THIẾT kế hệ THỐNG TRONG MIỀN tần số

t ài li ệu tham kh ảo Lời nói đầu : Hiện xu hội nhập kinh tế giới nhu cầu tất yếu quốc gia Nền kinh tế thị trường cạnh tranh liệt, ngành công nghiệp luôn phải đại hóa để đáp ứng yêu cầu ngày cao người tiêu dùng Một đòi hỏi đặt với nhà sản xuất phải tìm cách đưa thị trường sản phẩm bền, đẹp, uy tín Chính đòi hỏi nhà sản xuất phải trọng đến công tác sản xuất Mà vấn đề đầu tư trang thiết bị, dõy chuyền sản xuất tự động để rút ngắn thời gian, tiết kiệm nhõn lực nõng cao chất lượng sản phẩm Cũng thế, lĩnh vực kĩ thuật mà nói đội ngũ kĩ sư, công nhõn phải nắm vững yêu cầu kĩ thuật, làm chủ công nghệ nên họ cần trang bị vững vàng lí thuyết thực hành Trong “ thiết kế hệ thống” lĩnh vực quan trọng kỹ thuật.Vì có nắm vững lý thuyết thiết kế tiết kiệm tối đa nguồn vốn đầu tư vào dõy chuyền công nghệ tránh đầu tư lãng phí, hoạt động không hiệu đảm bảo dáp ứng đầy đủ tiêu chất lượng Vì vậy, chúng em chọn hướng làm đồ án “ Thiết kế hệ thống miền tần số” Chúng em xác định đề tài gần với thực tiễn công nghiệp Để “Thiết kế hệ thống miền tần số”, ta phải giải vấn đề sau : 1) Tìm hiểu chất trình (đối tượng điều khiểtn) để từ xác định tín hiệu vào thực đối tượng 2) Xõy dựng mô hình mô tả đối tượng, đõy mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ tín hiệu vào-ra đối tượng 3) Phõn tích hệ thống để chọn phương pháp thiết kế thích hợp 4) Xác định luật điều khiển tính toán tham số luật điều khiển 5) Chọn thiết bị điều khiển viết chương trình điều khiển 6) Lắp đặt hệ thống, cài đặt chương trình điều khiển chỉnh đỉnh tham số điều khiển Nội dung đề cập đến đồ án phương pháp thiết kế sở hàm truyền đối tượng ứng dụng số phương pháp để điều khiển lò điện trở 2,3 KVA phòng thí nghiệm môn ĐKTĐ Chúng em xin chõn thành cảm ơn PGS.TS Phan Xuõn Minh thầy cô giáo môn Điều Khiển Tự Động – Khoa Điện nhiệt tình giúp đỡ chúng em để chúng em hoàn thành đồ án Nhóm sinh viên Lê Văn Tảo Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo Nội dung đồ án : CHƯƠNG : MÔ HÌNH HOÁ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN…………………….4 1.1 Tại phải mô hình hoá đối tượng…………………………………………4 1.2 Các phương pháp mô hình hoá đối tượng điều khiển………………………4 1.2.1 Phương pháp lý thuyết……………………………………………………… 1.2.2 Phương pháp thực nghiệm chủ động…………………………………………7 1.3 Các tính chất mô hình………………………………………………… 12 1.3.1 Điểm không điểm cực……………………………………………………12 1.3.2 Đặc tính pha cực tiểu……………………………………………………… 12 1.3.3 Bậc tương đối mụ hỡnh………………………………………………….12 CHƯƠNG : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TRONG MIỀN TẦN SỐ……… 13 2.1 Phát biểu toán điều khiển thiết kế … …………………………….13 2.1.1 Bài toán thiết kế………………………………………………………….13 2.1.2 Các bước thiết kế……………………………………………………… 15 2.2 Luật điều khiển PID…………………………………………………… 16 2.2.1 Luật tỷ lệ…………………………………………………………………17 2.2.2 Luật tích phõn……………………………………………………………18 2.2.3 Luật vi phõn…………………………………………………………… 18 2.2.4 Luật tỷ lệ -tích phõn……………………………………………………19 2.2.5 Luật tỷ lệ- vi phõn…………………………………………………… 19 2.2.6 Luật tỷ lệ- vi phõn- tích phõn……………………………………………20 2.3 Các phương pháp thiết kế miền tần số……………………………… 21 2.3.1 Mục đớch thiết kế……………………………………………………… 21 2.3.2 Phương pháp tối ưu module…………………………………………… 21 2.3.3 Phương pháp tối ưu đối xứng 31 2.3.4 Thiết kế điều khiển sở mô hình nội (IMC - Internal Model Control)…………………………………………………… 2.3.5 Thiết kế điều khiển sở dự báo Smith…………………… 67 2.4 Phương pháp chỉnh định thực nghiệm…………………………………… 2.4.1 Phương pháp Ziegler – Nichol………………45 2.4.2 Phương pháp Chien – Hroness – Reswick………………………………50 2.4.3 Phương pháp số thời gian tổng Kuhn…………………………… 54 CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ĐIỆN TRỞ TRONG PHÒNG THÍ NHGIỆM………………………………………………………… 72 3.1 Mô tả toán học đối tượng lò điện trở……….………………………… 72 Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo 3.2 Lựa chọn phương pháp thiết kế cho đối tượng nhiệt xác định tham số, cấu trúc luật điều khiển 3.2.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế cho đối tượng nhiệt 3.2.2 Xác định tham số cấu trúc luật điều khiển 3.2.3 Mô kiểm chứng kết thiết kế miền Matlab_Simulink 3.3 Chọn thiết bị điều khiển 3.3.1 Sơ lược PLC S7-300 3.3.2 Điều khiẻn liên tục với FB41”CONT_C” 3.3.3 Khối hàm tạo xung FB43”PULSEGEN” 3.4 Cài đặt luật điều khiển u(t) 3.4.1 Khai báo cấu hình phần cứng 3.4.2 Cấu trúc điền khiển 3.4.3 Chương trình điều khiển lò điện trở 3.5 Kết 3.5.1 Đặc tính thu nhận xét 3.5.2 Một số lưu ý hệ thống điều khiển lò điện trở CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN CHƯƠNG : Mô hình hóa đối tượng Đối tượng điều khiển động điện , lò nhiệt, hệ thống mức lưu lượng, áp suất bình…là thiết bị trình công nghệ Trong thưc tế đối tượng điều khiển thường phi tuyến, để thuận lợi cho việc thiết kế thường xấp xỉ mô hình đối tượng dạng tuyến tính 1.1 Tại phải mô hình hoá đối tượng ? Mô hình hoá đối tượng nhằm biếu diễn lại hiểu biết ta hệ thống cách khoa học từ ta phõn tích, tổng hợp hệ thống Một mô hình đối tượng phản ánh hệ thống thực từ góc nhìn đó, giúp ích cho việc Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo nghiên cứu thiết kế Nó giúp ta hiểu rừ giới thực phát triển hệ thống mà không cần trình hệ thống thiết bị thực Từ mô hình đối tượng giúp ta lựa chọn phương pháp thiết kế cho phù hợp Mô hình đối tượng điều khiển từ đối tượng thực không xác gặp sai số chấp nhận điều việc thiết kế cho hệ thống đảm bảo chất lượng đặt 1.2 Các phương pháp mô hình hoá đối tượng điều khiển : 1.2.1 Phương pháp lý thuyết : Là phương pháp thiết kế mô hình dựa định luật cõn chất Trên sở định luật cõn chất, ta xõy dựng mô hình toán học : - Mô tả toán học miền thời gian - Xõy dựng mô hình toán học miền tần số - Xõy dựng mô hình toán học không gian trạng thái Trong hệ thống điều khiển, muốn thiết kế điều khiển thoả mãn yêu cầu đề ta cần phải sử dụng đến công cụ toán học Muốn vậy, đối tượng cần điều khiển phải mô tả mô hình toán học ♦ Mô tả quan hệ vào phương trình vi phõn (mô tả toán học miền thời gian) a0 dy d n y + d n−1 y + + d m u + d m−1u + + + = a a a y ( t ) b b1 m −1 bm u (t ) n −1 n dt dt n −1 dt n dt m dt u (t ) tín hiệu vào đối tượng y (t ) tín hiệu đối tượng (1.1) Tuy nhiên, sử dụng trực tiếp phương trình vi phõn để khảo sát phõn tích hệ sau gặp nhiều khó khăn Do võy, người ta tìm cách biến đổi phương trình vi phõn dạng đại số bình thường Từ đó, thay đạo hàm toán tử Lapace, ta phương trình đại số mô tả quan hệ vào có hàm truyền ảnh Laplace tín hiệu vào hay mô hình không gian trạng thái Y ( s) b0 s m + b1s m −1 + + bm = ♦ Mô hình hàm truyền : W ( s ) = U ( s ) a0 s n + a1s n −1 + + an ♦ Đặc tính tần số (thay s = jw ) : Y ( jω ) b0 ( jω ) m + b1 ( jω ) m −1 + + bm W ( jω ) = = U ( jω ) a0 ( jω ) n + a1 ( jω ) n −1 + + an ♦ Mô hình trạng thái Ketnooi.com kết nối công dân điện tử (1.2) (1.3) t ài li ệu tham kh ảo  x& = Ax + Bu   y = Cx + Du A = [ n * n ] : Ma trận hệ thống (1.4) B = [ n *1] : Ma trận điều khiển C = [ 1* n ] : Ma trận quan sát D = [ 1*1]  x1 (t )   x (t )  x (t ) =   : Vectơ trạng thái M     xn (t )  u (t ) : Tín hiệu điều khiển y (t ) : Tín hiệu Ví dụ : Xõy dựng mô hình toán học cho động chiều kích từ độc lập U : Điện áp đặt vào phần ứng U kt : Điện áp kích từ n : tốc độ quay động M c : Mômen học tác động lên Roto - Đại lượng cần điều khiển : Tốc độ động n (đõy thông số công nghệ) - Tác động điều khiển (đại lượng điều khiển) : Điện áp đặt vào phần ứng U (đõy tác động công nghệ) - Xét điều kiện đại lượng lại không đổi U kt = const M c = const R : Điện trở phần ứng động K1 , K hệ số tỷ lệ (coi K1 , K = const ) L : Điện cảm phần ứng J : Mô men quán tính tất phần quay đặt lên Roto động JR Đặt Tc = K K : số thời gian điện L Tt = : số thời gian điện từ R d 2n dn Ta có PT vi phõn : Tc Tt + Tc + n = K u (t ) dt dt (1.5) Đặt K = K : hệ số truyền Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo Ta có PT vi phõn miền s : (Tc Tt s + Tc s + 1).N ( s ) = K U ( s) (1.6) Ta có hàm truyền động : W (s) = N ( s) K = U ( s) Tc Tt s + Tc s + (1.7) Yêu cầu : Phải có thiết bị đo tốc độ Hình 1.1 Hàm truyền TBCB Y (s) N (s) Thiết bị chấp hành : Hình 1.2 Hàm truyền TBCH Ud Wc ( s ) U ⇒ Ta có đối tượng điều chỉnh : Ud U K Tc Tt s + Tc s + N (s) Y (s) Hình 1.3 Hàm truyền đối tượng điều khiển Vậy hàm truyền đối tượng điều chỉnh : Wd ( s ) = Wc ( s) K K dl Tc Tt s + Tc s + (1.4) Nhận xét : + Ưu điểm : Cho ta hiểu sõu sắc quan hệ bên trình liên quan trực tiếp đến tượng vật lý, hoá học Cấu trúc mô hình thể rừ qua Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo phương trình vi phõn phương trình đại số mô hình (khuếch đại, tích phõn, vi phõn, trễ) biểu diễn trực quan sơ đồ khối + Nhược điểm : Phụ thuộc vào mức độ chi tiết mô hình Thực tế ta khó xõy dựng mô hình lý thuyết phản ánh xác động học trình Việc xác định thông số mô hình khó xác tham phụ thuộc vào nhà chế tạo Để xác định mô hình tương đối xác khắ phục cacs nhược điểm phương pháp lý thuyết ta sử dông phương pháp thực nghiệm 1.2.2 Phương pháp thực nghiệm chủ động : Được sử dụng hiểu biết quy luật giao tiếp bên hệ thống mối quan hệ hệ thống với môi trường bên không đầy đủ để xõy dựng mô hình hoàn chỉnh từ cho biết thông tin ban đầu để khoanh vùng lớp mô hình thích hợp Để từ hoàn thiện nốt việc xõy dựng mô hình hệ thống cách tìm mô hình thích hợp cho hệ thống sở quan sát tín hiệu vào cho sai lệch với hệ thống so với mô hình khác nhỏ u (t ) y (t ) ĐTĐK Hình 1.4 Hàm truyền đối tượng điều khiển u (t ) y (t ) xác định từ thực nghiệm Khi có trước u (t ) ⇒ xác định y (t ) ⇒ xử lý liệu ( loại bỏ nhiễu ) ⇒ đánh giá liệu đề xuất mô hình ⇒ ước lượng tham số, nhận dạng tham số ⇒ đánh giá mô hình dựa sai lệch thực tế mô hình Nếu sai lệch lớn so với cho phép, ta phải quay lại đánh giá đề xuất mô hình Còn sai số cho phép chấp nhận mô hình chấp nhận Đõy phương pháp thực nghiệm có ưu điểm từ đáp ứng đầu ta chọn mô hình đối tượng tương đối đơn giản Chọn đầu vào u (t ) = 1(t ) ghi lại đáp ứng đầu hàm độ h(t ) Chọn đầu vào u (t ) = t.1(t ) ghi lại đầu y (t ) Nhận xét : + Ưu điểm : Tương đối xác xác định thông số cấu trúc mô hình biết trước Hơn hỗ trợ mạnh phần mềm + Nhược điểm : Trong thực tế gặp khó khăn tiến hành xác định thông số thực nghiệm điều kiện ràng buộc biến trình, ảnh hưởng nhiễu Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo Do : Phương pháp mô hình hoá tốt kết hợp phõn tích lý thuyết thực nghiệm chủ động Việc phận tích lý thuyết để tìm cấu trúc mô hình tạo sở cho việc địng hướng, lựa chọn kiểu điều khiển Bước thực nghiệm tổng hợp điều khiển mô sơ nhằm đánh giá chất lượng điều khiển trước đưa vào thực tế Phõn loại mô hình Có loại : - Mô hình đối tượng có tính tự cõn - Mô hình đối tượng tính tự cõn a) Mô hình đối tượng có tính tự cõn : - Là đối tượng mà xuất giá trị nhiễu đánh bật hệ khỏi điểm cõn hệ vận động trở trạng thái cõn mà không cần có tác động điều khiển (tác động bên ngoài) Điều kiện để tín hiệu tự cõn phải có hồi tiếp õm Ví dụ cho loại mô hình đối tượng có tính tự cõn khõu quán tính bậc khõu quán tính bậc hai * Khõu quán tính bậc : - Khõu quán tính bậc có hàm truyền : G ( s ) = K với K , T > + Ts Trong K gọi hệ số khuếch đại T số thời gian Khõu quán tính t G(s) bậc có hàm độ h(t ) = K (1 − e − T ) với ảnh Lapace H ( s ) = s h(t ) K A 0.632K Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo t T Hình 1.5 Đặc tính độ khâu quán tính bậc - Xác định K , T hàm truyền đạt từ đồ thị h(t ) Ta kẻ tiếp tuyến với h(t ) điểm gọi góc đường tiếp tuyến ϕ Khi ta có : Ks K = s →∞ + Ts T tan ϕ = lim s.G (s)= lim s →∞ h(t ) = lim sH ( s) = lim G ( s) = lim Khi t → ∞ : lim t →∞ s→0 s→0 s →0 K =K + Ts - Như ta xác định hai tham số K , T cho hàm truyền đạt G ( s ) khõu quán tính bậc từ đồ thị hàm độ h(t ) : + Hoành độ đường tiệm cận với h(t ) t → ∞ giá trị K + Kẻ tiếp tuyến với h(t ) t = + Hoành độ điểm A đường tiếp tuyến mà có tung độ K tham số T cần tìm * Khõu quán tính bậc hai : Khõu quán tính bậc hai có hàm truyền đạt : G(s) = K (1 + T1s )(1 + T2 s) T1 > T2 - Xác định tham số K , T1 , T2 hàm truyền đạt từ đồ thị h(t ) h(t ) Đường tiếp tuyến z (t ) K Ketnooi.com kết nối công dân điện tử t ài li ệu tham kh ảo Điểm uốn h(Tu ) U t a b Hình 1.6 Đường độ cuả khâu quán tính bậc hai Kẻ đường tiếp tuyến z (t ) h(t ) điểm uốn phương trình điểm uốn z (t ) = (t − a ) tan ϕ a với hoành độ giao điểm đường tiếp tuyến z (t ) với trục hoành Gọi b khoảng thời gian để tiếp tuyến từ tới K,ta có : K b T1T2 T2 với Tu = T − T ln T 1 tan ϕ = a = Tu − h(Tu ) tan ϕ (1.5) T2 T2 x  T2  T1 −T2 ⇒ b  T2  T2 −T1 x T1 = b  ÷ = ÷ = x −1 = f1 ( x) T T T  1  1 T2 với x = T (0 < x < T1 > T2 ) (1.6) x a x ln x − x − = x 1− x − = f ( x) b x −1 a −1  a  + Tìm x thoả mãn < x < từ tức x = f  ÷ b b Ta có b + Tìm T1 từ x tức T1 = f ( x) T T = xT + Tìm theo b) Mô hình đối tượng tính tự cõn - Là đối tượng mà có cõn QV QR ( ∆Q = QV − QR ≠ ) vận động trình vận động đưa đối tượng đến trạng thái vận động với tốc độ không đổi ⇒ đối tượng không trở trạng thái cõn mà thay đổi với tốc độ không đổi Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 10 t ài li ệu tham kh ảo (hình 2.52) Nhận xét : - Khi ta dùng cấu trúc thực tế hệ điều khiển theo dự báo Smith ta thu đặc tính hệ thống tương đối tốt với độ điều chỉnh nhỏ 5% ⇒ thoả mãn tiêu chất lượng hệ thống - Khi ta xấp xỉ e−T theo Pade, ta thu đặc tính hệ biên giới ổn định không nên xấp xỉ hoá - Phương pháp có nhược điểm điều khiển WDK ( s) dạng chuẩn công nghiệp Vì phải thiết kế điều khiển riêng biệt cho đối tượng cụ thể t CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ĐIỆN TRỞ TRONG PHÒNG THÍ NHGIỆM Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 72 t ài li ệu tham kh ảo 3.1 Mô tả đối tượng lò điện trở: Để lấy đặc tớnh lò điện trở sử dụng WinCC Lò điện trở cấp nguồn điện áp 220v, cảm biến cặp nhiệt điện đưa vào PLC qua cổng PIW 272 Công sử dụng lò 60% sử dụng công cụ lập trình PLC để băm xung tín hiệu đầu vào 60% Chương trình viết OB1 sau: Network 1: A I 0.0 FP M 0.0 JCN bx AN Q 0.1 = Q 0.1 = M 0.1 // cho suon len i0.0 // bat tat den tin hieu bx: A M 0.1 AN T L W#16#1100 SD T L W#16#1040 LC T t3 = h(t3 ) 180 t7 =1515.78)(sec) => h(t3 ) = 180o c => δ t = h(∞) = 600 = 0.3 −τ s Suy đối tượng có dạng: WDT ( s ) = W1 ( s ).K d e với W1 ( s) = (T s + 1)(T s + 1) Bây x ác đ ịnh K d , T1 , T2 Ta c ó τ = 263(sec) Nhìn đường đặc tính ta thấy dây khâu bậc hai, kẻ tiếp tuyến điểm uốn xác định a,b,c hình dước đây: Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 74 t ài li ệu tham kh ảo (hình 3.2) a = 2165.4(sec) b = 0.756 c = 0.5 Theo công thức: c − 0.75 + 0.5) = 865* a = 0.865*1624.6 = 1873(sec) b2 T2 = a − T1 = 2165.4 − 1873 = 292.4(sec) T1 = a *( 1 Vậy ta có : W1 ( s) = (T s + 1)(T s + 1) = (1873s + 1)(292.4s + 1) Suy ra: W(s) 4.545e −263 s (1873s + 1)(292.4s + 1) Mô lại đối tượng Matlab Simulink: Sơ đồ mô phỏng: Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 75 t ài li ệu tham kh ảo (hình 3.3) Đặc tớnh thu : (hình 3.4) Nhận xét: - Từ đặc tớnh ta thấy việc mô tả đối tượng theo phương pháp kẻ tiếp tuyến, độ chớnh xác không cao đõy phương pháp mang tớnh trực quan Nhưng chấp nhận tham số đặc trưng đối tượng đưọc thể chớnh xác - Đường đặc tớnh lấy từ thực nghiệm không cong trơn thiết bị cảm biến cặp nhiệt hoạt động chớnh xác nhiệt độ cao thời gian làm việc lớn Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 76 t ài li ệu tham kh ảo 3.2 Lựa chọn phương pháp thiết kế cho đối tượng nhiệt xác định tham số, cấu trúc luật điều khiển 3.2.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế cho đối tượng nhiệt Đối tượng có dạng : W(s)= 4.545e −263 s (1873s + 1)(292.4 s + 1) Do ta chọn phương pháp thiết kế điều khiển tối ưu Module Theo lý thuyết đề ta thiết kế điều khiển bù số thời gian T1 T2 : 3.2.2 Xác định tham số cấu trúc luật điều khiển T1 = 1873(sec), T2 = 292.5(sec), Tt = 263(sec), K DT = 4.545 Suy ra: n m 1=3 j =1 T∑ = ∑ Ti + Tt − ∑ TDj = 2639sec) Từ ta có mô hình đối tượng: W(s)= 4.545 (1873s + 1)(292.4 s + 1)(263s + 1) Lắp vào công thức tớnh toán hệ số: Kp = T1 + T2 1873 + 292.4 2165.4 = = = 0.905 K dtT∑ 2* 4.545* 263 2390.67 TI = T1 + T2 = 1873 + 292.4 = 2165.4(sec) T *T 1873* 292.4 TD = = = 252.9(sec) T1 + T2 1873 + 292.4 + 252.9 s ) Suy rat a có WDK ( s) = 0.905(1 + 2165.4 s 3.2.3 Mô kiểm chứng kết thiết kế miền Matlab_Simulink Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 77 t ài li ệu tham kh ảo (hình 3.5) Đặc tớnh thu là: (hình 3.6) Nhận xét: Việc mô hệ thống sử dụng Matlab Simulink nhằm đánh gia chất lượng hệ thống sau thiết kế điều khiển từ đối tượng mô tả Chất lượng hệ thống sau có điều khiển cải thiện rừ rệt Cụ thể độ điều chỉnh [...]... pháp thiết kế + Thiết kế hệ thống ở miền tần số : WDT ( s ) hoặc WDT * ( s) Thiết kế bộ điều khiển động : Luật PI, luật PD, luật PID Thiết kế bộ điều khiển bằng phương pháp tần số cho hệ liên tục Thiết kế bộ điều khiển bằng phương pháp tần số cho hệ rời rạc + Thiết kế hệ thống trong không gian trạng thái ( thiết kế hệ thống trên cơ sở mô hình trạng thái ) Gán điểm cực LQR: Bộ điều khiển bình phương... 1 s + s +1 2 CHƯƠNG 2: Thiết kế bộ điều khiển trong miền tần số 2.1 Phát biểu bài toán thiết kế hệ thống điều khiển tự động : 2.1.1 Bài toán thiết kế : Biết : Đối tượng điều khiển - Process : Quá trình công nghệ + Quá trình công nghệ sản xuất xi măng, giấy, điện năng + Quá trình công nghệ chế biến thực phẩm như sữa.thức ăn gia súc,đông lạnh… Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 12 t ài li ệu tham kh... các hệ thống điều khiển trong công nghiệp Nhược điểm : - Trong cấu trúc của luật tỷ lệ vi tích phõn có ba thông số cần hiệu chỉnh là K p , TI , TD Việc xác định các thông số thích hợp cho từng đối tượng là bài toán hết sức phức tạp - Do có thành phần vi phõn nên hệ thống phản ánh rất mạnh với nhiễu cao tần như vậy để hệ thống làm việc tốt thì phải có bộ lọc nhiễu tốt 2.3 Các phương pháp thiết kế ở miền. .. tượng điều khiển e(t ) : sai số r (t ) : tín hiệu đặt u (t ) : tín hiệu điều khiển y (t ) : tín hiệu ra Bộ điều khiển được thiết kế sao cho loại bỏ được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống là cao nhất Trong thiết kế hệ thống thì bộ điều khiển PID hay được sử dụng vì nó đơn giản cả về cấu trúc và nguyên lý làm việc Bộ điều khiển PID có nhiệm vụ đưa sai lệch tĩnh của hệ thống bằng 0, sao cho quá... lượng + Áp suất trong bình, đường ống,… ⇒ Thiết kế hệ thống điều khiển tự động *.Để thiết kế hệ thống điều khiển tự động cần các chỉ tiêu yêu cầu: r (t ) = 1(t ) e(t ) y (t ) = h(t ) u (t ) _ Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động - Thời gian điều chỉnh (thời gian qúa độ) : Là khoảng thời gian kể từ khi có nhiễu tác động cho đến khi đặc tính quá độ đi vào hành lang xác lập (nằm trong phạm vi cho... kế ở miền tần số : 2.3.1 Mục đớch thiết kế : Thiết kế để có y (t ) = r (t ) ( tín hiệu ra bám theo tín hiệu đặt với sai lệch bám tracking error e(t ) = 0 ) ⇒ Y ( s ) = R ( s) ⇒ WK ( s ) =1 ∀ω với WK ( s ) = W0 ( s) = WDK ( s ).WDT ( s ) : hàm truyền hệ hở WK ( jω ) = 1∀ω Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 20 W0 ( s ) 1 + W0 ( s ) (2.11) t ài li ệu tham kh ảo WK ( jω ) → 1∀ω ⇒ Thiết kế hệ thống để... Ta được kết quả : + Mô hình hàm truyền của đối tượng điều khiển : Hàm truyền liên tục : WDT ( s ) Hàm truyền rời rạc : W * DT 1  ( z ) = (1 − z −1 )Z  WDT ( s )  s  (2.4) + Mô hình trạng thái của đối tượng điều khiển : • Mô hình liên tuc : x = Ax + Bu y = Cx + Du Mô hình rời rạc : xk +1 = Axk + Buk yk = Cxk + Duk - Bước 2 : Lựa chon phương pháp thiết kế + Thiết kế hệ thống ở miền tần số : WDT... tiểu : Hệ động học được gọi là hệ pha cực tiểu khi các điểm không và điểm cực của hệ có phần thực õm K DT Ví dụ : Hệ động học có hàm truyền WDT ( s ) = (1 + 10s)(1 + 5s) là hệ pha cực tiểu 1.3.3 Bậc tương đối của mô hình: - Là hiệu số giữa bậc của tử số và mẫu số của hàm truyền đạt Ví dụ: mô hình có hàm truyền đạt: W (s) = s +1 thì bậc tương đối của mô hình bằng 1 s + s +1 2 CHƯƠNG 2: Thiết kế bộ điều... khiển u(t) ở bứơc 3 vào thiết bị điều khiển Ketnooi.com kết nối công dân điện tử 15 t ài li ệu tham kh ảo - Bước 7 : Lắp đặt hệ thống điều khiển tự động, chạy thử, chỉnh định tham số của luật để hệ đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng - Bước 8 : Viết tài liệu hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng hệ thống điều khiển tự động 2.2 Luật điều khiển PID : Mục đớch của việc thiết kế bộ điều khiển là tím... 2 2.3.2.3 (2.29) Ví dụ ứng dụng : Thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng nhiệt −10 s WDT ( s ) = 2,5e (1 + 150 s)(1 + 14 s )(1 + s ) - Thiết kế bộ điều khiển theo bào toán chuẩn - Thiết kế bộ điều khiển bù T1 = 150(sec) - Thiết kế bộ điều khiển bù T1 = 150(sec); T2 = 14(sec) Bài làm : Ta có : K DT = 2,5 ; T1 = 150(sec); T2 = 14(sec); T3 = 1(sec); Tt = 10(sec) - Thiết kế bộ điều khiển theo bào toán chuẩn