Bài tập lớn mô hình hóa đề số 12

LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điều chỉnh tự động hệ hay gặp chuyên ngành điện Là sinh viên khoa điện, chuyên ngành điện tự động công nghiệp phải trang bị cho tảng chuyên môn tốt mảng Bài tập lớn môn học “ Mô hình hóa hệ thống mô phỏng” hội để sinh viên chúng em củng cố nâng cao kiến thức đồng thời phương pháp để giảng viên đánh giá lực sinh viên Vì sau nhận đề tài “Dùng máy tính khảo sát trình độ hệ thống điều khiển tự động”, chúng em tập trung thực cách nghiêm túc Cùng với việc tham khảo sách đặc biệt hướng dẫn tận tình cô Phạm Thị Hồng Anh, chúng em hoàn thành xong tập lớn Trong trình thực chắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý cô để chúng em hoàn thiện Chúng em chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phạm Thanh Tuấn Lê Đức Thắng MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục .2 Đề số 12: Dùng máy tính khảo sát trình độ hệ thống điều khiển tự động Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc sau: Hình 1.1 Mô hình hệ thống điều khiển tự động Thông số: K1=10; K2=50; K3=10; K4=0,2; T2=0,01s; T3=0,1s Yêu cầu: • Viết phương trình sai phân tuyến tính hệ thống • Viết phương trình mô hệ điều khiển tự động ngôn ngữ • Chọn số bước tính đủ lớn k=1000 in kết 100 giá trị yk, cách 10 giá trị in giá trị • Vẽ đường cong trình độ Chú ý trục tọa độ phải khắc số • Tính in tiêu chất lượng hệ thống (giá trị cực đại, thời gian độ, độ điều chỉnh, số lần dao động, giá trị ổn định, thời gian để hệ thống đạt ổn định) • Dùng Matlab & Simulink để vẽ đường cong trình độ hệ tự động cho So sánh với đường cong mô trên, kết luận • Nhận dạng hệ thống từ đường cong trình độ nhận dạng hàm truyền hệ thống, so sánh kết nhận dạng với hàm truyền mục • Thiết kế giao diện, nhập thông số hệ thống từ bàn phím, in lấy kết dạng số, dạng đường cong trình độ, vào khỏi chương trình Viết phương trình sai phân tuyến tính hệ thống Từ cấu trúc hệ thống ta có hàm truyền hệ là: Tử số : Mẫu số : Với: = ; = ; = Với: M=8.+ 4.T + () N= -24.- 4.T + () P= 24.- 4.T - () Q= -8.+ 4.T - () Với: Từ đó, suy ra: Dùng tích chất dịch hàm gốc biến đổi Z ta tìm phương trình sai phân ứng với phương trình là: Vì u(t)=1 ⇒ u(k+3)= u(k+2)= u(k+1)= u(k)= Vậy, phương trình sai phân tuyến tính hệ điều khiển tự động là: Viết chương trình khảo sát trình hệ điều khiển tự động phần mềm Visual Basic 2.1 Thiết kế giao diện Hình 1.2 Giao diện phần mềm Visual Basic 2.2 Code lệnh chương trình Option Explicit *************khai bao bien********* Dim h, w As Integer Dim A, B, C, D, M, N, P, Q As Double Dim K1, K2, K3 As Double Dim K4, T2, T3 As Double Dim T As Double Dim x0, y0 As Double Dim Ymax, Yod, Tod, Tmax, sigma As Double Dim Y(20000) As Double Dim Xmin, Xmax, Ymin As Integer Dim k, i As Double Dim Z, J As Double *************Lệnh nút THOÁT********** Private Sub Cmd_thoat_Click() MsgBox " An OK de thoat" End End Sub ***************Lệnh nút VẼ*********** Private Sub Cmd_Ve_Click() Y(0) = Y(1) = 0.604 Y(2) = 0.6097 ' nhap thong so K1 = txtK1 K2 = txtK2 K3 = txtK3 K4 = txtK4 T2 = txtT2 T3 = txtT3 T = txtT.Text time = time.Text ' .tinh A, B, C,D, M, N, P, Q A = * K1 * K2 * T3 * T ^ + K1 * K2 * T ^ B = * K1 * K2 * T3 * T ^ + * K1 * K2 * T ^ C = -2 * K1 * K2 * T3 * T ^ + * K1 * K2 * T ^ D = -2 * K1 * K2 * T3 * T ^ + K1 * K2 * T ^ M = * T2 * T3 * K4 + * T * K4 * (T2 + T3) + * T ^ * (K4 + K1 * K2 * K3 * K4) N = -24 * T2 * T3 * K4 - * T * K4 * (T2 + T3) + * T ^ * (K4 + K1 * K2 * K3 * K4) P = 24 * T2 * T3 * K4 - * T * K4 * (T2 + T3) - * T ^ * (K4 + K1 * K2 * K3 * K4) Q = -8 * T2 * T3 * K4 + * T * K4 * (T2 + T3) - * T ^ * (K4 + K1 * K2 * K3 * K4) ' .tim cac gia tri y(k), ymax, Tmax Ymax = Y(0) For k = To 1000*time Y(k + 3) = -N / M * Y(k + 2) - P / M * Y(k + 1) - Q / M * Y(k) + (A + B + C + D) / M If Y(k) > Ymax Then Ymax = Y(k) Tmax = k * T End If Next k ' ve truc toa Xmin = 600 Ymin = 400 h = graph.Height w = graph.Width Xmax = w – 400 ' ve truc toa graph.DrawStyle = graph.Line (Xmin, h - 500)-(Xmax, h - 500) ' .ve tia ox graph.Line (Xmax, h - 500)-(Xmax - 100, h - 500 + 50) ' .mui ten tren truc ox graph.Line (Xmax, h - 500)-(Xmax - 100, h - 500 - 50) ' .mui ten duoi truc ox graph.Line (Xmin, h - 500)-(Xmin, 350) ' ve tia oy graph.Line (Xmin, 300)-(Xmin - 50, 400) ' mui ten trai truc oy graph.Line (Xmin, 300)-(Xmin + 50, 400) ' mui ten phai truc oy ' dat ten truc oy graph.CurrentX = Xmin - 300 graph.CurrentY = Ymin graph.Print ("y(t)") ' dat ten truc ox graph.CurrentX = Xmax - 200 graph.CurrentY = h - 500 graph.Print ("time(s)") ' danh dau goc toa graph.CurrentX = Xmin - 150 graph.CurrentY = h - 500 graph.Print ("0") ' khac Ox Z = (w - 400 - 600 - 500) / For i = To graph.Line (Z * i + 600, h - 450)-(Z * i + 600, h - 550) graph.CurrentX = Z * i + 600 graph.CurrentY = h - 400 graph.Print CStr(time * i / 5) Next i ' .khac Oy J = ((h - 500) - 800) / For i = To graph.Line (Xmin - 50, J * i + 800)-(Xmin + 50, J * i + 800) graph.CurrentX = Xmin - 400 graph.CurrentY = J * i + 800 graph.Print Format(CStr(Ymax * (5 - i) / 5), "#0.00") Next i ' Ve thi va hien thi 100 gia tri ' goc toa x0 = Xmin y0 = h - 500 ' in 100 gia tri txty = "" For i = To 999*time Step If i Mod 10 = Then txty.Text = txty.Text + "y[" + CStr(i) + "] = " + Format(CStr(Y(i)), "#0.0000") + vbNewLine End If graph.DrawStyle = vbSolid graph.Line (x0, y0)-(Xmin + (i + 1) * T * (w - 1500) / time, h - 500 - Y(i + 1) * (h - 1300) / Ymax), vbBlue x0 = Xmin + (i + 1) * T * (w - 1500) / time y0 = h - 500 - Y(i + 1) * (h - 1300) / Ymax Next i ' ve duong Ymax,Tmax graph.DrawStyle = graph.Line (Xmin, 800)-(w - 500, 800) graph.Line (Xmin + (Tmax / time) * (w - 1500), 800)-(Xmin + (Tmax / time) * (w - 1500), h - 400) graph.CurrentX = Xmin + (Tmax / time) * (w - 1500) - 100 graph.CurrentY = 600 graph.Print "Ymax=" + Format(CStr(Ymax), "#0.000") graph.CurrentX = Xmin + (Tmax / time) * (w - 1500) - 200 graph.CurrentY = h - 300 graph.Print "Tmax=" + CStr(Tmax) ' .hien thi cac chi tieu chat luong textymax.Text = Format(CStr(Ymax), "#0.000") texttmax.Text = Format(CStr(Tmax), "#0.000") textyod = "vo cung" txtsigma = "vo cung" 10 txtTod = "vo cung" End Sub ************** Lệnh nút XÓA************ Private Sub Xoa_Click() graph.Cls textymax.Text = "" texttmax.Text = "" textyod.Text = "" txtsigma.Text = "" txtTod = "" txty.Text = "" End Sub 2.3 Kết mô sử dụng phần mềm Visual Basic Hình 1.3 Kết mô Visual Basic 2.4 In kết giá trị yk y[0] = 0.0000 y[10] = 0.3001 11 y[20] = 0.5917 y[270] = 0.4764 y[30] = 0.2180 y[280] = 0.4805 y[40] = 0.3085 y[290] = 0.4860 y[50] = 0.4868 y[300] = 0.4912 y[60] = 0.3198 y[310] = 0.4958 y[70] = 0.3372 y[320] = 0.5009 y[80] = 0.4391 y[330] = 0.5061 y[90] = 0.3697 y[340] = 0.5109 y[100] = 0.3666 y[350] = 0.5159 y[110] = 0.4228 y[360] = 0.5210 y[120] = 0.3974 y[370] = 0.5259 y[130] = 0.3920 y[380] = 0.5309 y[140] = 0.4228 y[390] = 0.5360 y[150] = 0.4164 y[400] = 0.5409 y[160] = 0.4134 y[410] = 0.5459 y[170] = 0.4309 y[420] = 0.5510 y[180] = 0.4322 y[430] = 0.5559 y[190] = 0.4321 y[440] = 0.5609 y[200] = 0.4429 y[450] = 0.5659 y[210] = 0.4470 y[460] = 0.5709 y[220] = 0.4491 y[470] = 0.5759 y[230] = 0.4566 y[480] = 0.5809 y[240] = 0.4617 y[490] = 0.5859 y[250] = 0.4651 y[500] = 0.5909 y[260] = 0.4711 y[510] = 0.5959 12 y[520] = 0.6009 y[760] = 0.7209 y[530] = 0.6059 y[770] = 0.7259 y[540] = 0.6109 y[780] = 0.7309 y[550] = 0.6159 y[790] = 0.7359 y[560] = 0.6209 y[800] = 0.7409 y[570] = 0.6259 y[810] = 0.7459 y[580] = 0.6309 y[820] = 0.7509 y[590] = 0.6359 y[830] = 0.7559 y[600] = 0.6409 y[840] = 0.7609 y[610] = 0.6459 y[850] = 0.7659 y[620] = 0.6509 y[860] = 0.7709 y[630] = 0.6559 y[870] = 0.7759 y[640] = 0.6609 y[880] = 0.7809 y[650] = 0.6659 y[890] = 0.7859 y[660] = 0.6709 y[900] = 0.7909 y[670] = 0.6759 y[910] = 0.7959 y[680] = 0.6809 y[920] = 0.8009 y[690] = 0.6859 y[930] = 0.8059 y[700] = 0.6909 y[940] = 0.8109 y[710] = 0.6959 y[950] = 0.8159 y[720] = 0.7009 y[960] = 0.8209 y[730] = 0.7059 y[970] = 0.8259 y[740] = 0.7109 y[980] = 0.8309 y[750] = 0.7159 y[990] = 0.8359 13 2.5 Các tiêu chất lượng hệ Ymax=0.841 Tmax=1 Yod= Vô Tod= Vô Độ điều chỉnh: Sigma= Vô Mô kiểm tra lại trình khảo sát phần mềm Matlab & Simulink 3.1 Sơ đồ khối hệ điều khiển tự động Hình 1.4 Mô hình hệ điều khiển tự động Matlab & Simulink 3.2 Kết mô Hình 1.5 Kết mô phần mềm Matlab & Simulink Kết luận Từ kết mô Matlab & Simulink Visual Basic ta có kết luận hệ điều khiển tự động sau: • Kết mô Matlab Visual Basic có khác • Hệ hệ không ổn định • Thời gian độ nhỏ • Dựa vào dạng đặc tính mô ta thấy h(0) = từ nhận dạng bậc hàm truyền có bậc tử số nhỏ mẫu số,đúng với dạng hàm truyền tìm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phùng Quang, Matlab Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động, năm 2006, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Khoa công nghệ thông tin – Trường Đại học Hàng Hải, Bài giảng Visual Basic, năm 2008 [3] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Phạm Thục Anh, Mô hình hóa hệ thống mô phỏng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội ... .2 Đề số 12: Dùng máy tính khảo sát trình độ hệ thống điều khiển tự động Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc sau: Hình 1.1 Mô hình hệ thống điều khiển tự động Thông số: K1=10;... Sigma= Vô Mô kiểm tra lại trình khảo sát phần mềm Matlab & Simulink 3.1 Sơ đồ khối hệ điều khiển tự động Hình 1.4 Mô hình hệ điều khiển tự động Matlab & Simulink 3.2 Kết mô Hình 1.5 Kết mô phần... công nghệ thông tin – Trường Đại học Hàng Hải, Bài giảng Visual Basic, năm 2008 [3] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Phạm Thục Anh, Mô hình hóa hệ thống mô phỏng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội