ĐỀ TÀI : “Dùng máy tính khảo sát quá trình quá độ của hệ thống điều khiển TĐ”Cho hệ thống điều khiển tự động có các thông số:K1=100; K2=0,1; T1=0,2; T2=0,1svà sơ đồ cấu trúc như sau: Nhiệm vụ của sinh viên: Tìm hàm truyền kín của hệViết phương trình sai phân của hệViết chương trình mô phỏngKết quả mô phỏng, nhận xét, bình luận
BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG SINH VIÊN THỰC HIỆN : ĐỀ TÀI : “Dùng máy tính khảo sát trình độ hệ thống điều khiển TĐ” Cho hệ thống điều khiển tự động có thơng số: K1=100; K2=0,1; T1=0,2; T2=0,1s sơ đồ cấu trúc sau: Nhiệm vụ sinh viên: - Tìm hàm truyền kín hệ - Viết phương trình sai phân hệ - Viết chương trình mơ - Kết mơ phỏng, nhận xét, bình luận XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG Từ đề ta mơ hình lại hệ thống sau : BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Hình 1.1: Mơ tả rút gọn hệ thống Từ ta tính tốn mơ hình hệ thống sau : G(s) = Gsys(s) = = = = = = Thay s = vào , ta hàm truyền theo toán tử z sau : Gsys(z) = = = = Vậy hàm truyền hệ thống cần tìm XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN CỦA HỆ THỐNG Ta có : = Dựa vào tính chất dịch trái hàm gốc, biến đối z hai vế, ta : BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Xét tín hiệu đầu vào hàm xung đơn vị u(t) = 1(t) : u(k+3) = u(k+2) = u(k+1) = u(k) = Lấy T = 0.001s, ta có phương trình sai phân là: Với : = 0.16120201 = - 0.48119797 = 0.46799803 = -0.15880199 = 0.0008 = 0.02 = 0.0012 = 0.000002 = 0.00000001 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG CHƯƠNG TRÌNH THỰC HIỆN DÙNG VISUAL BASIC 6.0 3.1 THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH a Form1: Giao diện mơ Hình 3.1: Giao diện chương trình VB6 CODE thực Form1: 'Khai bao bien dung chuong trinh' Dim y() As Double Public i, k As Long Public Ymax, Yod, Tmax, Tod, DQDC As Single Public n, f, p As Single Public K1, K2, T1, T2, A, B, C, D, E, T As Double Public dem, dem1, dem2, dem3, dem4, dem5 As Integer 'Chuong trinh chay nhan nut Run' Private Sub Form_Load() Luoi.Enabled = False ChiTieuCL.Enabled = False TrucTG.Enabled = False BÀI TẬP LỚN MÔ HÌNH HĨA HỆ THỐNG dem1 = dem2 = dem3 = dem4 = dem5 = dem = End Sub 'Code Khao sat he thong' Public Sub KhaoSat() Ymax = Yod = Tmax = Tod = DQDC = 'Lay cac gia tri cua he thong nhap tu man hinh' K1 = Val(Text1.Text) K2 = Val(Text2.Text) T1 = Val(Text3.Text) T2 = Val(Text4.Text) T = 0.001 'So diem ve mong muon, cang nhieu diem ve, dac tinh se cang min' k = Text13.Text 'Cac gia tri duoc tinh toan tu phuong trinh sai phan' A = (8 * T1 * T2) + (4 * T * (T1 + T2)) + (2 * T ^ 2) + (K1 * K2 * T ^ 3) B = (-24 * T1 * T2) - (4 * T * (T1 + T2)) + (2 * T ^ 2) + (3 * K1 * K2 * T ^ 3) C = (24 * T1 * T2) - (4 * T * (T1 + T2)) - (2 * T ^ 2) + (3 * K1 * K2 * T ^ 3) D = (-8 * T1 * T2) + (4 * T * (T1 + T2)) - (2 * T ^ 2) + (K1 * K2 * T ^ 3) E = * K1 * T ^ 'Khai bao so phan tu mang dong co lon 15000 phan tu, de lay diem ve tren Picture' ReDim y(k + 14999) BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HÓA HỆ THỐNG 'Tinh cac y(k)' 'Do PTSP bat dau tu phan tu y(k) thu 3, nen vong lap se lay i (0-14996)' For i = To k + 14996 'Lan luot tinh tung gia tri y(k)' y(i + 3) = (E - B * y(i + 2) - C * y(i + 1) - D * y(i)) / A 'Neu gia tri sau lon hon gia tri Ymax thi gia tri se tro Ymax' If Ymax < y(i) Then Ymax = y(i) p=i End If Next 'Khi gia tri Tmax se nam tai thoi diem xuat hien Ymax' Tmax = p * T 'Gia tri Yod duoc xac dinh bang cach co gia tri s > 0,' 'thay s = vao ham truyen dat G(s) ban dau, thu duoc cong thuc Yod' Yod = K1 / (K1 * K2) f = Ymax i=k 'Khi gia tri Yod dat den duoi 5% Yod thi diem la gia tri Tod tren truc time' Do While Abs(y(i) - Yod) / Yod k Then MsgBox "So diem ve qua nho" & vbCrLf & "Ban nen tang so diem ve de hien thi day du chi tieu chat luong", vbOKOnly, "Chu y!" End If End Sub 'Doan lenh cho phep nguoi dung su dung cac phim len/xuong/trai/phai va nut Enter tren ban phim ' 'De nhap gia tri K1, K2, T1, T2 su dung cac phim len/xuong/trai/phai de di chuyen' 'De ve dac tinh su dung nut Enter ma khong can click nut Ve' Private Sub Text1_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer) If KeyCode = 40 Then Text2.SetFocus End Sub Private Sub Text2_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer) If KeyCode = 40 Then Text3.SetFocus ElseIf KeyCode = 38 Then Text1.SetFocus 16 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HÓA HỆ THỐNG End If End Sub Private Sub Text3_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer) If KeyCode = 40 Then Text4.SetFocus ElseIf KeyCode = 38 Then Text2.SetFocus End If End Sub Private Sub Text4_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer) If KeyCode = 38 Then Text3.SetFocus End Sub Private Sub Ve_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = Then Call Ve_Click End Sub Private Sub inKQ_Click() Form3.Show End Sub Private Sub inFO_Click() Form2.Show End Sub 'Thuc hien thoat chuong trinh' Private Sub THOAT_Click() If MsgBox("Do you really want to exit?", vbOKCancel, "Exit program") = vbOK Then Unload Form1 17 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Unload Form2 Unload Form3 End Sub b Giao diện mở rộng Form2: Thông tin người dùng Hình 3.2: Giao diện thơng tin người dùng Form3: Xem in kết 18 BÀI TẬP LỚN MÔ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Hình 3.2: Giao diện Xem in kết CODE thực hiện: “tham khảo chương trình” 3.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Hình 3.4: Kết mơ VB6.0 19 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Để kiểm chứng kết mơ trên, sử dụng phần mềm MATLAB – Simulink & mat.file để vẽ đặc tính sau: Hình 3.5: Xây dựng chương trình mơ Simulink Khai báo giá trị tham số K1, K2, T1, K2 để phục vụ mô sử dụng mat.file: FILE_MOPHONG.m K1 K2 T1 T2 = = = = 100 0.1 0.2 0.1 ; ; ; ; Hình 3.6: Dạng đặc tính mơ Simulink 3.3 - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Bậc hàm truyền 20 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Từ phương trình (1) ta có hàm truyền hệ thống Gsys(z) = Ta có m = n = với m bậc tử số n bậc mẫu số Với n > m đường đặc tính xuất phát từ điểm gốc tọa độ - Giá trị xác lập h∞ Có - , giá trị xác lập h∞ ≠ Hằng số thời gian Từ phương trình (1) ta gọi Tt số thời gian tử, T m số thời gian mẫu (với T m tổng số thời gian nhỏ) => Tt = Tm = T1 + T2 = 0.3 => Tt > Tm => Đường đặc tính có q điều chỉnh Hệ khơng có thời gian trễ nên đường đặc tính hệ có dạng Hình 3.7: Dạng đặc tính dự đốn hệ thống 21 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG 3.4 NHẬN XÉT - Hệ thống có độ điều chỉnh lớn Số lần dao động lớn, thời gian tăng tốc tới Tmax = 17 Như ta thấy hệ - thống có chất lượng Hệ thống thời gian lớn để ổn định, thời gian xét đặc - tính lớn, giá trị định xác định Yod = 10 Đường cong nhận cách dùng phần mềm MATLAB để tính hồn tốn trùng với đường cong mơ hình hố máy tính, điều chứng tỏ tính đắn phương pháp dùng để mơ hình hố hệ điều khiển tự động máy tính 22 ... 17 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Unload Form2 Unload Form3 End Sub b Giao diện mở rộng Form2: Thông tin người dùng Hình 3.2: Giao diện thơng tin người dùng Form3: Xem in kết 18 BÀI TẬP LỚN...BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Hình 1.1: Mô tả rút gọn hệ thống Từ ta tính tốn mơ hình hệ thống sau : G(s) = Gsys(s) = = = = = = Thay s... kết 18 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Hình 3.2: Giao diện Xem in kết CODE thực hiện: “tham khảo chương trình” 3.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Hình 3.4: Kết mơ VB6.0 19 BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG Để