Homework Assignments - Trinh Sy Dong Bai11 Bo dk PID tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớ...
Lý thuyết Điều khiển tự động Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phânvi phân (PID) ThS Đỗ Tú Anh Bộ môn Điều khiển tự động Khoa Điện, Trường ĐHBK HN 11-1 Sơ lược điều khiển PID Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động Bộ điều khiển PID HSKĐ tỷ lệ HSKĐ tích phân Bộ điều khiển PID HSKĐ vi phân PID Proportional-Intergral-Derivative Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-2 Sơ lược điều khiển PID (tiếp) Hằng số thời gian vi phân Nhận xét Hằng số thời gian tích phân • Có điểm cực nằm gốc tọa độ • Có hai điểm khơng với vị trí phụ thuộc vào Kp, Ti , Td Nhiệm vụ Lựa chọn (chỉnh định) tham số Kp, Ti, Td để hệ thống đạt chất lượng mong muốn (tốt có thể) Các điều khiển họ PID Bộ điều khiển P, I, PI, PD, PID Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-3 Sơ lược điều khiển PID (tiếp) Ví dụ hệ thống điều khiển robot hàn Bộ đk I Điều kiên ổn định < K < 84 Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-4 Sơ lược điều khiển PID (tiếp) Ví dụ hệ thống điều khiển độ dày trình cán kim loại Bộ đk P Khơng có giá trị K để hệ ổn định Hệ ổn định với K > Bộ đk PD Việc lựa chọn điều khiển phụ thuộc vào mơ hình tốn học đối tượng u cầu chất lượng đặt cho hệ thống Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-5 Bộ điều khiển tỷ lệ P Gc ( s ) = K p Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với giá trị tức thời sai lệch e(t) Ưu điểm luật tỷ lệ Do tính tác động nhanh tức thời nên cải thiện tốc độ đáp ứng hệ thống Nhược điểm • Khơng bảo đảm sai lệch e(t) tiến tới • Hệ nhạy cảm với ảnh hưởng nhiễu đo Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-6 Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân PI Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với tích lũy sai lệch e(t) Ưu điểm luật tích phân Cho phép triệt tiêu sai lệch tĩnh Nhược điểm • Bơ đk túy tích phân đáp ứng chậm so với thay đổi e(t) • Hệ ổn định Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-7 Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân PI (tiếp) V ụ d í Gp = s ( s + 1) Thay đổi Kp Ki sau ( K p )1 > ( K p ) > ( K p )3 , ( K i )1 > ( K i ) > ( K i )3 Giảm Kpvà Ki làm giảm dao động hệ ổn định Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-8 Bộ điều khiển tỷ lệ-vi phân PD Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với thay đổi sai lệch e(t) Ưu điểm luật vi phân • Do đoán trước chiều hướng tốc độ thay đổi sai lệch đưa phản ứng thích hợp nên làm tăng tốc độ đáp ứng hệ • Hệ ổn định Nhược điểm Lý thuyết ĐKTĐ Quá nhạy cảm với nhiễu đo Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-9 Bộ Đồ điều Tiêu thị khiển Bode chuẩn tỷcủa lệ-vi Nyquist khâu phân bất (tiếp) PD kỳ(tiếp) V ụ d í Gp = s ( s + 1) Xét hai trường hợp • Sử dụng điều khiển P • Sử dụng điều khiển PD Thành phần vi phân làm giảm độ điều chỉnh giảm dao động Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-10 Bộ điều Đồkhiển Tiêu thị Bode chuẩn tỷ lệ-tích Nyquist khâu phân-vi bất (tiếp) phân kỳ PID Điểm không: s =−1/ a s =−1/ b Điểm cực: s=0 Ưu điểm Kết hợp ưu điểm đk PI PD Bài toán thiết kế đk PID Xác định tham số Kp, Ti, Td cho hệ thống đạt chất lượng mong muốn: t/g tăng t/g xác lâp ngắn, độ điều chỉnh nhỏ, sai lệch tĩnh 0, … Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-11 Bộ điều khiển PID (tiếp) Ảnh hưởng tham số PID tới chất lượng điều khiển Chỉ tiêu chất lượng Thay đổi tham số Tăng Kp Giảm Ti Tăng Td giảm giảm giảm Thời gian độ thay đổi giảm giảm Độ điều chỉnh tăng tăng giảm Hệ số tắt dần thay đổi tăng giảm Sai lệch tĩnh giảm triệt tiêu thay đổi Tín hiệu điều khiển tăng tăng tăng Độ dự trữ ổn định giảm giảm tăng Bền vững với nhiễu đo giảm thay đổi giảm Thời gian đáp ứng Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-12 Bộ điều khiển PID (tiếp) Biểu đồ lựa chọn thành phần điều khiển PID Khơng Có cần thiết sai lệch tĩnh tín hiệu vào bước nhảy 0? Có Khơng Tín hiệu phản hồi chịu nhiều ảnh hưởng nhiễu đo? Có Khơng Có yêu cầu độ điều chỉnh nhỏ với thời gian xác lập ngắn? Có Chọn đk PI Lý thuyết ĐKTĐ Chọn đk PID Chọn đk P Bộ mơn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-13 Hiện thực hóa điều khiển PID Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 11-14 Hiện thực hóa điều khiển PID (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện ... Chọn đk PID Chọn đk P Bộ mơn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 1-1 3 Hiện thực hóa điều khiển PID Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 1-1 4 Hiện thực hóa điều khiển PID (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện...1 1-1 Sơ lược điều khiển PID Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động Bộ điều khiển PID HSKĐ tỷ lệ HSKĐ tích phân Bộ điều khiển PID HSKĐ vi phân PID Proportional-Intergral-Derivative Lý... chỉnh giảm dao động Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 1-1 0 Bộ điều Đồkhiển Tiêu thị Bode chuẩn tỷ lệ-tích Nyquist khâu phân-vi bất (tiếp) phân kỳ PID Điểm không: s =−1/ a s =−1/ b Điểm cực: