Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điệnXây dựng các bộ điều khiển truyền thống dùng cho các hệ thống truyền động điện
L IM U T thu n t t o nh ng thi t b ng nh m m ms cl c a c i v t ch t cho xã h i Nh ng thi t b u n t ng ngày hoàn thi n theo th i gian, theo s hi u bi t nhu c u c th u u i Nh ng h i phát minh nh ng h th u ph Alexandra, Ai C ng h c Ktesibios c công nguyên hay thi t b u thành u n v n t c (flyball governor) James Watt phát minh vào cu i th k 18 Nhu c u s d ng h th u n t v u n t ng h th ng c bi t phát tri n m ng phát minh m i n t , công ngh bán d n cơng ngh máy vi tính th k 20.Nh ng h th u n t ng có nhi u lo i khác ph thu c vào cách phân lo i N u phân lo i theo cách th c v n hành chuy ng có th phân chia thành h th ng c (mechanical systems), h th ng th y l c h c (hydraulic systems), h th h th n t (electric and electronic systems), h th k t h p gi a lo i Nh ng h th bi nh ng h th u n t ng ngày ph n t N u phân chia nh ng h th ng n t theo lo i tín hi u, có h th t c (analogue control systems) h th system) hay g i h th u n u n tín hi u liên u n s (digital control u n b ng máy tính(computer-based control systems) Xu th chung xu t hi n nhi u h th ng u n b ng máy tính Lý thuy u n hi i, công ngh thông tin (ph n c ng, ph n m m, k thu t m ng, k thu t giao di n k thu t không dây) công ngh bán d n công ngh t o h th ng chip kh trình (programmable system on a nh ng m i vi c thi t k h th ng dùng cho công nghi d u n t i s ng hàng ngày H th ng v tinh ng toàn c u GNSS (Global Navigation Satellite System) v i v tinh vi n thông (Telecommunication Satellites) ngày mang l i nhi u ng d ng thi t th c vi c phát tri n h th nhi c khác n c s xác cao n t cơng nghi th y giáo b p H i Phịng, nt ng công nghi nghiên c u th c hi n ng b dùng cho h th ng truy n t tay vào u n truy n th ng c Hoàn tài g m nh ng n i dung sau: Các b th ng truy ng dùng ng d n t n tình c a GS.TSKH Thân Ng c ng b ng d u n t u n dùng h th ng t ng Các m ch khu i thu t toán Xây d ng b u n truy n th ng dùng cho h n t sinh viên m i b t tay vào vi c nghiên c u nên em không tránh kh av em r t mong s thông c m b qua c a th y v nh ng sai sót c a em b n thi t k em mong mu n nh th y cô b c s ch b o góp ý c a cho em h c h i rút kinh nghi m v sau CÁC B U KHI N DÙNG TRONG H TH NG T NG 1.1 KHÁI NI M M tb u n vi tích phân t l (b ph n h u n (b h th u n PID) m u n) t u n công nghi p ph bi n nh t s b c s d ng r ng rãi b u c s d ng u n ph n h i M t b u n PID tính tốn m t giá tr "sai s " hi u s gi a giá tr tr t mong mu n B u ch nh giá tr bi i giá u n s th c hi n gi m t u n v trình, b u vào Trong t u n PID b b ng cách ng h p khơng có ki n th c u n t t nh t Tuy nhiên, c k t qu t t nh t, thông s PID s d ng tính tốn ph i u ch nh theo tính ch t c a h th ng-trong ki nhau, thông s ph i ph thu c thù c a h th ng Gi i thu t tính tốn b u n PID bao g m thông s riêng bi t, cg u n ba khâu: giá tr t l , tích phân u n gi ng o hàm, vi t t t P, I, D Giá tr t l t i, giá tr ng c a sai s hi n ng c a t ng sai s kh , giá tr ng c a t bi i sai s T ng ch p c a ba tác u ch nh q trình thơng qua m t ph n t v trí c u u n hay b ngu n c a ph n t gia nhi t Nh v y, nh ng giá tr có th làm sáng t v quan h th i gian: P ph thu c vào sai s hi n t i, I ph thu kh , D d , d a vào t B b c ab i hi n t i u ch nh h ng s gi i thu t c a b u n có th dùng nh ng thi t k có yêu c u n có th c mơ t id u n PID c bi nh y sai s c a b ng u n, giá tr mà b th tính t c u n v t l t giá tr ng c a gi i thu u ng c a h mb o nh cho h th ng Vài ng d ng có th yêu c u ch s d ng m t ho c hai khâu tùy theo h th c b ng cách thi mong mu n v M t b il ic u n PID s P ho c I n u v ng m ng vi phân nh c g i b nhi 1.2 B u n PI, PD, ng b khuy t B u n PI ph bi n, i v i nhi ng, trái l i n u thi u giá tr tích phân có th n h th Chú ý: Do s u không ng c c giá tr mong mu n c lý thuy t ng d t tên cho bi u n, c s d ng U KHI N P 1.2.1 Hàm truy n M t d ng c a m ch s c g i b u n t l a bao g m thành ph n t l có d ng sau : Hàm truy n c a b 1.2.2 u n P có d ng: u Ch nh P Tín hi u u n quy lu t t l X=K p e(1.3) c hình thành theo cơng th c: Trong khu ch Kp h s khu ch i c a quy lu t Theo tính ch t c a khâu i (hay khâu t l ) ta th y tín hi u c a khâu luôn trùng pha v i tín hi u vào u nói lên m c a khâu khu ch i có ng nhanh Vì v y, cơng nghi p, quy lu t t l làm vi c n m i i v i ng Tuy nhiên, it giá tr sai l ch ng c h th ng ph i c a h th ng s m nh v i b n c a khâu t l s d ng u n t n t i sai l ch h s khu ch i lên có th làm h th ng m t n Trong công nghi p, quy lu t t l cho phép t n t i sai l ch tác ng gi m sai l ch gi tính dao ng nh c dùng cho nh ng h th ng quy lu t t l ng c hình thành theo bi u th c: m làm vi c c a h th gi cho tín hi l u i xung quanh giá tr xu t hi n sai i mô t u n v i h s Kp khác u n v i h s P khác Hình 1.1: H s KP cao sai s xác l Quy Lu u n u n l n u Ch nh P Gi s toán u n t i tín hi tt c r = 1000 vịng/phút, Kp = 15 Ta th kh o sát xem s bi n thiên c a tín hi u c a b u n theo th i gian s Gi thi t t i th hi u sai l ch s e = r m t = tín hi u c a h th ng y = u c a b u n u = Kp 15 x1000 = 1500 Tín hi u s c n u u vào c u c a b Trong m t s t ng nb u gi m ng h p, quán tính c a h th ng, sai l ch e = ng v i giá tr t c c n ti p t Khi t t t chi t tín hi u c a b ng th i quán tính c a h m d n làm cho t u o gi m nhanh Khi t gi m xu it n l i l t tín hi u u c a b l i quán tính nh Sau m t vài chu k m t giá tr u t nh thu c vào tham s c a h th ng a Sai l i v i quy lu t e = tín hi u ch nh P, t c ng v i t u ng b kéo gi m xu ng Vì v y, mu n u ln có m t sai l ch gi a tín hi e ph t tín hi i u th c t c a tín hi u u n Trong ví d trên, gi s sau vịng/phút sai l c ab nh t e = 1000 t 970 970 = 30 vịng/phút tín hi u u n s u = Kpe = 15 x 30 = 450 b Gi m sai l N p lên 150 ch ng h n sai l t o m t tín hi u n b trì m p Tuy nhiên, n u Kp c n b ng có th có th làm gi n h có th b l n gi c sai l ng, không n nh 1.3.B U KHI N PI 1.3.1.Khái ni m M t d ng c a m ch ch c g i b u n t l -tích phân (proportional- a bao g m hai thành ph n, t l tích phân, có d Hàm truy n c a b u n PI có d ng: iv ib u n PD, s d ng m ch bù có hàm truy n GPI(s) này, có th u ch u ch nh ng c a m ng c a h th ng b i hai tham s KP KI Chúng ta có th s d ng m ch ch b u n n t c a m ch ph hàm truy n c a m ch ch c a m ch ch làm c ch n ch r t l n m c c g n b ng không Hàm truy n x px ng c a hàm truy n c a b u n PI Hình 1.2: M ch c a khâu hi u ch nh PI M ch s cs d c d tr t o m t góc s m pha, nh n cho h th ng Vi c s d ng m ch s m pha có th bi u di c m t ph i qu tích nghi m c có ch ch m pha, m c dù ng làm gi m tính nh c a h th cung c p s suy gi m nh m làm gi m sai s 1.3.2 cs d tr ng thái xác l p c a h th ng u ch nh PI h th ng v ng nhanh, v a tri c sai l sai l ch gi a giá tr mong mu n so v i giá tr th c t h th ng tr ng thái xác l t o i ta k t h p quy lu t t l v i quy lu quy lu t t l - tích phân Tín hi u - Kp h s khu nh theo công th c: i Hàm truy n c a quy lu t t l tích phân có d ng: c tính pha t n : Tínhi u ch m pha so v i tín hi u vào m t góc kho ng t n ph thu c vào tham s Kp, Ti t n s tín hi u vào Rõ ràng, v t ng quy lu t PI ch tt l i mô t c a h th u n t ng s d ng quy lu t PI v i tham s Kp Ti khác c a h th Hình 1.3: - u n s d ng quy lu t PI ng ng v i Kp nh Ti l th u n nh nên h ng - ng ng v i Kp nh Ti nh u l n thiên v quy lu t tích phân nên h th i ng ch ng v i t n s nh không t n t i sai l - ng mơ t q trình Kp l n Ti l il u n quy lu t t l nên h th ng v i t n s l n t n t i sai l - ng v Tác u n Kp l n Ti nh u n r t l u ng m nh, th i gian u n kéo dài khơng có sai l - p Ti thích h p v i u n Trong th c t , quy lu c ch thành ph u c s d ng r ng cho h u h t q trình cơng ngh Tuy nhiên, có ng c a quy lu t b ch y, n i ng có nhi ng liên t c mà h th xác cao quy lu u n l c 1.3.3 Qui lu u ch nh PI Quy lu u ch ng nhanh Tín hi n ph thu c tr c ti p vào sai l ch gi a tín hi nhiên, sai l ch b ng tín hi l ch u t tín hi u th c Tuy u t nên t n t i sai V y làm th tri t tiêu sai l Câu tr l i ph u n c b ng gi nguyên giá tr Gi s t i th T i th n sai l ch u m k = , ui,0 = m k=1 ui,1= Kie1; uio = Kie1 u n ki u P T i th m ti p theo ui,2 = Kie2 + ui,1 c n l n sau b ng tín hi u n y tín hi l i s v i tích gi a h s tích phân sai l ch làm cho sai l n u c âm) gi m d n (h nh) Gi s t i th m k = n sai l ch ek (r i ui,n+1 ui,n V i,k s Gi thi t t i th = ui,n - i n a ek = u n t vòng/phút, gi s i,n it t r = 1000 ta th y: m t = ui,0= th m t = 1mà y1 = 200 e1 = r - y1 = 1000 - 200 = 800 tín hi u c a b u n s ui,1 = Kie1+ ui,0 = 0.25 800 + = 200 Tín hi u s u y c a ti p t u vào c neb ng c u gi m u n làm -s^3 + s^2 - 15 s + 15 s^3 + s^2 + 15 s + 15 >> Wdt=tf(1,[T 1])*Wtre Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 -20 s^4 + 121 s^3 + 306 s^2 + 315 s + 15 V i lu t P, PI, PID ta có thơng s Kp, Ti, Td khác c Lu t PID: Hàm truy n c a b u n PID: >> T=20;L=T*0.1; >> [num,den]=pade(L,3); >> Wtre=tf(num,den) Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 s^3 + s^2 + 15 s + 15 >> Wdt=tf(1,[L 1])*Wtre Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 s^4 + 13 s^3 + 36 s^2 + 45 s + 15 >> Kp=1.2*T/L; >> Ti=2*L; >> Td=0.5*L; >> Kd=Kp*Td; >> Ki=Kp/Ti; >> Wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> Who=Wpid*Wdt; >> Wkin=feedback(Who,1) Transfer function: 12 s^5 - 60 s^4 + 111 s^3 - 18 s^2 - 135 s - 45 10 s^5 - 73 s^4 + 75 s^3 - 63 s^2 - 150 s - 45 >> pzmap(Wkin) >> step(Wkin) >> nyquist(Who) >> [p,z]=pzmap(Wkin) p= 6.3349 0.967 + 1.4460i 0.9673 - 1.4460i -0.5000 -0.469 z= 1.8389 + 1.7544i 1.8389 - 1.7544i 2.3222 -0.5000 -0.5000 Sau ch c k t qu sau: c a h th ng: c a h th ng Hình 3.10: th mc Hình 3.11 th c tính t n: m khơng mc m khơng c tính t n Hình 3.12 3.3.3.Nh n xét V i thông s uc ab u n PID tính theo cơng th c th c nghi m c a Ziegler-Nichols h th ng khơng c c n m bên ph i tr c Ch h th ng nh T n t không t t d n theo th i gian nh v i ch ng t t nh t: >> Kp=0.16;Kd=0.16;Ki=0.13; >> Wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> Who=Wpid*Wdt; >> Wkin=feedback(Who,1) Transfer function: -0.16 s^5 + 0.8 s^4 - 1.57 s^3 + 0.78 s^2 + 0.45 s + 1.95 -1.84 s^5 + 13.8 s^4 + 34.43 s^3 + 45.78 s^2 + 15.45 s + 1.95 >> step(Wkin) >> pzmap(Wkin) m >> nyquist(Who) >> [p,z]=pzmap(Wkin) p= -4.4659 -1.3086 + 1.5164i -1.3086 - 1.5164i -0.2084 + 0.1254i -0.2084 - 0.1254i z= 1.8389 + 1.7544i 1.8389 - 1.7544i 2.3222 -0.5000 + 0.7500i -0.5000 - 0.7500i K t qu : th Hình 3.13: : th th mc m khơng: Hình 3.14 th Hình 3.15 c tính t n mc Ta th y r ng: - Th - : tqd= 18.1s u ch m khơng - c tính t m Nyquist H th ng m t h n nh K t lu n: Các tham s t ab u n PID ng v hàm truy n: Kp =1.0935 Ki = 0.0731 Kd =-0.3411 V i tham s t th t ch ng t t nh t t 3.4 XÂY D NG B 3.4.1 U CH NH nguyên lý n áp 24v chi u qua j35 h n cho ph n áp xu ng vcc12v , ng l n áp 12v acqua b c u diode , qua t C40 C41 l c m n áp , qua b c p ngu n cho b khu n áp LM7912 , LM7812 , t b i thu n áp 12v mv n áp Vcc12 qua R54 h áp xu ng 5vcc , qua bi n tr t mong mu n , tín hi tín hi u ph n h i , qua khu u ch nh n âm b khu i thu i , Khi có u n vi tích phân t l B u n vi tích phân t l n tr t c xây d ng b ng tín hi tsao cho tín hi u có d ng : thành ph n P , I, D n i ti p v i chân l c ghép riêng bi t , m i thành ph t j27 , j28 , j29 n có th khu c ghép ng nhu c u u ch i qua l n , ti p t Chân VCON t ng vào b u n m cho mosfet kênh N , xung xung vuông T mong mu u ch nh t u ch nh góc m cho mosfet kênh N u song song nh m tránh dòng v ngu n J31 l y tín hi u t b phân t c ph n h i v , tín hi u âm , tín hi u + Tín hi n tr tr v b FEED BACK , lúc tín hi u t tín hi u ph n h c so sánh v i , n u tín hi u so sánh có sai l ch = khơng c u ch nh sai l ch , n u có sai l ch c bi n tr t u ch nh 3.4.2 M ch PID th c t Hình 3.16 Ph n c p ngu n 12v 24v ac : Hình 3.17 :Bo M u Khi n Hình 3.17 : M u n PID th c t Hình 3.18 H T-D g m b phát t u 24v Hình 3.19 : M ch th c t K t lu n: Vì kh n ng cịn h n ch nên em th c hi n m t m ch i n v i i n áp t u vào có th i u ch nh t n 5V K T LU N t c nh Xây d ng b truy tài u n truy n th ng có kh n l thuy th ng c, t th ng vào ho ch t o thành cơng t thí nghi m th c t v h truy n n m t chi nh ng v n c sau: Tìm hi u b u n h th ng t Tìm hi u b khu Xây d ng b th ng truy ng i thu t toán u n truy n th ng có kh h n V i v n ki n th c h n h p c a b n thân, c ng thêm ngu n tài li u có nh ng h n ch nh Em r t mong nh án không tránh kh i nh ng thi u sót c ý ki phía th y giáo b mơn b án c hoàn thi Em xin chân thành c ng l i nh n xét t ng nghi TÀI LI U THAM KH O Bùi Qu c Khánh truy n Nguy n n, Nhà xu t b n Khoa h GS.TSKH Thân Ng c Hoàn ng h th ng Truy Nguy n Th Hi t TS Nguy n Ti u n t n, Nhà xu t b n Khoa h GS.TSKH Thân Ng t n, Nhà xu t b n Xây D ng su t Lý thuy t thi t k Nguy n Th Công n t công ng d ng, Nhà xu t b n Khoa h Nguy n Xuân Phú - Nguy n Phùng Quang t ng (1996), Khí c s a ch a, Nhà xu t b n Khoa h n-K t c u s d ng thu t Andreas Dittric, Truy minh, Nhà xu t b n Khoa h Ph Tr n thông t i ( 2005),Khí C n, Nhà xu t b n Khoa h thu t ThS Pham Thanh Huy n Vi t Hà, Linh ki nt b n, Nhà xu t b n Thông tin truy n thông Tr nh, Tính tốn thi t k thi t b xu tb n Giáo d c 10 Website www.ebook.edu.vn 11 Website www.xbook.com.vn 12 Website tailieu.vn n t công su t, Nhá ... m vào m c thi t l p b ng cách thêm m t m ch khu u vào c a m ch khu i không ng tr vào : XÂY D NG CÁC B U KHI N TRUY N TH NG DÙNG CHO CÁC H TH NG TRUY 3.1.B N U CH NH DÙNG THU T TOÁN P 3.1.1.Yêu... b dùng cho h th ng truy n t tay vào u n truy n th ng c Hoàn tài g m nh ng n i dung sau: Các b th ng truy ng dùng ng d n t n tình c a GS.TSKH Thân Ng c ng b ng d u n t u n dùng h th ng t ng Các. .. ti p âm cho có th t ng tr l u ra, t ng tr u vào u Các m ch khu nhi u thi t b i thu t tốn có nh ng ng d ng tr i r ng r t n t th i t thi t b nghi p khoa h c Các m ch khu giá bán r t r Các thi