Điều khiển số (Digital control systems)

Điều khiển số Chương 1: Mô hình tín hiệu và hệ thống 1 . Cấu trúc cơ sở của hệ thống ĐK số 2. Mô hì h tí hiệ t ê iề ả h nh tín hiệu trên miền ảnh z 3. Mô hình hệ thống trên miền ảnh z Chương 2: Điều khiển có phản hồi đầu ra 1. Xét ổn định của hệ thống số 2. Thiết kế t ê iề thời i ấ ỉ liê t rên miền thời gi p ụ an xấp xỉ liên tục 3. Thiết kế trên miền thời gian gián đoạn 4. Một số dạng mở rộng 18 August 2015 GS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang 2Điề khiể ố u khiển số Chương 3: Điều khiển có phản hồi trạng thái 1. Ôn lại các kiến thức cơ sở 2. Mô hình trạng thái gián đoạn 3. Tính ĐK được QS được và các dạng chuẩn , QS được và các dạng chuẩn 4. Cấu trúc cơ bản của hệ thống ĐK số trên không gian trạng thái 5. Một số dạng mở rộng Chương 4: Thực hiện kỹ thuật hệ thống ĐK số 1. Ả ố nh hưởng của số hóa (lượng tử hóa) biên độ 2. Thiết kế hệ thống bằng máy tính (MATLAB) 3. Thiết kế hệ thống vi điều khiển

Điều ề khiển ể số ố (Digit l Control ((Digital C t l Systems) Sy t ) Phần A: Môn học ọ truyền y đạt kiến thức pphục ụ vụụ pphân tích thiết tích, ế kếế hệ thống ố điều ề khiển ể tự động sử d dụng vii xử lý (P, ( P C, C DSP) DSP) Phầ A bao Phần b gồm nội ội dung d thuộc h ộ chương h trình dành cho Đại học học ọ ((Version 8, 8, 2/2015)) Mã số: ố EE4435 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Điều ề khiển ể số ố Chương 1: Mơ hình tín hiệu hệ thống ố Cấu trúc sở hệ thống ĐK số Mơ hình hì h tín tí hiệu hiệệ t ê miền iề ảnh ả hz Mơơ hình hì h hệ thống hố ê miền iề ảnh ả hz Chương 2: Điều ề khiển ể có phản hồi đầu ầ Xét ổn định hệ thống g số Thiết kế t ê miền iề thời g gian i xấp ấp xỉỉ liên liê tục tụ Thiết hiế kế miền iề thời h i gian i gián i đoạn đ Một sốố dạng mở rộng 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Điề khiể Điều khiển số ố Chương 3: Điều khiển có phản hồi trạng thái Ơn lại kiến thức sở Mơ hình trạng thái gián đoạn Tính ĐK được, QS dạng chuẩn Cấu trúc hệ thống ĐK số không gian trạng thái Một sốố dạng mở rộng Chương 4: Thực kỹ thuật hệ thống ố ĐK sốố Ảnh Ả hưởng sốố hóa (lượng tử hóa) biên độ Thiết ế kếế hệ thống ố ằ máy tính (MATLAB) Thiết ế kếế hệ thống ố vi điều ề khiển ể 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Điề khiể Điều khiển số ố Tài liệu tham khảo: [1] Kannan M Moudgalya: Digital Control John Wiley & Sons, Ltd, 2007 [2] Franklin F kli G.F., GF P Powell ll J.D., JD W Workman k M.L.: M L Digital Di it l Control C t l off Dynamic D i Systems y Addison ddi Wesley, l y, 2ndd Edition, di i , 1994 [3] Isermann R.: R : Digitale Regelsysteme Regelsysteme Bd Bd I und II II, Springer Springer-Verlag, Verlag 2 A fl Auflage, 1987-1988 1987 1988 [4] Föllinger O O.:: Regelungstechnik Regelungstechnik Hüthig Buch Verlag, Verlag 6 Auflage, Auflage 1990 [5] Quang Q N Ng.Ph.: Ph MATLAB & Si Simulink li k dành dà h cho h kỹ sư điề điều khiển khiể tự động độ NXB Khoa học ọ & Kỹỹ thuật, ậ , 2004 Chú ý: Giáo trình sử dụng đểể dậy lớp đại học với thời l ợ g TC, lượng TC, bao b gồm gồ lý ý th thuyết yết vàà víí dụ dụ Với lớp lớp TC, TC, dậy giống ố lớp TC có thêm tập tập 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Mơ hình hì h tín í hiệu hiệ ệ hệ ệ thống hố g 1 Cấ 1.1 Cấu ttrúc ú sở ủ hệệ thố thốngg ĐK số ố Khâu Điều ề chỉnh: Pt P S Saii phân phâ pm uk -m +  + p1uk -1 + p0uk = q0 ek + q1ek -1 +  + qn ek -n Q ( z -1 ) q0 + q1 z-1 +  + qn z-n GÐC ( z ) = = -1 -m p0 + p1 z +  + pm z P ( z -1 ) 18 August 2015 Hàm truyền đạt miền ảnh z GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Mô hình tín hiệu hệ thống 1 Cấu 1.1 ấ trúc sở hệ thống ố ĐK sốố • Khâu Khâ ĐC: ĐC sử ddụng vii xử lý (microprocessor: ( i mP), P) vi điều đ ề khiển kh ể (microcontroller: ( i ll mC) C) h ặ vi xử lý tín hiệu (digital signal processor: DSP) • Khâu Khâ DAC: không g tồn ộ cách tường g minh, i h, màà ẩn ẩ d ới dạng g thiết bịị cóó chức ă g DA DA Ví ddụ: ụ khâu khâ điề điều chế hế vector t điệ điện ệ áápp ((khi điều điề khiể digital khiển digit l động độ ộ g ba b pha) ph ) • Khâu ADC: thường sử dụng đo đạc giá trị thực đại lượng (ví dụ: đo dòng) dòng) Đơi tồn dạng khác như: đo tốc ố độ quay ằ IE 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Mơ hình tín hiệu hệ thống 1 Cấu 1.1 ấ trúc sở hệ thống ố ĐK sốố Khâu ADC t ì h trích trình t í h mẫu ẫ đo đ Sau trích mẫu (lý tưởng) ADC ta thu chuỗi giá iá trị t ị số: ố Để khả khảo sát át tín tí hiệu hiệ gián iá đoạn đ ¥ * bằ cơng cụ Laplace L l (hay (h u (t ) = å éëu (kT ) d (t - kT )ùû k=0 pphân tích phổ), p ổ) đồng g thời tạo ¥ ệ mô tả hỗn hợp ợp với éu (k )ù = éu (0) , u (1) , u (2) , ù hay điều kiện = u (t ) å d (t - kT ) ë û ë û khâu liên tục, tục ta nhân chuỗi với k =0 [uk ] = [u0 , u1 , u2 , ] hàm (t) thu dãy xung: 18 August 2015 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Mơ hình tín hiệu hệ thống 1 Cấu 1.1 ấ trúc sở hệ thống ố ĐK sốố Khâu DAC trình l lưu giữ iữ (nhớ) ( hớ) xuất ất Mơ hình tín hiệu có dạng bậc thang miền thời gian: ¥ u (t ) = å uk {1(t - kT ) -1 éët - (k + 1)T ûù} k =0 Ch ể sang miền Chuyển iề ảnh ả h Laplace: L l 18 August 2015 1- e-sT U (s) = s ¥ å uk e-skT k =0 k= Từ thu h đđược hà hàm truyền ề đạt đ khâu kh ggiữ chậm: U ( s ) 1- e-sT GH ( s ) = * = s U (s) GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Mơ hình hì h tín tí hiệu hiệ hệ thống thố Mô hình tín hiệu 1.2 ệ miền ảnh z Chuyển phương trình mơ tả dãy xung u*(t) sang miền ảnh Laplace: ¥ ¥ u (t ) = å éëu (kT ) d (t - kT )ùû  U ( s ) = å éêuk e-skT ùú ë û * * k =0 Thay: y * ợ U (s) z = e sT ta thu được: e ¥ sT =z k =0 = U ( z ) = å éêuk z -k ùú ë û k =0 Ví dụ: Một tín hiệu gián đoạn thời gian cho trước ìï0 uk = ïí k ïïa ỵ k