kỹ thuật điều khiển tự động

Học phần: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: ThS Phan Văn Cường Khoa Điện – Điện tử NỘI DUNG HỌC PHẦN Chương Tổng quan hệ thống điều khiển tự động Chương Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động Chương Khảo sát động học hệ tuyến tính liên tục Chương Khảo sát tính ổn định hệ thống điều khiển tự động Chương Khảo sát chất lượng hệ thống điều khiển tự động Chương Tổng hợp hệ thống điều khiển tự động TÀI LIỆU HỌC TẬP  Tài liệu chính: Giáo trình “Lý thuyết điều khiển tự động” Phan Xuân Minh (chủ biên), Hà Thị Kim Duyên, Phạm Xuân Khánh Nxb Giáo dục, năm 2011  Tài liệu tham khảo: [1] Lý thuyết điều khiển tự động Phạm Công Ngô Nxb KH&KT năm 2006 HÌNH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ - Dự lớp học lý thuyết (35 tiết); - Dự lớp học thực hành (22 tiết); - Kiểm tra thường xuyên (03 bài); - Thi kết thúc học phần cuối kỳ: hình thức thi vấn đáp; CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ điều khiển tự động 1.2 Nhiệm vụ điều khiển tự động 1.3 Cơ sở hệ thống điều khiển tự động 1.4 Cơ sở toán học lý thuyết điều khiển tự động 1.5 Ví dụ một số hệ thống điều khiển tự động thực tế 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Định nghĩa: Điều khiển trình thu thập thông tin, xử lý thông tin tác động lên hệ thống để đáp ứng hệ thống “gần” với mục đích định trước - Điều khiển tự động trình điều khiển sự tác động người 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Tại phải điều khiển tự động? Có lý để thực hiện điều khiển: - Con người không thỏa mãn với đáp ứng hệ thống - Muốn tăng độ xác, tăng suất hiệu kinh tế 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Năm 1769 James Watt phát điều khiển tốc độ tua bin nước dựa lực quay ly tâm nặng hay còn gọi là máy điều tốc ly tâm 1.2 NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Phân tích hệ thống điều khiển tự động Tổng hợp hệ thống điều khiển tự động Nhận dạng hệ thống tự động 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG A, Hệ thống điều khiển vòng hở: Là hệ thống điều khiển mà tín hiệu điều khiển u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu đáp ứng đầu y(t) Ví dụ: Hệ thống điều khiển máy giặt 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Các tín hiệu bậc thang, tăng đều, xung vuông, dirac 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Phép biến đổi Laplace - Phép biến đổi Laplace thuận - Biến đổi Laplace ngược 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ảnh Laplace ảnh Z một số hàm thông dụng 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Các phép toán ma trận - Ma trận là một bảng lập thành từ m hàng và n cột Ký hiệu A là ma trận, ví dụ gồm hàng và cột sau: 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG a Ma trận chuyển vị: A = {aij} thì A’ = {aji} b Cộng hai ma trận: C = A + B tương đương cij =aij + bij c Tích hai ma trận: C = A.B tương đương d Vết ma trận (Trace): là tổng tất các phần tử đường chéo chính ma trận vuông 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG e Định thức ma trận vuông A(n*n) là tổng đại số n! số hạng lập nên các phần tử ma trận A Ký hiệu det(A) f Phần phụ đại số: Nếu định thức A ta bỏ hàng thứ i và bỏ cột thứ j và giữ lại (n-1) hàng và (n-1) cột và lấy dấu (-1)i+j, đó là phần phụ đại số phần tử aij ma trận A ký hiệu là Aij g Ma trận nghịch đảo: Nghịch đảo ma trận A ký hiệu là inv(A) hay A-1 Tích A và A-1 là ma trận đơn vị: A.A-1 = A-1.A = I Công thức tính ma trận nghịch đảo: 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG h Trị riêng và vector riêng - Ta xét phương trình vector y = A.x Với x và y là các vector cột, A là ma trận vuông Ý nghĩa phương trình này là có một vector x, qua phép biến đổi ma trận A nó sẽ thành vector y có một hướng với vector x Nếu tồn tại một vector x thì ta nói y tỷ lệ với x hay quan hệ y và x là một phép tỷ lệ tuyến tính với hệ số λ Lúc đó có thể viết y = A.x = λ.x Với λ là một đại lượng vô hướng - λ gọi là trị riêng, x gọi là vector riêng Để xác định λ giải phương trình đặc trưng: det(A- λ.I) = 1.5 VÍ DỤ MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG THỰC TẾ a, Hệ thống điều khiển nhiệt độ 1.5 MỘT SỐ VÍ DỤ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG THỰC TẾ b, Hệ thống điều khiển động 1.5 MỘT SỐ VÍ DỤ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG THỰC TẾ c, Hệ thống điều khiển định vị anten, rada 1.5 MỘT SỐ VÍ DỤ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG THỰC TẾ d, Hệ thống điều khiển mực chất lỏng 1.5 MỘT SỐ VÍ DỤ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG THỰC TẾ e, Hệ thống điều khiển máy công cụ máy tính TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG Chương giới thiệu tổng quan về điều khiển tự động, lịch sử phát triển, khái niệm hệ thống điều khiển, sở toán học và một số ví dụ tổng quát về hệ thống điều khiển thực tế, qua đó rút chú ý thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển: - Xác định mục đích điều khiển là việc phải xác định bắt đầu với một hệ thống bất kỳ, điều khiển cái gì, với độ chính xác thế nào và khoảng giá trị nào Điều này cần phải trình bày giá trị, thông số cụ thể TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG - Nắm vững về thiết bị điều khiển, đo lường và thiết bị chấp hành: điều này giúp ta có lựa chọn chính xác và hiệu nhất, các thiết bị dùng hệ thống nhằm đạt mục đích điều khiển đã đề - Hiểu biết về quy trình công nghệ, môi trường làm việc, đặc trưng từng hệ thống điều khiển mà ta xây dựng: ta không thể thiết kế, xây dựng một hệ thống điều khiển tàu biển tốt nếu chưa một lần lái hay ít là quan sát người ta lái tàu biển, Đây là vấn đề khá quan trọng và các kỹ sư, cử nhân điều khiển tự động phải trau dồi cho mình kiến thức về lĩnh vực mà hệ thống điều khiển mình sẽ hoạt động Thank you! ... NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Năm 1769 James Watt phát điều khiển tốc độ tua bin nước dựa lực quay ly tâm nặng hay còn gọi là máy điều tốc ly tâm 1.2 NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG... Phân tích hệ thống điều khiển tự động Tổng hợp hệ thống điều khiển tự động Nhận dạng hệ thống tự động 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG A, Hệ thống điều khiển vòng hở: Là... y(t) 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Cấu trúc chung hệ thống điều khiển có phản hồi: 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG C Các nguyên tắc điều khiển tự động C1 Nguyên tắc