DO AN MON HOC LY THUYET DIEU KHIEN TU DONG

Đồ án môn Lý thuyết điều khiển tự động, giảng viên hướng dẫn cô Nguyễn Thị Kim Chung, cô Hương Sen, trường Đại học Điện Lực, Khóa D10 chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Đồ án môn Lý thuyết điều khiển tự động, giảng viên hướng dẫn cô Nguyễn Thị Kim Chung, cô Hương Sen, trường Đại học Điện Lực, Khóa D10 chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG Hà Nội 2017 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Sinh viên thực hiện: Mai Xuân Tâm Giáo viên hướng dẫn: Lê Thị Kim Chung Lớp: D10 CNTĐ1 Chuyên ngành: Công nghệ tự động ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG LỜI MỞ ĐẦU Ngày ngành tự động hóa trở thành đề thiết yếu ngành công nghiệp Để thiết kế mơ hình tự động hóa nhà máy cơng nghiệp người thiết kế cần nắm kiến thức Lý thuyết điều khiển tự động hóa, mơn ngành cơng nghệ tự động hóa Một kỹ mà người học phải có sau học xong mơn phải nhận dạng ổn định mơ hình Trong đồ án này, chúng em biết cách xác định hàm truyền đạt, xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống khảo sát đặc tính đánh giá chất lượng điều khiển PID để nâng cao chất lượng đầu hệ thống Trong trình thực đồ án, chúng em nhận hướng dẫn giúp đỡ thầy cô đặc biệt cô Lê Thị Kim Chung, với kiến thức hiểu biết nhiều hạn chế nhiều khiếm khuyết, chúng em mong nhận góp ý, bổ sung thầy để đồ án chúng em hoàn thiện hơn, giúp chúng em có kiến thức vững để học tập nghiên cứu sâu ngành công nghệ tự động hóa Chúng em xin chân thành cảm ơn! SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ĐỀ TÀI PHẦN I: HÀM TRUYỀN ĐẠT CỦA HỆ THỐNG Hàm truyền đạt đặc tính động học 1.1 Định nghĩa 1.2 Đặc tính động học hệ thống 1.3 Sơ đồ dòng tín hiệu Graph Ứng dụng Matlab PHẦN II: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 10 Biểu đồ Bode 10 1.1 Lệnh BODE .11 1.2 Đánh giá hệ thống với k1= k2= .13 1.3 Đánh giá hệ thống với k1= 0,1 k2= 0,04 .15 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số .17 2.1 Lệnh RLOCUS 18 2.2 Với k1= Xác định k2 theo quỹ đạo nghiệm số .19 Bộ điều khiển vượt trước – Bộ điều khiển dự báo Smith 23 3.1 Xác định thông số điều khiển dự báo Smith 25 3.2 Đánh giá so sánh điều khiển dự báo Smith .27 TỔNG KẾT VÀ NHẬN XÉT 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG ĐỀ TÀI Hệ điều chỉnh nồng độ dung dịch có sơ đồ graph tín hiệu (HV) Biết G(s)  K , điều chỉnh PI: Gc ( s )  K1  , thời gian trễ T=1.5 sec 5s  s Sơ đồ Graph tín hiệu YÊU CẦU a b c d Vẽ biểu đồ Bode với K1=K2=1 đánh giá hệ Với K1=0.1 K2=0.04 theo đồ thị Bode đánh giá hệ Với K1=0 Theo phương pháp quỹ đạo nghiệm số xác định K2 để hệ ổn định Chọn điều chỉnh vượt trước so sánh với ý b SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG PHẦN I: HÀM TRUYỀN ĐẠT CỦA HỆ THỐNG Hàm truyền đạt đặc tính động học 1.1 Định nghĩa Cho hệ thống hình vẽ: r(t) Hệ thống Tín hiệu vào c(t) Tín hiệu Quan hệ tín hiệu vào tín hiệu hệ thống tuyến tính mơ tả phương trình vi phân hệ số hằng: a0 d n c(t ) d n 1c(t ) d 1c(t ) d m r (t ) d m 1r (t ) d 1r (t )  a   a  a c ( t )  b  b   b  bm r (t ) n 1 n m 1 dt n dt n 1 dt dt m dt m 1 dt1 Trong đó: ( i  0, n ) { : thông số hệ thống ; m ≤ n ; bj ( j  0, m ) a0 ≠ 0, b0 ≠ 0; n bậc hệ thống Giả sử điều kiện đầu 0, biến đổi Laplace vế ta được: (a0 s n  a1s n1   an1s  an )C (s)  (b0 s m  b1s m1   bm1s  bn ) R(s) C ( s) b0 s m  b1s m1   bm1s  bn   R( s) a0 s n  a1s n 1   an 1s  an Đặt: C ( s) b0 s m  b1s m1   bm1s  bn G( s)   R( s) a0 s n  a1s n 1   an 1s  an SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG G(s) gọi hàm truyền đạt hệ thống Định nghĩa: Hàm truyền đạt hệ thống tỷ số biến đổi Laplace tín hiệu biến đổi Laplace tín hiệu vào điều kiện đầu  Phép biến đổi Laplace: Cho f(t) hàm xác định với t ≥ 0, biến đổi Laplace f(t) là:  F(s) = L { f(t) } =  f (t ).e st dt Trong : s biến phức ( biến Laplace ), s    j L toán tử biến đổi Laplace F(s) ảnh f(t) qua phép biến đổi Laplace 1.2 Đặc tính động học hệ thống Đặc tính động học hệ thống mơ tă thay đổi tín hiệu đầu hệ thống theo thời gian có tác động đầu vào Để khảo sát tính động hệ thống tín hiệu vào thường chọn tín hiệu hàm xung đơn vị, hàm nấc đơn vị hay hàm điều hoà Tuỳ theo dạng tín hiệu vào thử mà đặc tính động học thu đặc tính thời gian hay đặc tính tần số 1.2.1 Đặc tính thời gian Đặc tính thời gian hệ thống mơ tả thay đổi tín hiệu đầu hệ thống tín hiệu vào hàm xung đơn vị hay hàm nấc đơn vị Đáp ứng xung đáp ứng hệ thống tín hiệu vào hàm xung đơn vị (hay gọi hàm trọng lượng g(t) hệ thống) c(t) = L-1{C(s)} SVTH: MAI XUÂN TÂM = L-1 {G(s)} = g(t) ( Do R(s)=1 ) ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Đáp ứng nấc đáp ứng hệ thống tín hiệu vào hàm nấc đơn vị (hay goi hàm độ h(t) hệ thống) t c(t) = L -1 {C(s)} = L -1 G (s) { }= s  g ( )d = h(t) s ( Do R(s) = ) 1.2.2 Đặc tính tần số Đặc tính tần số hệ thống tuyến tính liên tục mơ tả quan hệ tín hiệu tín hiệu vào hệ thống trạng thái xác lập thay đổi tần số tín hiệu dao động điều hoà tác động đầu vào hệ thống Như đặc tính tần số hệ thống tỉ số tín hiệu trạng thái xác lập tín hiệu vào hình sin: Đặc tính tần số = C ( jw) R ( jw) Để biểu diễn đặc tính tần số cách trực quan, ta dùng đồ thị Có hai dạng đồ thị thường sử dụng biểu đồ Bode biểu đồ Nyquist 1.3 Sơ đồ dòng tín hiệu Graph 1.3.1 Định nghĩa Sơ đồ khối Sơ đồ dòng tín hiệu  Sơ đồ dòng tín hiệu mạng gồm nút nhánh: - Nút: điểm biểu diễn biến hay tín hiệu hệ thống - Nhánh: đường nối trực tiếp nút, nhánh có ghi mũi tên chiều truyền tín hiệu có ghi hàm truyền cho biết mối quan hệ tín hiệu nút - Nút nguồn: nút có nhánh hướng - Nút đích: nút có nhánh hướng vào - Nút hỗn hợp: nút có nhánh nhánh vào SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG - Đường tiến: đường gồm nhánh liên tiếp có hướng tín hiệu từ nút nguồn đến nút đích qua nút lần - Độ lợi đường tiến tích hàm truyền nhánh đường tiến - Vòng kín: đường khép kín gồm nhánh liên tiếp có hướng tín hiệu qua nút lần - Độ lợi vòng kín tích hàm truyền nhánh vòng kín 1.3.2 Cơng thức Mason Hàm truyền tương đương từ nút nguồn đến nút đích hệ thống tự động biểu diễn sơ đồ dòng tín hiệu cho bởi: G   k Pk  k Trong đó:  Pk độ lợi đường tiến thứ k từ nút nguồn đến nút đích xét   k định thức Graph tín hiệu, tính theo cơng thức:     Li   Li L j   Li L j Lm  i i, j i , j ,m  Li - Tổng độ lợi vòng vòng kín có Graph tín hiệu i  Li L j - Tổng tích độ lợi vòng khơng dính i, j   Li L j Lm - Tổng tích độ lợi vòng khơng dính i , j ,m  k - Định thức Graph tín hiệu,  k suy từ cách bỏ vòng kín có dính tới đường tiến Pk SVTH: MAI XN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG 1.3.3 Xác định hàm truyền đạt từ sơ đồ đồ dòng Graph Từ sơ đồ dòng tín hiệu ta có sơ đồ khối hệ thống: R(s) C(s) Gc(s) Gdt(s)  Xác định hàm truyền đạt từ sơ đồ khối đối tượng điều khiển:  Bộ điều chỉnh PI: Gc ( s )  k1  k2 s  Đối tượng khâu quán tính bậc có trễ: Gdt ( s )  K  s e Ts   Hàm truyền hệ hở xác định : Gho ( s)  Gc ( s).Gdt ( s)  Gho ( s )  (k1  k2 K ) .e  s s Ts   Hàm truyền hệ kín: k2 K ) .e  s s Ts  Gkin ( s )  k K  (k1  ) .e  s s Ts  (k1  SVTH: MAI XUÂN TÂM ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Ứng dụng Matlab >> s= tf('s'); >> Gtre= pade(exp(-1.5*s),3) %% Tối giản khâu trễ hàm pade bậc Gtre = -s^3 + s^2 - 26.67 s + 35.56 -s^3 + s^2 + 26.67 s + 35.56 Continuous-time transfer function >> Gdt= tf(1, [1 0.2])*Gtre %% Hàm truyền đối tượng trễ khâu quán tính bậc Gdt = -s^3 + s^2 - 26.67 s + 35.56 s^4 + 8.2 s^3 + 28.27 s^2 + 40.89 s + 7.111 Continuous-time transfer function >> >> >> >> >> k1= input('Nhap k1= k2= input('Nhap k2= Gpi= tf([k1 k2], [1 Gho= Gpi*Gdt Gkin= feedback(Gho, SVTH: MAI XUÂN TÂM ') ') 0]); 1) ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Nhận xét:  Hệ thống có độ dự trữ biên dự trữ pha Gm= 18,8 dB (at 0,916 rad/s) Pm= 58,5 deg (at 0,166 rad/s) dương  Độ vọt lố Overshoot: 9.57  Thời gian độ hay thời gian xác lập SettlingTime: 26.8 sec  Thời gian tăng RiseTime: 7.51 sec  Hệ thống ổn định Phương pháp quỹ đạo nghiệm số Cho hệ thống có phương trình đặc tính: A(s)  a0 s n  a1s n1   an  Giả sử tham số phương trình có tham số thay đổi liên tục từ đến , ứng với giá trị tham số phương trình đặc tính lại có nghiệm số riêng Tập hợp tất nghiệm phương trình đặc tính tạo thành đường quỹ đạo nghiệm số Định nghĩa: quỹ đạo nghiệm số tập hợp tất nghiệm phương trình đặc tính hệ thống có thơng số hệ thay đổi từ đến  Bằng cách quan sát quỹ đạo nghiệm số với lệnh RLOCUS ta nhận thấy quỹ đạo nghiệm số bên trái trục ảo hệ thống ổn định, quỹ đạo nghiệm số nằm bên phải trục ảo hệ thống khơng ổn định Từ ta xác định khoảng thông số thay đổi để hệ thống ổn định Phương pháp thường dùng cho hệ số biến đổi hệ số khuyếch đại hệ thống SVTH: MAI XUÂN TÂM 17 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG 2.1 Lệnh RLOCUS  Công dụng Tìm quỹ đạo nghiệm Evans  Cú pháp: r = rlocus(num, den) r = rlocus(num, den, k) r = rlocus(a, b, c, d) r = rlocus(a, b, c, d, k)  Giải thích Lệnh rlocus tìm quỹ đạo nghiệm Evans hệ SISO Quỹ đạo nghiệm dùng để nghiên cứu ảnh hưởng việc thay đổi độ lợi hồi tiếp lên vị trí cực hệ thống, cung cấp thông tin đáp ứng thời gian đáp ứng tần số Đối với đối tượng điều khiển có hàm truyền G(s) khâu bổ hồi tiếp k*f(s), hàm truyền vòng kín : h( s )  g (s) g (s)   kg ( s) f ( s) q( s) Nếu bỏ qua đối số ngõ lệnh rlocus vẽ quỹ đạo hình Lệnh rlocus dùng cho hệ liên tục gián đoạn r = rlocus(num,den) vẽ quỹ đạo nghiệm hàm truyền : q(s) = + k num( s) =0 den( s) Với vector độ lợi k xác định tự động Vector num den hệ tử số mẫu số theo chiều giảm dần số s z num( s) num(1) s nn1  num(2) s nn   num(nn)  den( s) den(1) s nd 1  den(2) s nd    den(nd ) r = rlocus(a,b,c,d) vẽ quỹ đạo nghiệm hệ không gian trạng tái SISO liên tục gián đoạn với vector độ lợi xác định tự động r = rlocus(num,den,k) r = rlocus(a,b,c,d,k) vẽ quỹ đạo nghiệm với vector độ lợi k người sử dụng xác định Vector k chứa giá trị độ lợi mà nghiệm hệ vòng kín tính SVTH: MAI XN TÂM 18 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Nếu sử dụng đối số ngõ : [r,k] = rlocus(num, den) [r,k] = rlocus(num, den, k) [r,k] = rlocus(a, b, c, d) 2.2 Với k1= Xác định k2 theo quỹ đạo nghiệm số Với k2 tham số ta cần xác định, để thuận tiện cho việc xác định ta chọn thơng số hệ thay đổi từ đến sau sử dụng câu lệnh rlocus Matlab để vẽ quỹ đạo nghiệm Ở ta chọn k2= Từ xác định giá trị cần tìm, nghiệm số bên trái trục ảo hệ thống ổn định, quỹ đạo nghiệm số nằm bên phải trục ảo hệ thống khơng ổn định Với k1= 0, ta có hàm truyền vòng hở: Gho ( s )  k2 e 1,5 s s 5s  Sử dụng công cụ Matlab vẽ quỹ đạo nghiệm đánh giá hệ thống: >> t= 1.5; >> n= 3; >> [a, b]= pade(t,n) >> Gtre= tf(a, b) >> Wdt= tf(5, [5 1])*Gtre >> k1= input('Nhap k1= ') Nhap k1= k1 = >> k2= input('Nhap k2= ') Nhap k2= k2 = >> Gpi= tf([k1 k2], [1 0]) SVTH: MAI XUÂN TÂM 19 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Gpi = s >> Gho= Gpi*Gdt Gho = -s^3 + s^2 - 26.67 s + 35.56 s^5 + 8.2 s^4 + 28.27 s^3 + 40.89 s^2 + 7.111 s >> Gkin= feedback(Gho, 1) Gkin = -s^3 + s^2 - 26.67 s + 35.56 s^5 + 8.2 s^4 + 27.27 s^3 + 48.89 s^2 - 19.56 s + 35.56 >> rlocus(Gho) Hình 2.2.1 Đồ thị quỹ đạo nghiệm số SVTH: MAI XUÂN TÂM 20 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Từ đồ thị cho ta biết:     Điểm cực: -3,1; -0,2; 0; -2,45 + 2,34j -2,45 - 2,34j Điểm zero: 3,1; 2,45 + 2,34j 2,45 – 2,34j Quỹ đạo nghiệm có nhánh Điểm tách: -0,1 và 7,65 (loại bỏ nằm bên phải trục ảo) Click đúp vào phần đồ thị có điểm tách -0,1 điều chỉnh chấm đen cách kéo rê chuột đến điểm cắt trục tung, ý đến tọa độ nghiệm cực với phần thực phải âm để hệ thống ổn định Hình 2.2.2 Tìm giá trị k2 quỹ đạo đạo nghiệm số Như hình vẽ, ta nhận kết Pole: -0,00541 + 0,337j với Gain= 0,13 hệ số kgh SVTH: MAI XUÂN TÂM 21 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Kiểm tra lại tính ổn định qua đáp ứng độ với 0< k2 < 0,13 Hình 2.2.3 Đánh giá tính ổn định qua đáp ứng độ Nhận xét:  Từ độ thị đáp ứng độ với k2= 0,05 ta có: Độ vọt lố POT (%)= 40,7 % thời gian độ Tqđ= 65,4 sec  Từ đồ thị quỹ đạo nghiệm tìm kgh= 0,13 Do với 0< k2 < 0,13 hệ thống ổn định  Để hệ thống đạt yêu cầu ta cần giảm giá trị k2 để giảm độ vọt lố thời gian xác lập SVTH: MAI XUÂN TÂM 22 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Bộ điều khiển vượt trước – Bộ điều khiển dự báo Smith Phương pháp cân mơ hình nói riêng phương pháp thiết kế điều khiển theo tiêu chuẩn nói chung có giả thiết đối tượng khơng có thành phần trễ e s Trong phương pháp sử dụng PID trực tiếp (xác định tham số PID theo Ziegler – Nichols hay tổng Kuhn) hay thiết kế theo tối ưu độ lớn, ta thay xấp xỉ thành phần trễ khâu qn tính bậc cao theo cơng thức Pade phương pháp tối ưu đối xứng cân mơ hình khơng thể Nó thường đưa đến hàm truyền đạt đối tượng có bậc cao làm cho mơ hình xấp xỉ có sai lệch góc pha lớn dẫn đến trường hợp khơng tích hợp điều khiển vi phạm tính nhân Để sử dụng phương pháp thiết kế giới thiệu cho đối tượng có thành phần trễ e s , Smith đưa nguyên tắc dự báo (Smith – predictor) đơn giản có ý nghĩa thực dụng lớn Hình 2.3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển đối tượng có trễ Hình 2.3.2 Sơ đồ thiết kế điều khiển cho đối tượng có trễ theo đề nghị Smith SVTH: MAI XUÂN TÂM 23 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Hình 2.3.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển đối tượng có trễ điều khiển dự báo Smith  Nguyên tắc dự báo Smith sau: Để thiết kế điều khiển GR ( s) cho đối tượng Gs (s)  e s S (s) hình 1, Smith đề nghị thiết kế điều khiển R(s) riêng cho thành phần đối tượng S(s) khơng có thành phần trễ hình Việc thiết kế R(s) thực đơn giản theo phương pháp phổ thông Hàm truyền hệ kín G(s) Hình 2.3.1 có dạng: G ( s)  GS GR GR Se s  (1)  GS GR  GR Se  s Hàm truyền hệ kín G(s) Hình 2.3.2 có dạng: G (s)  RS  s e (2)  RS Cân hàm truyền hệ kín hai hệ thống vòng kín (1) (2) ta có: GR Se s RS  s  e (3)  s  GR Se  RS Biến đổi (3) ta thu mối quan hệ R(s) tìm GR(s) GR ( s )  R (4)  RS (1  e  s ) Mối quan hệ (4) thể Hình 2.3.3 Như cơng việc thiết kế điều khiển dự báo Smith cho đối tượng có trễ Gs (s)  e s S (s) gồm bước sau: - Thiết kế điều khiển R(s) cho riêng phần S(s) đối tượng theo phương pháp biết - Xây dựng điều khiển GR ( s )  R với cấu trúc Hình 2.3.3  RS (1  e  s ) Chú ý điều khiển tìm có chứa mơ hình đối tượng mạch hồi tiếp nên nhạy cảm với sai lệch mơ hình đối tượng Bởi u cầu sử dụng cách có hiệu phương pháp dự báo Smith hàm truyền đạt đối tượng phải biết xác SVTH: MAI XUÂN TÂM 24 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG 3.1 Xác định thông số điều khiển dự báo Smith Sơ đồ hệ thống điều khiển với dự báo Smith: Hình 2.3.4 Bộ điều khiển Smith Hình 2.3.5 Đặc tính đầu với khối Scope SVTH: MAI XUÂN TÂM 25 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG  Bộ điều khiển PI: Gc ( s)  k p (1  ) Ti s k p  0.1  Trong đó:   ki  T i   Từ khâu qn tính bậc có hàm truyền: G ( s )  G (s)  5s   K1  K1  T1s  T1   Ta có điều khiển vượt trước: Gct ( s)  Gc ( s)  Gc ( s).G( s).(1  e s ) ) ) k p (1  Ti s) Ti s Gct ( s)   Gct ( s)  K Ti s  K1k p (1  e s )  k p (1  ) (1  e s ) Ti s T1s  k p (1   Gct ( s )  k p (T1s  1) T1s  K (1  e  s ) k p  0,1 k p  0,1    K  K1.k p  K  0,5  Trong đó:  Ti  T1 Ti    1,5    1,5   Thay số, ta có hàm truyền điều khiển vượt trước : Gct ( s )  SVTH: MAI XUÂN TÂM 0,1.(5s  1) 5s  0,5.(1  e 1,5 s ) 26 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG 3.2 Đánh giá so sánh điều khiển dự báo Smith Sử dụng công cụ Matlab tìm đáp ứng độ đánh giá hệ thống: >> t= 1.5; >> n= 3; >> [a, b]= pade(t,n); >> Gtre= tf(a, b); >> Gdt= tf(5, [5 1])*Gtre; >> TS= tf([5 1], 1); >> MS1= tf([5 0], 1); >> MS2= 0.5*(1- Gtre); >> MS= MS1 + MS2; >> Gct= (0.1*TS)/MS %% Bộ điều khiển vượt trước Gct = 0.5 s^4 + 4.1 s^3 + 14.13 s^2 + 20.44 s + 3.556 s^4 + 41 s^3 + 133.3 s^2 + 204.4 s >> >> >> >> >> >> >> Gho= Gct*Gdt; %% Hàm truyền hệ hở Gkin= feedback(Gho, 1); subplot(121) bode(Gho) margin(Gho) subplot(122) step(Gkin) SVTH: MAI XUÂN TÂM 27 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Hình 2.3.6 Đồ thị Bode đáp ứng độ Để lấy thông tin từ đáp ứng độ hệ thống ta sử dụng lệnh sau: >> stepinfo(Gkin) ans = RiseTime: 21.9677 SettlingTime: 40.5583 SettlingMin: 0.9002 SettlingMax: 0.9981 Overshoot: Undershoot: 0.6217 Peak: 0.9981 PeakTime: 63.9258 SVTH: MAI XUÂN TÂM 28 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG Ta có thông tin cần thiết để đánh giá hệ thống:  Hệ thống có độ dự trữ biên dự trữ pha Gm= 21,7 dB (at 1,11 rad/s) Pm= 83 deg (at 0,087 rad/s) dương  Độ vọt lố Overshoot:  Thời gian độ hay thời gian xác lập SettlingTime: 40.5583 sec  Thời gian tăng RiseTime: 21.9677 sec  Hệ thống ổn định So với điều khiển PI trình bày mục 1.3 (trang 15) điều khiển dự báo Smith khơng có độ vọt lố, thời gian tăng thời gian xác lập chậm Cả hai điều khiển cho độ dự trữ biên pha dương hệ thống ổn định Hình 2.3.7 So sánh điều dự báo Smith điều khiển PI SVTH: MAI XUÂN TÂM 29 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG TỔNG KẾT VÀ NHẬN XÉT PHẦN I: Từ kiện đề cho, xác định hàm truyền khâu xác định sơ đồ cấu trúc hệ thống Ở ta sử dụng điều khiển PI với đối tượng điều khiển khâu qn tính bậc có trễ PHẦN II: Sử dụng phương pháp quỹ đạo nghiệm số đồ thị Bode để đánh giá, thiết kế hệ thống Trên thực tế có nhiều cách để thiết kế, đánh giá tổng hợp điều khiển Nhưng phần để có đường đặc tính mong muốn hay vẽ đường đáp ứng độ, biểu đồ xét tính ổn định cách dễ dàng hơn, đơn giản thiết kế điều khiển PI, điều khiển vượt trước cho tối ưu người ta sử dụng cơng cụ Matlab Trong đồ án có sử dụng dự báo Smith với mục đích bù thành thành phần đối tượng điều khiển có trễ Người thiết kế phải hiểu rõ lý thuyết, nguyên lý, chất điều khiển thiết kế chất khâu sử đụng để thiết kế lên đối tượng Tùy vào người thiết kế điều khiển với yêu cầu đặt độ vọt lố, thời gian xác lập, thời gian tăng, sai số xác lập nghiệm cực mong muốn mà chọn thông số hợp lý SVTH: MAI XUÂN TÂM 30 ĐỒ ÁN LTĐKTĐ1 | GVHD: LÊ THỊ KIM CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Phùng Quang (2010) Matlab Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động Nhà xuất khoa học kỹ thuật Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên) - Huỳnh Thái Hoàng Nhà xuất đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động - Phạm Thị Hương Sen - Lê Thị Vân Anh Trường Đại học Điện Lực SVTH: MAI XUÂN TÂM 31 ... tf('s'); >> Gtre= pade(exp (-1 .5*s),3) %% Tối giản khâu trễ hàm pade bậc Gtre = -s^3 + s^2 - 26.67 s + 35.56 -s^3 + s^2 + 26.67 s + 35.56 Continuous-time transfer function >> Gdt= tf(1,... Gkin= feedback(Gho, 1) Gkin = -s^4 + s^3 - 18.67 s^2 + 8.889 s + 35.56 -s^5 + 7.2 s^4 + 35.27 s^3 + 22.22 s^2 + 16 s + 35.56 Continuous-time transfer function SVTH: MAI XUÂN... nhánh: - Nút: điểm biểu diễn biến hay tín hiệu hệ thống - Nhánh: đường nối trực tiếp nút, nhánh có ghi mũi tên chiều truyền tín hiệu có ghi hàm truyền cho biết mối quan hệ tín hiệu nút - Nút nguồn: