Báo cáo thí nghiệm hệ thống điều khiển số bài 1 Tìm mô hình gián đoạn của động cơ một chiều Câu 1: Xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z để thiết kế vòng trong cùng điều khiển dòng phần ứng. Chu kỳ trích mẫu được chọn là T1= 0,1ms và T2= 0,01ms. Câu 2: Sử dụng lệnh c2d của MATLAB để tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH, FOH, Tustin. Câu 3: Mô phỏng và so sánh 8 mô hình gián đoạn với 1 mô hình liên tục của Gi Đưa 2 mô hình tính bằng lý thuyết vào matlab Câu 4: Tìm mô hình không gian trạng thái gián đoạn của động cơ một chiều
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Môn: Hệ thống điều khiển số Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Thạch Nhóm: 4 MSSV:20112216 HÀ NỘI, 3-2015 Bài 1: Tìm mô hình gián đoạn của động cơ một chiều Câu 1: Xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z để thiết kế vòng trong cùng điều khiển dòng phần ứng Chu kỳ trích mẫu được chọn là T1= 0,1ms và T2= 0,01ms Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ một chiều theo cấu trúc Cascade: Xét vòng điều khiển dòng điện phần ứng: từ đến iA Vòng trong này có tính tác động nhanh hơn vòng ngoài nên khi tổng hợp bộ điều khiển dòng coi eA là không tồn tại (eA=0) Các tham số của động cơ: Điện trở phần ứng: RA=250 mΩ Điện cảm phần ứng: LA=4mH Hằng số thời gian phần ứng: TA=LA/RA=4/250=0,016s Đối tượng dòng phần ứng: Tt: hằng số thời gian khâu chỉnh lưu Tt=100μs=0,0001s Với phương pháp giữ mẫu ZOH thì: 1 Nếu chu kỳ trích mẫu T=T1=0,1ms=0,0001s thì: Nếu chu kỳ trích mẫu T=T2=0,01ms=0,00001s thì: Câu 2: Sử dụng lệnh c2d của MATLAB để tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH, FOH, Tustin Để biết cách sử dụng lệnh c2d, dùng lệnh sau: >> help c2d Nhập dữ liệu ban đầu: >>Tt=100e-6; >>RA=250e-3; >>LA=4e-3; >>TA=LA/RA; >>T1=0.1e-3; >>T2=0.01e-3; Tạo hàm truyền đạt đối tượng dòng điện phần ứng trên miền ảnh s: >>Gi=tf([1],[Tt 1])*1/RA*tf([1],[TA 1]) 2 Kết quả: Khảo sát đối tượng: >>step(Gi) >>grid on Hình 1- 1 Đồ thị đáp ứng của đối tượng dòng điện phần ứng Đánh giá: đối tượng có tính tự ổn định T xác lập = 0.0627s Tuy nhiên vòng trong phải đáp ứng nhanh sao cho tốc độ đáp ứng là 2 – 3 chu kỳ trích mẫu Do đó bộ điều khiển phải làm giảm thời gian xác lập Tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh z sử dụng lệnh c2d >> Giz3=c2d(Gi,T1,’ZOH’) >> Giz4=c2d(Gi,T2,’ZOH’) >> Giz5=c2d(Gi,T1,’FOH’) >> Giz6=c2d(Gi,T2,’FOH’) >> Giz7=c2d(Gi,T1,’Tustin’) >> Giz8=c2d(Gi,T2,’Tustin’) 3 Các kết quả thu được: Câu 3: Mô phỏng và so sánh 8 mô hình gián đoạn với 1 mô hình liên tục của Gi Đưa 2 mô hình tính bằng lý thuyết vào matlab >>Giz1=tf([0.009177 0.006577],[1 -1.361648 0.365587],T1) >>Giz2=tf([0.000121 0.000117],[1 -1.904212 0.904271],T2) Mô phỏng so sánh: >>hold on >>step(Giz1) >>step(Giz2) >>step(Giz3) >>step(Giz4) >>step(Giz5) >>step(Giz6) >>step(Giz7) >>step(Giz8) >>legend('Gi','Giz1','Giz2','Giz3','Giz4','Giz5','Giz6','Giz7','Giz8') 4 Kết quả: Hình 1- 2 Đồ thị đáp ứng của 1 mô hình liên tục và 8 mô hình gián đoạn của đối tượng dòng điện Nhận xét: Các đồ thị bám nhau, có sai lệch ít do sự làm tròn số trong tính toán Điều đó chứng tỏ các mô hình rời rạc đã được xây dựng là hợp lý Câu 4: Tìm mô hình không gian trạng thái gián đoạn của động cơ một chiều Sơ đồ cấu trúc động cơ một chiều kích từ độc lập: Coi mT = 0 5 Hàm truyền đạt động cơ một chiều với Nhập thêm các giá trị tham số của động cơ: >>kM=38.2; >>phi=0.04; >>ke=236.8; >>J=0.012; Tính hàm truyền: >>Gh=1/RA*tf([1],[TA 1])*kM*phi*tf([1],[2*pi*J 0]) >>Gdc1=feedback(Gh,ke*phi) Kết quả: Khảo sát: >>step(Gdc1) >>grid on 6 Hình 1- 3 Đồ thị đáp ứng của động cơ Nhận xét: đối tượng có tính tự ổn định, độ quá điều chỉnh 63,6%, thời gian xác lập 0,119s Với các giá trị như vậy thì vẫn còn lớn Do đó nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là giảm độ quá điều chỉnh xuống còn khoảng 20% và giảm thời gian xác lập Mô hình không gian trạng thái liên tục: Mô hình không gian trạng thái gián đoạn: Chuyển mô hình liên tục dạng hàm truyền sang dạng không gian trạng thái: >>[A,B,C,D]=tf2ss(6.112, [0.001206 0.0754 57.89]) >>Gdcss=ss(A,B,C,D) Kết quả: Nhập chu kỳ trích mẫu: >>T3=0.1e-3; 7 >>T4=0.01e-3; Chuyển sang mô hình không gian trạng thái gián đoạn: >>[Gdck1,H1] = c2d(Gdcss,T3,'ZOH') Kết quả: >>[Gdck2,H2] = c2d(Gdcss,T4,'ZOH') Kết quả: Khảo sát: >>hold on >>step(Gdck1) >>step(Gdck2) >>legend('Gdc1','Gdck1','Gdck2') Kết quả: 8 Hình 1- 4 Đồ thị đáp ứng của 1 mô hình liên tục và 2 mô hình gián đoạn của động cơ Nhận xét: Hai đồ thị mô hình gián đoạn đã ổn định và xác lập tại khoảng 0.2s bám với mô hình liên tục Như vậy phương pháp gián đoạn là phù hợp 9 .. .Bài 1: Tìm mơ hình gián đoạn động chiều Câu 1: Xác định hàm truyền đạt miền ảnh z để thiết kế vòng điều khiển dịng phần ứng Chu kỳ trích mẫu chọn T1= 0,1ms T2= 0,01ms Sơ đồ hệ thống điều khiển. .. >>hold on >>step(Gdck1) >>step(Gdck2) >>legend(''Gdc1'',''Gdck1'',''Gdck2'') Kết quả: Hình 1- Đồ thị đáp ứng mơ hình liên tục mơ hình gián đoạn động Nhận xét: Hai đồ thị mơ hình gián đoạn ổn định xác lập... trịn số tính tốn Điều chứng tỏ mơ hình rời rạc xây dựng hợp lý Câu 4: Tìm mơ hình khơng gian trạng thái gián đoạn động chiều Sơ đồ cấu trúc động chiều kích từ độc lập: Coi mT = Hàm truyền đạt động