.s= K p (1 + + Td s ) TI s Trong đó: Kp=(1.2*T)/L; Ki=Kp/(2*L); Kd=0.5*Kp*L T L Hay K p = 1.2 ; Ti = L; Td = L / Trong L, T, K giá trị tìm phần 3.3.1.1 Chú ý giá trị K cho trước mơ hình hàm truyền lò nhiệt K=300 Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 16 Suy ra: Kp=8,4 Ki=0,168 Kd=105 Chọn chu kì lấy mẫu Ts=0,33 sec Hàm truyền PID rời rạc dung biến đổi ngược là: G PID ( z ) = 189,168 z − 218,4 z + 105 z2 − z Sơ đồ Simulink: Kết mơ phỏng: Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 17 III Thí nghiệm Thí nghiệm khảo sát hệ hở : Mục đích : Xác định thơng số hàm truyền động từ đồ thị q trình q độ hệ hở với đầu vào hàm nấc Một cách gần đúng, giả thuyết động chiều có hàm truyền khâu bậc có hàm truyền sau : Udk K Ts + wdco Trong K : hệ số biểu diễn quan hệ vào : K=wdco/Udk 2.Khảo sát vòng kín Thử sai chọn lựa giá trị Kp, Ki, Kd khác Nhận xét đồ thị tốc độ 2.1.Khảo sát ảnh hưởng thong số Kp(Ki=0, Kd=0) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bảng sau: KP POT Exl txl 10 20 50 Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 100 18 Nhận xét chất lượng hệ thống thay đổi Kp thay đổi Giải thích 2.2 Thực khảo sát với điều khiển PI(Kp=2, Kd=0) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bảng sau: KI 0.1 0.5 0.8 POT Exl txl Nhận xét chất lượng hệ thống thay đổi Ki thay đổi Giải thích So sánh chất lượng điều khiển PI với điều khiển P 2.3 Thực khảo sát hệ thống với điều khiển PID (Kp=2, Ki=2) tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập ngõ theo bảng sau: KD 0.1 0.2 0.5 POT Exl txl Nhận xét chất lượng hệ thống thay đổi Kd thay đổi Giải thích So sánh chất lượng điều khiển PID với điều khiển P PI 2.4 Nhận xét ảnh hưởng khâu P, I, D lên chất lượng hệ thống 2.5.Xem xét ảnh hưởng chu kì lấy mẫu Ts: IV Báo cáo kết quả: Sinh viên nộp báo cáo giảng viên nhận xét, đánh giá Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc [...]... hệ thống thay đổi thế nào khi Ki thay đổi Giải thích So sánh chất lượng bộ điều khiển PI với bộ điều khiển P 2.3 Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển PID (Kp=2, Ki=2) và tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau: KD 0.1 0.2 0.5 1 2 POT Exl txl Nhận xét chất lượng của hệ thống thay đổi thế nào khi Kd thay đổi Giải thích So sánh chất lượng bộ điều khiển PID. .. nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 13 Đặt nhiệt độ: step có giá trị cuối là 100 Chu kì lấy mẫu của bộ điều khiển PID số là Ts=0.06 s Bộ giữbậc không có Ts=0.06s Bộ điều khiển PID số: Nhận xét đồ thị tốc độ ngõ ra Tính sai số xác lập, độ vọt lố, thời gian xác lập Thử lại với các giá trị Kp,Ki,Kd khác nhau Nhận xét Cách 2: Sơ đồ khối điều khiển số tốc độ động cơ DC: Tốc độ đặt + - PID rời. .. - PID rời rạc Khâu bão hòa ZOH Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc Động cơ tốc độ đo 14 Hàm truyền động cơ: G ( s) = 333.4 ( s + 31.2)( s + 2.14) Bộ giữ bậc không (ZOH): G ZOH ( s) = 1 − e −Ts 1 z −1 1 Ts = (1 − z −1 ) = vì z=e Cho T là chu s s z s kì lấy mẫu Khâu bão hòa: ±30V (giới hạn điện áp phần ứng) Khâu PID: Hàm truyền bộ điều khiển PID liên tục: G PID ( s )... đi Điều khiển vi phân (Kd) có tác dụng làm tăng sự ổn định của hệ thống, giảm vọt lố và cải thiện đáp ứng quá độ Ảnh hưởng của mỗi bộ điều khiển Kp, Ki, Kd lên hệ thống vòng kín được cho ở bảng sau Bảng 2 Đáp ứng vòng Thời gian lên Vọt lố Thời gian xác kín Sai số xác lập lập Kp giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm Ki giảm Tăng Tăng Loại bỏ Kd Thay đổi nhỏ Giảm Giảm Thay đổi nhỏ Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển. .. nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 16 Suy ra: Kp=8,4 Ki=0,168 Kd=105 Chọn chu kì lấy mẫu Ts=0,33 sec Hàm truyền PID rời rạc dung biến đổi ngược là: G PID ( z ) = 189,168 z 2 − 218,4 z + 105 z2 − z Sơ đồ Simulink: Kết quả mô phỏng: Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 17 III Thí nghiệm 1 Thí nghiệm khảo sát hệ hở : Mục đích : Xác định thông số hàm truyền động. .. thong số Kp(Ki=0, Kd=0) và tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau: KP POT Exl txl 1 10 20 50 Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 100 18 Nhận xét chất lượng của hệ thống thay đổi như thế nào khi Kp thay đổi Giải thích 2.2 Thực hiện khảo sát với bộ điều khiển PI(Kp=2, Kd=0) và tính độ vọt lố, sai số xác lập, thời gian xác lập của ngõ ra theo... hiệu điều khiển u(k) khi tín hiệu vào e(k) như sau: u (k ) = G ( z )e(k ) = a + bz −1 + cz −2 e(k ) 1 − z −1 Áp dụng tính chất dời thời gian theo biến đổi Z ta có: u (k ) = u (k − 1) + a0e(k ) + a1e(k − 1) + a2 e(k − 2) Đặc trưng của các bộ điều khiển P,I,D Điều khiển tỉ lệ (Kp) có ảnh hưởng làm giảm thời gian lên và sẽ giảm nhưng không loại bỏ sai số xác lập Điều khiển tích phân (Ki) sẽ loại bỏ sai số. .. số hàm truyền động cơ từ đồ thị quá trình quá độ hệ hở với đầu vào hàm nấc Một cách gần đúng, có thể giả thuyết động cơ một chiều có hàm truyền là khâu bậc nhất có hàm truyền như sau : Udk K Ts + 1 wdco Trong đó K : hệ số biểu diễn quan hệ vào ra : K=wdco/Udk 2.Khảo sát vòng kín Thử sai chọn lựa giá trị Kp, Ki, và Kd khác nhau Nhận xét đồ thị tốc độ 2.1.Khảo sát ảnh hưởng của thong số Kp(Ki=0, Kd=0)... PID ( s ) = K P + KI + K d s s Rời rạc hóa dung biến đổi ngược : s = Có thể dung biến đổi hình thang: s = z −1 Tz 2 z −1 T z +1 Chọn biến đổi ngược ta có PID rời rạc: K I T z z −1 + Kd z −1 T z 2 2 K p T z ( z − 1) + K I T z + K d ( z − 1) 2 G PID ( z ) = K P + = T z ( z − 1) K 2K d K ( K p + K I T + d ).z 2 + (− K p − ).z + d T T T = z2 − z Chọn thong số bộ điều khiển PID: Kp=2, Ki=2, Kd=0,1 và chu... sec Suy ra: G PID ( z ) = 3,2 z 2 − 4 z + 1 N ( z ) = : hàm truyền z của PID rời rạc D( z ) z2 − z Vẽ sơ đồ Simulink và mộ phỏng Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động (bổ sung)-©Huỳnh Minh Ngọc 15 Xem kết quả ngõ ra và nhận xét Thay đổi Kp, Ki, Kd và tính lại GPID(z) SỬ dụng biến đỏi hình thang và mô phỏng So sánh kết quả nhận được với kết quả dung biến đổi ngược Bài tập: Điều khiển số nhiệt độ lò