Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển

Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển

Đồ án môn học  Thiết bị tự động Lời nói đầu Trong công kiến thiết xây dựng đất nước nhà nước đạng bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa đất nước với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ chủ nhân tương lai đất nước nhiệm vụ nặng nề Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung lĩnh vực điện – điện tử nói riêng làm cho mặt xã hội đất nước biến đổi ngày Để đáp ứng yêu cầu đó, chúng em chủ nhân tương lai đất nước cần có ý thức học tập nghiên cứu chuyên môn trường đại học KTCN cách đắn sâu rộng Đo lường - Điều khiển ngành mới, có đà phát triển cách tích cực CN nước nhà, chúng em kỹ sư tương lai đất nước nghiên cứu ghế nhà trường ý thức cách rõ ràng Đo lường Điều khiển Tự Động Đồ án “Thiết Bị Tự Động ” đề tài mà chúng em nghiên cứu nói lên phần vấn đề thiết kế mô hệ thống điều khiển Rất quan trọng hệ thống thiết bị công nghiệp Trong trình thiết kế đồ án em có giúp đỡ dẫn tận tình thầy cô môn đặc biệt thầy….Qua em gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy … thầy môn giúp đỡ em đồ án Tuy đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong thầy thông cảm! Chúng em xin chân thành cảm ơn! Ngày 10 tháng 11 năm 2011 Sinh viên Chương 1:Tổng quan chung thiết bị tự động Đồ án môn học Thiết bị tự động  1.1-Cấu chúc chung hệ thống điều khiển tự động Khoa học kỹ thuật ngày phát triển mạnh mẽ, hệ thống điều khiển tự động có vai trò vị trí quan trọng việc phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ Thực tế lĩnh vực sống hàng ngày điều vị chi phối vài hệ thống điều khiển tự động như: Hệ thống điều chỉnh máy điều hoà nhiệt độ, máy giặt….Trong công nghiệp : HTTĐ điều khiển máy công cụ, Tổ hợp điều khiển máy tính hệ thống kiểm soát chất lượng sản phẩm, hệ thống điều khiển giao thông, lượng, robot… Một hệ thống điều khiển tự động công nghiệp có cấu trúc chung sau: Trong khối: (1) Là thiết bị công nghệ thể không gian lò gia nhiệt, buồng phản ứng hay đoạn ống dẫn tàu buồng lò nhà máy điện, băng tải dây truyền sản xuất xi măng,…v.v.đại lượng cần điều chỉnh nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tốc độ hướng đi,… Giá trị đại lượng công nghệ cần điều chỉnh đo băng sensor (2) chuyển đổi chuẩn hóa (3) chuyển tín hiệu đo sang tín hiệu thuận lợi cho việc gia công số liệu Nếu tín hiệu sensor (2) dùng để gia công số liệu phần tử sau không cần chuyển đổi (3) (3) Là chuyển đổi chuẩn hóa tín hiệu Tín hiệu (3) thường tín hiệ điện xoay chiều tín hiệu điện áp chiều Đồ án môn học Thiết bị tự động  chuẩn (0 ÷ 10)v tín hiệu dòng điện chiều chuẩn : ÷ mA; ÷ 20mA; ÷ 20mA tín hiệu khí nén chuẩn 0,2 ÷ Kg/cm m Biến đổi cấu sơ đồ cấu trúc ta sơ đồ: - 2,3 Tiếp tục biến đổi sơ đồ với: Các khối : (1), (7),(8), (9), (2), (3) lớp đối tượng viết tắt O (object) Thiết bị công nghệ khối (1) ta viết tắt C (controller) w(t) e(t) u(t) Gc(s) y(t) G(s) - Hình 1.3 *Hệ thống điều khiển tự động bao gồm: Gc(s)(controller): Thiết bị điều khiển G(s)(object): Đối tượng điều khiển M (measuaring device): Thiết bị đo lường w(t): Tín hiệu vào y(t): Tín hiệu u(t): Tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng e(t): Tín hiệu sai lệnh điều khiển z(t): Tín hiệu phản hồi f(t): Tín hiệu nhiễn tác động lên đối tượng Đồ án môn học  Thiết bị tự động Thiết bị điều khiển phận quan trọng, tạo tín hiệu điều khiển u(t) để tác động vào đối tượng nhằm bảo tín hiệu y(t) hệ thống thoả mãn tiêu chất lượng định trước Ở hình 1.3 ta thấy đầu vào điều khiển sai lệnh e(t) = w(t) – y(t) đầu điều khiển tín hiệu điều khiển u(t) Đối với điều khiển đơn giản có đầu vào đầu (SISO), điều khiển phức tạp điều khiển có nhiều đầu vào nhiều đầu (MIMO) Bộ điều khiển có nhiệm vụ trì ổn định hệ thống nghĩa điều khiển trình hệ thống tiến tới giá trị xác lập 1.2- Nguyên tắc điều khiển phân loại hệ thống điều khiển 1.2.1- Các nguyên tắc điều khiển Các hệ thống điều khiển tự động có nguyên tắc điều khiển bản: - Nguyên tắc điều khiển theo sai lệch - Nguyên tắc điều khiển theo phương pháp bù nhiễu - Nguyên tắc điều khiển hỗn hợp theo sai lệch bù nhiều 1.2.2- Phân loại hệ thống điều khiển tự động Hệ thống điều khiển tự động phân loại theo nhiều phương pháp khác là: - Hệ thống điều khiển tuyến tính, hệ thống điều khiển theo phi tuyến - Hệ thống liên tục, hệ thống rời rạc ( hệ xung - số) - Hệ tiền định, hệ thống ngẫu nhiên Hệ thống tối ưu : hệ thống điều khiển phức tạp, thiết bị điều khiển có chức tổng hợp tín hiệu u(t) tác động lên đối tượng nhằm chuyển trạng thái điều khiển tự động từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối với khoảng thời gian ngắn làm cho hệ đạt độ xác điều khiển cao Hệ thống điều khiển thích nghi (hay gọi hệ thống tự chỉnh) hệ thống có khả thích ứng tự động biến đổi điều kiện môi trường đặc tính đối tượng Hiện hệ thống thích nghi sử dụng rộng rãi : thiết bị tĩnh, kỹ thuật số, hệ thống có ghép nối với vi xử lý máy tính Đồ án môn học  Thiết bị tự động 1.3-Chất lượng hệ thống điều khiển tự động Ổn định tiêu để nói đến hệ thống có làm việc hay không, chất lượng trình độ nói đến việc hệ thống điều khiển tự động có sử dụng hay không, có 03 loại tiêu chất lượng : tiêu trạng thái tĩnh, tiêu độ tiêu tích phân - Chất lượng HTĐKTĐ đánh giá qua đặc tính độ chi tiêu chất lượng HTĐKTĐ - Một hệ thống ĐKTĐ gọi ổn định tín hiệu hệ thống tắt dần theo thời gian, để mô tả trình động hay trình tắt dần hệ thống theo thời gian người ta dùng đặc tính độ Như đặc tính độ để mô tả trình độ hệ thống δ% h(t) ymax y t(s) tmax tqđ 1.3.1 - Các tiêu chất lượng hệ thống ĐKTĐ a Chất lượng động Chất lượng động đánh giá phương pháp tính toán hay phương pháp dùng đồ thị gần tính toán nhiều thời gian Nếu biết trước cấu trúc thông số hệ, phương pháp mô hình hoá máy tính vừa nhanh, vừa đảm bảo độ xác tin cậy Với hình 1.3 hàm độ y(t) với đáp ứng hệ tín hiệu vào nấc bậc thang đơn vị x(t) = 1(t) có tiêu chất lượng động sau: • Lượng điều chỉnh Đồ án môn học Thiết bị tự động  y max − y ( ∞ ) δ% = y( ∞ ) δ% : lượng điều chỉnh Y(∞) : giá trị xác lập đại lượng Y(max): giá trị cực đại • Thời gian độ (tqd ) thời gian tính từ lúc hàm độ xem không lớn miền sai số ± (2 − 5)% y(∞) Độ tác động nhanh : Độ tác động nhanh hệ thống đánh giá thời gian tm thời điểm mà hàm độ có giá trị cực đại ymax • • Số lần dao động (n) : Là số lần dao động quanh trị số xác lập y(∞) trước kết thúc trình độ b Chất lượng tĩnh Ở hệ điều chỉnh, chất lượng đánh giá theo sai lệch tĩnh: e( t ) = e( ∞ ) ess= tlim →∞ Trong trường hợp chung, cấu điều khiển đối tượng điều khiển có hàm truyền tương ứng với: G(s) = Gđk(s).Gđt(s) Gdk(s) : hàm truyền điều khiển Gdt(s) : hàm truyền đối tượng Theo định nghĩa giới hạn, sai lệch tĩnh xác định bởi: eSS = lim e(t ) = lim s.E ( s ) S →∞ S →0 W(s) E(s) U(s) GR(s) Y(s) G(s) - Hình 1.3 Như ta thấy sai lệch tĩnh phụ thuộc vào cấu trúc thông số hệ thống tín hiệu vào Ở hệ điều khiển tín hiệu vào có dạng Đồ án môn học  bậc thang đơn vị (đại lượng tương đối) w(t) = 1(t), Thiết bị tự động W(s) = 1/s : Tổng quát đối tượng công nghiệp có hàm truyền: G ( s) = k G0 ( s) b0 s m + b1.s m −1 + +1 G0 ( s ) = a0 s n + a1.s n −1 + +1 Một ví dụ: Giả sử thiết bị điều khiển khâu khuếch đại: GR ( s ) = K P sai lệch tĩnh xác định E(s)= W(s) -Y(s) (1) Y(s)= E(s) GR ( s) G(s) (2) Thay (2) vào (1) ta E(s)=W(s) - E(s) GR (s ) G(s) W( s ) =>E(s) = + G ( s).G ( s) R eSS = lim e(t ) = lim s.E ( s ) S →∞ eSS = lim S S →0 S →0 W( s) 1 = lim = lim ≠0 + GR ( s ).G ( s ) S →0 + K P G ( s ) S →0 + K K P Từ sai lệch tĩnh ta kết luận điều khiển kệ thống tuân theo qui luật tỉ lệ tồn sai lệch tĩnh, chứng minh tương tự với điều khiển theo chương trinh w(t)= A.t eSS= ∞ Sai lệch tĩnh tỉ lệ nghịch với hệ số khuếch đại KP, muốn giảm sai lệch tĩnh cần tăng kệ số khuếch đại KP hệ thống c Chất lượng trình độ Chất lượng trình độ đánh giá qua tiêu lượng điều chỉnh δ%, thời gian độ tqd, thời gian đáp ứng tm , thời gian có điều chỉnh tδ Có hai phương pháp đánh giá chất lượng phương pháp trực tiếp phương pháp gián tiếp Phương pháp trực tiếp sở việc đo xác nhận chất lượng hệ theo tín hiệu đầu hàm độ phương pháp gián tiếp xác định ảnh hưởng điều chỉnh … trình độ • Phương pháp trực tiếp: Đồ án môn học  Thiết bị tự động Nội dung phương pháp xây dựng đặc tính độ trình nên phương pháp giải phương trình vi phân tuyến tính, phương pháp toán tử đơn giản hoá phần việc tính toán, thời gian dài, phương pháp tần số sở mối liên hệ hàm độ đặc tính tần biên pha cho phép xây dựng đồ thị hàm độ h(t) hệ thống theo đặc tính tần số mẫu Với phát triển máy tính, máy chuyên dùng tương tự cho phép mô hình hoá hệ tự động theo thương trình vi phân hay theo hàm truyền đạt để nghiên cứu, khảo sát đánh giá chất lượng hệ Ngày máy tính số phát triển mạnh mẽ nhanh chóng với dung lượng nhớ lớn không ngừng thay máy tính tương tự mà cho phép khảo sát đánh giá hệ tự động với tốc độ độ xác ngày cao Trong lĩnh vực nghiên cứu hệ tự động phần mền chuyên dùng TUTSIN, MATLAB… dùng để mô nghiên cứu, khảo sát mà điều khiển trực tiếp hệ tự động, lập trình phức tạp, thao tác đơn giản dễ sử dụng • Phương pháp gián tiếp Với hệ bậc hai, mối quan hệ số dao động Mp MS = Gω K( Gω K( ) 0) P ωp tần số biên độ cực đại với δ% tqd, tm , γc , ωo Cũng mối liên hệ k, T với số chất lượng nói đánh giá xác theo định lượng Những mối quan hệ áp dụng cho đặc tính tần Trong kỹ thuật tự động thông dụng toán đồ Nichols (hình 5.4 trang 143, sách Lý thuyết điều khiển tự động thông thường đại PGSTS: Nguyễn Thương Ngô) Trục tung có trị số L(ω) hay W ( jϖ ) hệ hở Trục hoành độ dịch pha hệ hở ϕ Những đường đồng mức biên tần hệ kín theo đặc tính hệ hở Đồ án môn học Thiết bị tự động  Thông thường trình độ chất lượng chấp nhận với : δ % =(10÷30)% γc =(30÷50)%, Mp =1,1÷1,5, Với hệ pha cực tiểu, đặc tính tần số logarit L(ω) có độ nghiêng -20 db/dec phía tần số cắt ωc (như hình 1.2) đoạn thẳng dài, độ dự trữ ổn định pha lớn số dao động Mp bé hình 1.4 có đặc tính L(ω) mẫu sử dụng toán đồ để thể mối liên hệ thông số đặc tính tần hệ hở với số đặc tính tần hệ kín hàm độ L() -20db/dec -40db/dec -60db/dec ωC Lg() -20db/dec d Chất lượng hỗn hợp mức độ đó, chất lượng động chất lượng tĩnh đánh giá theo tiêu chuẩn hỗn hợp, phương pháp đánh giá thuận tiện công việc tính toán & thưc nghiệm để phân tích tổng hợp hệ tối ưu Nếu tín hiệu y(t) với sai lệch e(t) không dao động quanh trị số xác lập y(∞) dùng tiêu chuẩn phân dạng ∞ J = ∫ e(t ) dt Khi dao động, tiêu chuẩn không dùng tiêu chuẩn dạng Đồ án môn học Thiết bị tự động  ∞ ∞ J1 = ∫ e(t ) dt J = ∫ e (t )dt 0 Trong số trường hợp người ta dùng tiêu khác ∞ J = ∫ t e(t ) dt ∞ de(t )   dt hay J = ∫  e (tα) + dt   α : Trong số để đánh giá mức độ quan trọng tốc độ biến đổi sai lệch (cũng đầu ra) so với bình phương sai lệch Kết luận Đối với hệ thống điều khiển tự động tiêu vể ổn định chất lượng hệ thống nội dung để đánh giá hệ thống điều khiển Tuy nhiên điều kiện ổn định phải thoả mãn sau xét mặt chất lượng, việc đánh giá chất lượng hệ thống gồm có: - Chất lượng tĩnh - Chất lượng động - Chất lượng quá trình độ - Chất lượng hỗn hợp Chất lượng hệ phụ thuộc vào thông số, cấu trúc, tính chất khâu động học Do hệ thống phân tích xét ổn định thảo mãn, phải khảo sát chất lượng phương pháp hiệu chỉnh khác nhằm nâng cao chất lượng hệ thống 1.4-Các quy luật điều chỉnh lý tưởng 1.4.1-Các quy luật điều chỉnh vị trí Điều chỉnh vị trí quy luật điều chỉnh không liên tục, không tương tự, mối liên hệ liên tục tín hiệu tín hiệu vào, đặc tính tác động máy điều chỉnh mang tính vị trí phụ thuộc vào dấu sai lệch a Quy luật điều chỉnh hai vị trí + Nguyên lý điều chỉnh: - Tín hiệu máy điều chỉnh xác lập hai vị trí Umax Umin - Phương trình mô tả hệ thống: u = B.Signe B- tác động điều chỉnh 10 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.12: Kết mô so sanh hai PID Nhận xét:Từ kết mô ta thấy chất lượng điều khiển số tốt chất lượng điều khiển tương tự 5.4- Thiết kế điều khiển mờ 5.4.1- Thiết kế điều khiển mờ tĩnh Để thiết kế điều khiển mờ tĩnh ta phải dựa điều khiển PID thiết kế để xác định miền giá trị đầu vào đầu tập mờ Đầu vào điều khiển mờ tĩnh sai lệch e(t), đầu tín hiệu điều khiển u(t) - Trình tự thiết kế điều khiển mờ tĩnh sau: + Chọn mô hình thiêt kế Sugeno 74 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.13: Mô hình thiết kế điều khiển mờ tĩnh + Chọn tập mờ đầu vào với hàm liên thuộc dạng hình tam giác cân Giá trị tập mờ đầu vào e = [-6 6] Hình 5.14: Tập mờ đầu vào điều khiển mờ tĩnh +Chọn tập mờ đầu với hàm liên thuộc dạng hình tam giác cân giá trị tập mờ đầu u = [0 1] Hình mờ đầu 5.15: Tập mờ tĩnh + Xây dựng luật điều khiển 75 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.16:Luật điều khiển mờ tĩnh + Quan hệ vào - điều khiển Hình 5.17:Quan sát hoạt động luật Hình 5.18:Quan hệ điều vào khiển + Sơ đồ mô : Hình 5.19:Sơ đồ mô 76 Đồ án môn học  Thiết bị tự động + Kết mô phỏng: Hình 5.20:Đặc tính hệ thống với điều khiển - Nhận xét: Ta thấy điều khiển mờ tĩnh độ điều chỉnh.Thời gian xác lập 60s 5.4.2- Thiết kế điều khiển mờ động Chọn điều khiển mờ động cần thiết kế là điều khiển mờ theo quy luật PI Khi điều khiển mờ có hai đầu vào e dt/de - Xác định đầu tập giá trị đầu vào đầu cho việc thiết kế điều khiển mờ động theo sơ đồ sau 77 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hinh 5.21: Sơ đồ đo đầu vào đk PID Với đầu vào step thiết lập sau: Hình 5.22: Thông số cho step Ta đầu dt/de: 78 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.23: Đo đầu đạo hàm sai lệch Từ ta xây dựng điều khiển mờ sau: + Chọn mô hình thiết kế Sugeno với đầu vào la hàm liên thuộc đầu tập giá trị Hình 5.24: Mô hình thiết kế điều khiển mờ động + Xác định tập mờ đầu vào thứ nhất: chọn tập mờ đầu vào khoảng [-2 2] e1 có hàm liên thuộc hình tam giác cân 79 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.25: Tập đầu vào thứ điều khiển mờ động + Xác định tập mờ đầu vào thứ hai: tương tự ta chọn tập mờ đầu vào thứ với hàm liên thuộc dạng hình tam giác cân Khoảng xác định đầu vào thứ e2 = [-10^14 10^14] theo kết đo dt/de Hình 5.26:Tập mờ đầu vào thứ hai điều khiển mờ động + Chọn tập mờ đầu khoảng [0 1,005] u có hàm liên thuộc tập giá trị từ 0→0,03556 80 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.27: Tập mờ đầu điều khiển mờ động Ta có luật hợp thành matlab-simulink: Hình 5.28: Luật điều khiển đk mờ động + Sau xây dựng xong ta có quan hệ vào điều khiển: Hình 5.29:Quan sát hoạt đọng luật 81 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Quan hệ vào điều khiển: Hình 5.30: Quan hệ vào điều khiển + Ta có sơ đồ mô hệ thống với điều khiển mờ động sau: Hình 5.31: Sơ đồ mô hệ thống với đk mờ động +Kết mô phỏng: 82 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.32: Kết mô - Nhận xét: Bộ điều khiển mờ động độ điều chỉnh, sai lệch tĩnh, độ tác động nhanh điều khiển mờ tĩnh PID kinh điển, PID số→ chất lượng điều khiển mờ động tốt phù hợp với đối tượng yêu cầu tác động nhanh điều khiển ổn định 5.5.So sánh chất lượng hệ thống - Để đánh giá chất lượng điều khiển ta thực chạy mô điều khiển đồ thị để xét ảnh hưởng nhiễu đầu vào nhiễu phụ tải điều khiển Sơ đồ ghép điều khiển sau: 83 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Hình 5.33: Sơ đồ mô Kết mô phỏng: Hình 5.34: kết mô đồ thị a, Xét có nhiễu tác động đầu vào đối tượng: 84 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Ta có sơ đồ mô sau: Hình 5.35: Sơ đồ xét nhiễu đầu vào Kết mô Hình5.36: Kết qủa xét nhiễu đầu vào +Nhận xét:Theo kết mô ta thấy,khi có nhiễu tác động vào đầu vào đối tượng ta thấy PID kinh điển số chịu tác động nhiễu,xong 85 Đồ án môn học  Thiết bị tự động PID kinh điển chịu tác động hơn,khả khử nhiễu tốt PID số.Bộ điều khiển mờ không hoạt động có nhiễu đường đặc tính không bám sát giá trị đặt b.Xét nhiễu phụ tải: Ta có sơ đồ mô sau: Hinh5.37: Sơ đồ mô nhiễu phụ tải Kết mô : Hinh 5.38: Kết mô nhiễu phụ tải Nhận xét:- Theo kết mô ta thấy bốn bổ điều khiển bị nhiễu tác động.Bộ điều khiển PID tương tự số chịu tác dụng nhiễu ít.Hai điều khiển phù hợp làm việc môi trường chịu ảnh hương nhiễu tác động bên ngoài.Thời gian xác lập nhanh điều khiển mờ 86 Đồ án môn học  Thiết bị tự động - Hai điều khiển mờ động mờ tĩnh chịu ảnh hưởng nhiều nhiễu, có nhiễu tác động điều khiển mờ tĩnh điều khiển mờ động ổn định đối tượng có sai lệch tĩnh lớn nằm phạm vi cho phép → không sử dụng môi trường có nhiễu tác động Tuy nhiên chúng có ưu điểm tác động nhanh Tài liệu tham khảo [1] Giáo trình thiết bị tự động PGS.TS: Nguyễn Hữu Công [2] Hệ mờ nơron 87 Đồ án môn học  Ts:Nguyễn Như Hiển Ts:Lại Khắc Lãi [3] Lý thuyết điều khiển mờ Ts:Phan Xuân Minh Ts:Nguyễn Doãn Phước, [4] Lý thuyết điều khiển tự động (quyển hệ tuyến tính) PGS.TS Nguyễn Thương Ngô 88 Thiết bị tự động [...]... 2 :Bộ điều khiển PID A- Thiết bị điều khiển PID Trong ngành công nghiệp hiện nay bộ điều khiển PID (Proportional Intesgral Derivative) được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến Luật điều khiển PID đưa vào hệ thống với mục đích làm cho hệ thống đảm bảo tính ổn định và đáp ứng chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu Có thể khẳng định, trong hệ thống điều khiển tự động hoá quá trình sản xuất thiết bị điều khiển. .. - Nếu hệ thống sử dụng thiêt bị 2 vị trí thì quá trình điều chỉnh như sau: + khi e > 0, sign(e) = 1 , + khi e < 0, sign(e) = -1 , du 1 = dt Tc du 1 =− dt Tc y(t) x u(t) t(s) 0 t1 t2 t(s) Với hệ thống này nếu ta chọn được Tc thích hợp với đối tượng điều chỉnh thì chất lượng của quá trình điều chỉnh hệ thống tốt hơn điều chỉnh 2 vị trí, 14 Đồ án môn học  Thiết bị tự động dưới tác động của thiết. .. luật P, hệ thống dao động với tần số lớn, tồn tại sai lệch tĩnh - Đường 4 : tương ứng với quá trình điều chỉnh Km lớn và Ti nhỏ, tác động điều chỉnh rất lớn, quá trình điều chỉnh dao động mạnh 25 Đồ án môn học  Thiết bị tự động - Trong thực tế quy luật PI được sử dụng khá rộng rãi và đáp ứng được chất lượng hầu hết các quy trình công nghệ (trừ một vài quy trình yêu cầu tác động rất nhanh và nhiễu... m K G0 ( S ) Như vậy quy luật tỷ lệ không nên sử dụng để điều khiển theo chương trình 18 Đồ án môn học  Thiết bị tự động • Ta xét tới chất lượng quá độ của hệ thống khi thay đổi hệ số Km bằng cách thực hiện chạy mô phỏng nhiều lần trên máy tính ta thu được kết quả như sau: (tín hiệu vào có dạng x(t) = 1(t)): Đường 1 : là Km nhỏ, tác động điều chỉnh nhỏ dần quá trình không dao động Đường 2 : là Km... PID luôn giữ vai trò quan trọng và không thể thiếu Bộ điều khiển PID đáp ứng được cả ưu điểm của bộ điều 2.1Cấu trúc PID Hàm truyền của bộ điều chỉnh PID có dạng như sau: G( S) = U ( S) E( S) e(t) = Kp + Ki + Kd S S u(t) w(t) PID y(t) ĐT - z(t) ĐL Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống với bộ điều khiển PID Trong hoạt động của bộ điều chỉnh PID, hiệu quả của tác động điều khiển là tích phân là sự loại trừ... quá trình điều chỉnh: Tại mỗi thời điểm thực chất hệ thống điều chỉnh 3 vị trí giống điều chỉnh 2 vị trí nhưng do có 3 mức tác động Umax , Utb , Umin nên chất lượng của hệ điều chỉnh 3 vị trí tốt hơn 2 vị trí về thời gian quá độ , giảm biên độ dao động ∆, giảm sai lệch tĩnh S c Quy luật điều chỉnh vị trí với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi 13 Đồ án môn học  Thiết bị tự động + Nguyên lý điều chỉnh:... bằng nhau b, Quy luật điều chỉnh 3 vị trí: + Nguyên lý điều chỉnh: Quy luật điều chỉnh 3 vị trí có 3 mức tác động là Umax , Utb , Umin Umax chỉ tác động khi có sai lệch lớn, tác động này nhanh chóng đưa hệ thống về trạng thái cân bằng Tác động Utb, Umin sẽ quyết định đến chất lượng hệ thống ở trạng thái xác lập 12 Đồ án môn học  Thiết bị tự động Phương trình mô tả quá trình điều chỉnh 3 vị trí:... > x và quá trình điều chỉnh là Umin và quá trình cứ lặp lại như vậy Tác động điều chỉnh 2 vị trí là U max và Umin nên quá trình điều chỉnh mang tính tự dao động xung quanh giá trị chủ đạo x + Chất lượng quá trình điều chỉnh: Được đánh giá bằng hai thông số: - Biên độ dao động ∆ Δ= ymax − ymin 2 - Sai lệch tĩnh S ∂ = x− ymax − ymin 2 ymax và ymin là giá trị cực đại và cực tiểu của đại lượng cần điều. .. máy điều chỉnh tỷ lệ vi tích phân với hàm gánh là khâu bậc 2 có hệ số khuếch đại < 1 - Để cho máy thực gần với máy lý tưởng → R vô cùng nhỏ Như vậy hàm gánh ở đây sẽ là khâu dao động Khi R = 0 chúng ta nhận được máy điều chỉnh lý tưởng - Khi biết được các tham số của hệ thống là Km , Ti và Td thì tham số của thiết bị là Kn , T1 và T2 được xác định như sau: Kn = Ti K m Tc T1 và T2 được xác định từ hệ. .. tác động của thiết bị vị trí cơ cấu chấp hành sẽ tìm được tác động điều chỉnh thích hợp đảm bảo cho giá trị của lượng cần điều chỉnh ở trạng thái cân bằng chỉ dao động nhỏ xung quanh giá trị của x Tuy nhiên do tác động của thiết bị vị trí nên hệ thống vẫn luôn tự dao động và cơ cấu chấp hành làm việc liên tục - Nếu hệ thống sử dụng thiết bị 3 vị trí: + khi e > a => Sign(e) = 1, => du 1 = dt Tc + khi