Homework Assignments - Trinh Sy Dong tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các...
Lý thuyết ðiều khiển tự động Nhập mơn ðiều khiển tự động ThS ðỗ Tú Anh Bộ mơn ðiều khiển tự động Khoa ðiện, Trường ðHBK HN 2-1 Nhập mơn Một hệ thống ñiều khiển tự ñộng tổ hợp phần tử hoạt ñộng với cho toàn hệ thống vận hành cách tự ñộng ñể thực chức (nhiệm vụ) ñặt trước Ví dụ hệ thống ðKTð (từng phần tồn phần) • Máy móc thiết bị: tủ lạnh, máy điều hịa nhiệt độ, thang máy, vơ tuyến điều khiển từ xa, hệ thống viễn thơng, Internet, … • Công nghiệp: CN sản xuất giấy, xi măng, CN ô tơ, … • Ứng dụng khác: nhà máy điện, lị phản ứng (hạt nhân hóa chất), hệ thống giao thơng vận tải, rơ bốt, hệ thống vũ khí, máy tính, nơng nghiệp, hệ thống tự động hóa tịa nhà, … Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-2 Nhập mơn Ưu điểm hệ thống ðKTð • Giảm thiểu tham gia người lĩnh vực kỹ thuật kể giảm nhân công, tăng suất chất lượng sản phẩm, … • Giảm lao động nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp • Nâng cao chất lượng sống Một vài phát minh ñáng nhớ • 1769, James Watt phát minh máy điều chỉnh tốc ñộ ly tâm dùng ñộng nước • 1957, Liên Xơ cũ phóng thành cơng vệ tinh nhân tạo bay quanh trái đất • 1969, dự án tàu vũ trụ Apollo Mỹ ñưa người lần ñầu tiên bước lên mặt trăng Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-3 Nhập môn Lịch sử phát triển • 1930 – 1960: ðiều khiển kinh điển ðiều khiển tỷ lệ – tích phân – vi phân (PID) (Classical Control) • 1960 – nay: ðiều khiển ñại (Modern Control) Lý thuyết ðKTð ðiều khiển không gian trạng thái, ðK tối ưu, ðK số, ðK thích nghi, ðK bền vững, ðK mờ, … Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-4 Hệ thống điều khiển u(t) Kích thích Tín hiệu vào ðTðK y(t) ðáp ứng Tín hiệu Tín hiệu y(t) có quan hệ với tín hiệu vào u(t): y(t)=Tu(t), T tốn tử ðN 1.1 Xét ñối tượng T cần ñiều khiển đáp ứng mong muốn y(t), tìm tín hiệu vào u(t) thích hợp cho với tín hiệu đó, hệ thống đạt tín hiệu mong muốn y(t) Ở đây, tín hiệu vào thích hợp u(t) đgl tín hiệu điều khiển Trên thực tế, tốn tìm tín hiệu điều khiển u(t) chuyển thành tốn tổng hợp (thiết kế) ñiều khiển Lý thuyết ðKTð Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-5 Hệ thống điều khiển ðN 1.2 Hệ thống điều khiển vịng hở (open-loop) hệ thống mà tín hiệu vào u(t) khơng phụ thuộc vào tín hiệu y(t), có nghĩa u(t) khơng phải hàm y(t) ðN 1.3 Hệ thống điều khiển vịng kín (closed-loop) hệ thống mà tín hiệu vào u(t) phụ thuộc vào tín hiệu y(t), có nghĩa u(t) hàm y(t) r(t) r(t) Lý thuyết ðKTð Bộ ðK Bộ ðK u(t) u(t) ðTðK ðTðK y(t) Bộ ðK (controller,regulator, compensator) y(t) r(t) – tín hiệu đặt (reference signal) Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-6 Hệ thống điều khiển ụ d Ví Máy giặt quần áo hệ thống ðK vòng hở r(t) Tín hiệu đặt dụ í V u(t) Bộ lập trình (Bộ ðK) Tín hiệu ðK Máy giặt (ðTðK) y(t) Quần áo giặt Bình nước nóng hệ thống ðK vịng kín r(t) Tín hiệu đặt Lý thuyết ðKTð u(t) Bình nước nóng Bộ ðC nhiệt (ðTðK) (Bộ ðK) Tín hiệu ðK y(t) Nhiệt độ nước Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-7 Hệ thống điều khiển • Ở hệ thống ðK vịng kín, thơng tin liên quan đến ñầu hệ ñược ñưa trở lại ñầu vào tác động hồi tiếp • Nếu chất lượng hệ thống chưa ñược thỏa mãn, nhờ tác ñộng hồi tiếp, ðK “hành ñộng” ñể ñưa hệ thống ñạt tới chất lượng mong muốn • Các hệ thống ðK vịng kín sử dụng u cầu chất lượng ðK cao (về độ xác, tốc độ, …) Trong phạm vi chương trình, quan tâm ñến hệ ñiều khiển hồi tiếp Lý thuyết ðKTð Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-8 Hệ thống điều khiển hồi tiếp Sơ đồ hồn chỉnh r(t) Bộ so sánh e(t) + _ Thiết bị ðK yˆ (t ) u(t) y(t) Thiết bị CH ðTðK Thiết bị đo e(t) Tín hiệu sai lệch yˆ (t ) Tín hiệu đo Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-9 Hệ thống điều khiển hồi tiếp ụ d Ví Hệ thống ñiều khiển lò phản ứng hạt nhân Sơ ñồ khối cấu trúc ??? Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-10 Các bước thiết kế hệ thống ñiều khiển Nghiên cứu ñối tượng cần ðK ñịnh loại cảm biến thiết bị chấp hành sử dụng Mơ hình hóa hệ thống cần ðK; đơn giản hóa mơ hình cần thiết Phân tích mơ hình; xác định tính chất Quyết ñịnh tiêu chất lượng hệ Quyết ñịnh cấu trúc ñiều khiển Thiết kế ðK thỏa mãn tiêu CL ñặt ra, khơng, giảm bớt tiêu tổng qt hóa cấu trúc ðK Mô hệ thống ðK vừa nhận được, máy tính đối tượng thử nghiệm Lặp lại bước cần thiết Chọn phần cứng phần mềm thực ðK 10.Chỉnh ñịnh trực tuyến (on-line) ðK cần thiết Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện ... thuyết ðKTð Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-9 Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp ụ d Ví Hệ thống điều khiển lị phản ứng hạt nhân Sơ ñồ khối cấu trúc ??? Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-1 0 Các bước thiết... tốn tổng hợp (thiết kế) điều khiển Lý thuyết ðKTð Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện 2-5 Hệ thống điều khiển ðN 1.2 Hệ thống điều khiển vịng hở (open-loop) hệ thống mà tín hiệu vào u(t) khơng phụ thuộc vào tín... không gian trạng thái, ðK tối ưu, ðK số, ðK thích nghi, ðK bền vững, ðK mờ, … Bộ mơn ðKTð-Khoa ðiện 2-4 Hệ thống điều khiển u(t) Kích thích Tín hiệu vào ðTðK y(t) ðáp ứng Tín hiệu Tín hiệu y(t)