Bài tập lý thuyết điều khiển tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH ĐỀ BÀI: Cho sơ đồ: 𝑈𝑑𝑘 𝐼𝐶 (𝑠) 1⁄ 𝑅𝑑 𝑇𝑒 s + 𝐾𝐶𝐿 𝑇𝐶𝐿 s + 𝑅𝑑 𝑇𝑚 𝑠 𝐶𝑒 Y(s) β Các thông số: 𝜋-21 𝑃𝑑𝑚 =1.5kw 𝑈𝑑𝑚 =220v 𝑅𝛴 =2.06Ω 𝐿𝛴 =0.0464H 𝐼𝑑𝑚 =9A 𝑛𝑑𝑚 =3000v/p 𝐺𝐷 2=0.045Kg.𝑚2=0.0045N.𝑚2 Yêu cầu: Xây dựng sơ đồ cấu trúc, tính toán thông số hệ thống Tổng hợp hệ thống Đánh giá, Thiết kế hệ thống điều khiển tự động Phần Ι: Xây dựng mô hình cấu trúc tính toán thông số 1.1 Xây dựng mô hình cấu trúc Với 𝐼𝐶 =0, thêm khâu đồng bỏ qua suất điện động ta có sơ đồ cấu trúc: 𝑈𝑑𝑘 𝐾𝐶𝐿 𝑇𝐶𝐿 s + 1⁄ 𝑅𝑑 𝑇𝑒 s + 𝐼𝑑 β SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH 1.2 Tính toán thông số: 𝐶𝑒 = 𝐸𝑑 𝑇𝑒 = 𝐿𝑑 𝐶𝑚 = 𝑛 𝑅𝑑 30 𝜋 𝑇𝑚 = = = 𝑈𝑑𝑚 − 𝐼 𝑑𝑚 𝑅∑ 𝑛𝑑𝑚 𝐿∑ 𝑅∑ = 0.067(𝑁 𝑚⁄𝐴) = 0.023s 𝐶𝑒 =0.64012 (𝑁 𝑚⁄𝐴) 𝐺𝐷2 𝑅𝑑 375 𝐶𝑒 𝐶𝑚 = 5.710−4 s -Chọn mạch đồng mạch hình tia pha ta có: τ𝜎 = 𝑇𝐶𝐿 = 3,33ms = 3,33 10−3s Chọn 𝑈𝑑𝑘 = 10v 𝛽= 𝑈𝑑𝑘 𝐼𝑑 = 𝐾𝐶𝐿 = 𝑈𝑑 𝑈𝑑𝑘 = 220 10 = 22 10 Phần ΙΙ: Tổng hợp hệ thống Đưa thêm khâu hiệu chỉnh 𝑅𝐼 vào hệ thống: 𝑈𝑑𝑘 𝛽 𝑅𝐼 𝛽 𝐾𝐶𝐿 𝑇𝐶𝐿 s + 1⁄ 𝑅𝑑 𝑇𝑒 s + 𝐼𝑑 Ta có: W= 𝛽 𝐾𝐶𝐿 𝑅 𝑑 (𝑇𝐶𝐿 s + 1)(𝑇𝑒s + 1) SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH Như biết, theo tiêu chuẩn Môdul tối ưu ta phải tổng hợp hệ thống cho bù khâu có số thời gian lớn Trong hệ lại khâu có số thời gian nhỏ hàm truyền hệ kín phải thoả mãn điều kiện: 𝑊𝐾 (s) = W𝐻 (s) + 𝑊𝐻 (s) 𝑊𝐻 (p) = = + 2τ𝜎 s + 2τ2 σs 1 = 2τ𝜎 s + 2τ2 σs τ𝜎 s ( + τσ s ) Như ta phải tìm khâu hiệu chỉnh 𝑅𝐼 cho: 𝛽 𝐾𝐶𝐿 𝑅𝑑 (𝑇𝐶𝐿 s + 1) (𝑇𝑒 s + 1) 2τ𝜎s ( + τσs ) 𝑅𝐼 = Với τ𝜎 = 𝑇𝐶𝐿 = 0.01s 𝛽 𝑅𝐼 (𝑇𝐶𝐿 = 𝐾𝐶𝐿 𝑅𝑑 𝑅𝐼 = s + 1) (𝑇𝑒 s+1) 𝑇𝑒 𝐾𝐶𝐿 𝑅 𝛽 τ𝐶𝐿 𝑑 2τ𝐶𝐿 s (1 + τCL s) ( + 𝑇 s ) 𝑒 Thay số ta được: 𝑹𝑰 = 0.29(1 + 0.023.𝑠 ) Ta thấy khâu hiệu chỉnh dòng điện khâu PI SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH Phần 𝚰𝚰𝚰 : Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống 3.1 Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống theo simulink -Theo Môdul tối ưu ta có tiêu chuẩn chất lượng: Độ điều chỉnh :< 4,3% Sai số xác lập : +−2% Thời gian độ : < 8,4 τ𝜎=0.02797s Thời gian đạt xác lập: < 4,7 τ𝜎= 0.0157s Số dao động : ≤2 Ta có sơ đồ hệ thống simulink: Đồ thị Scope đầu ra: SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH  Đầu giống với dòng điện 𝐼𝑑𝑚 =9A nên khâu thỏa mãn -Đáp ứng đầu chưa hiệu chỉnh với: 𝑹𝑰 = 0.29(1 + 0.023.𝑠 ) +) Độ điều chỉnh : 4.39% > 4.3% +) Thời gian độ : 0.028s +)Thời gian đạt xác lập:0.0101s Nhận xét: hệ thống chưa đạt yêu cầu >> Hiệu chỉnh -Đáp ứng đầu sau hiệu chỉnh với: 𝑹𝑰 = 0.34 + SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 12.48 𝑠 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH +) Độ điều chỉnh : 3.68% < 4.3% +) Thời gian độ : 0.0222s +)Thời gian đạt xác lập:0.00907s Nhận xét: hệ thống đạt yêu cầu 3.2 Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống theo sisotool Khi chưa hiệu chỉnh: 𝑅𝐼 =0.29.(1+ 0.023.𝑠 ) >> g=tf(10.78,[7.66*10^-5 0.026 1]) >> c=0.29+tf(12.6,[1 0]) >> h=10/9; >> sisotool SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH Ta nhập thông số khối C,G,H -Ta có đáp ứng đầu chưa hiệu chỉnh: SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH +) Độ điều chỉnh: 4.52% > 4.3% +)Thời gian độ:0.0275s Nhận xét: Hệ thống chưa đạt yêu cầu Hiệu chỉnh: Chỉnh đồ thị: SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH Khi chỉnh xong đồ thị, thẻ Compensator Editor được: (1 + 0.027𝑠)  C = 𝑅𝐼 =12,6 𝑠 SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GVHD: TS VÕ QUANG VINH -Đáp ứng đầu sau hiệu chỉnh: +) Độ điều chỉnh: 4.06% < 4.3% +)Thời gian độ: 0.0222s Nhận xét: Hệ thống đạt yêu cầu SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 Page 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2 GVHD: TS VÕ QUANG VINH Page 11