I. Bài tập thực hành số 1: Tìm mô hình gián đoạn của ĐCMC. Động cơ có các tham số : + Điện trở phầ n ứng : =250mΩ. + Điện cảm phần ứng : =4mH. + Từ thông danh định : =0,04Vs. + Mômen quán tính : =0,012kgm2 . + Hằng số động cơ : =236,8, =38,2. 1.1. Xác định hàm truyền trên miền z bằng phương pháp thủ công. Hàm truyền: Với TA = LARA = 4 103 (250 103) = 0.016; Tt = 100 .106(s). 1.2. Sử dụng MATLAB để tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh Z:
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ I Bài tập thực hành số 1: Tìm mơ hình gián đoạn ĐCMC Động có tham số : + Điện trở phầ RA n ứng : =250mΩ + Điện cảm phần ứng : LA =4mH + Từ thông danh định : R =0,04Vs + Mơmen qn tính : J =0,012kgm2 + Hằng số động : ke =236,8, km =38,2 I.1 Xác định hàm truyền miền z phương pháp thủ công Hàm truyền: Gi s 1 sTt RA sTA Với TA = LA/RA = 10-3 / (250 10-3) = 0.016; Tt = 100 10-6(s) I.2 Sử dụng MATLAB để tìm hàm truyền đạt miền ảnh Z: I.2.1 Với phương pháp "ZOH" Với T1 = 0.01ms Với T2 = 0.1ms T3 = 0.1s 1.2.2 Với phương pháp"FOH" T1 = 0.01ms T2 = 0.1ms T3 = 0.1s 1.2.3 Với phương pháp "TUSTIN" T1 = 0.01ms T2 = 0.1ms T3 = 0.1s I.3 Mơ mơ hình gián đoạn thu được: Vẽ đồ thị: >> step (Gi) >> hold on >> step (Giz4) >> step (Giz5) >> step (Giz6) >> step (Giz7) >> step (Giz8) >> step (Giz9) >> step (Giz10) >> step (Giz11) >> step (Giz12) I.4 Xây dựng mơ hình trạng thái động chiều Hàm truyền đạt vòng hở động là: Gh 1 81.06 K m Ra sTa 2 J s 0, 016 s s => Hàm truyền đạt hệ kín: => Gdc Gh 81.06 Gh K e 0, 016 s s 767.8 Mơ hình trạng thái có dạng: �xk 1 Axk Buk � �yk Cxk Duk Thực Matlap : chu kì trích mẫu T4 = 0.01s, T5 = 0.1s Tính hàm truyền vòng hở Tính hàm truyền hệ kín : >> [A,B,C,D]=tf2ss([6.112],[0.001206 0.0754 57.891]); >> [Ak1,Bk1]=c2d(A,B,T4) >> [Ak2,Bk2]=c2d(A,B,T5) >> H1=ss(Ak1,Bk1,C,D,T4) ; >> H2=ss(Ak2,Bk2,C,D,T5) ; Với T4 = 0.01s ta : >> step (H1) >>hold on >> step (Gdc) Với T5 = 0.1s >> step (H2) >> Hold on >> step (Gdc) II Bài tập thực hành số 2: Tổng hợp vòng điều chỉnh dòng phần ứng Yêu cầu Tt = 100 * 10-6 (s) Hàm truyền: Gi s 1 sTt RA sTA Dùng lệnh c2d tìm hàm truyền miền ảnh z đối tượng theo phương pháp TUSTIN (với chu kì trích mẫu T = 0.1e-3s) Lệnh: II.2 Thiết kế điều khiển phương pháp cân mô hình Giả sử sau bước, giá trị đối tượng điều khiển đuổi kịp giá trị đặt đại lượng chủ đạo Ta có: Chọn G2 z 1 p1 z 1 p2 z 2 p1 p2 1 G2 z 1 0,5 z 1 0,5 z 2 Bộ điều khiển cần tìm là: C z G z Gi z G z Chương trình Matlab tìm điều khiển Kết đáp ứng bước nhảy Giả sử sau bước, giá trị đối tượng điều khiển đuổi kịp giá trị đặt đại lượng chủ đạo Ta có: G3 z 1 p1a z 1 p2 a z 2 p3a z 3 Chọn G3 z 1 0, z 1 0,3 z 2 0,3 z 3 Bộ điều khiển cần tìm là: C z G z Gi z G z Chương trình Matlab tìm điều khiển với p1a p2 a p3a Kết đáp ứng bước nhảy đơn vị: Mô điều khiển theo phương pháp cân mơ hình Simulink: Sau bước đạt giá trị đặt Sau bước đạt giá trị đặt III Bài tập thực hành số 3, Tổng hợp vòng điều chỉnh tốc độ quay III.1 Hàm truyền đạt đối tượng điều khiển vòng điều chỉnh tốc độ là: � � Gn (s) Giw (z).km Z � � �2. J s � Theo phương pháp dead-beat ta có hàm truyền hệ kín phần điều chỉnh dòng : Giw 20.25 34.316 z 1 Tính ảnh z theo ZOH chu kì trích mẫu 0.00001s 0.005242 z 1 0.006956 z 2 Gn (z) z 1 3.2 Tổng hợp điều khiển theo phương pháp gán điểm cực Hàm truyền đạt đối tượng có dạng: Bn (z) 0.005242 z 1 0.006956 z 2 Gn (z) An (z) z 1 Bộ điều khiển có dạng: GRn ( z ) r0 z r1 R ( z ) z p1 P( z ) Ta cần tìm r0, r1 p1 Hàm truyền hệ kín là: Gkin R( z ) Bn ( z ) GRn Gnz P( z ) An ( z ) R ( z ).Bn ( z ) GRn Gnz R( z ) Bn ( z ) P( z ) An ( z ) R ( z ).Bn ( z ) P( z ) An ( z ) lấy p1 1 đa thức đặc tính có dạng: N ( z ) P ( z ) An ( z ) R ( z ).Bn ( z ) ( z 1).(a0 z a1z ) (r0 z r1 ).(b0 z b1 ) � N ( z ) a0 z r0 b0 a1 a0 z r1.b0 r1.b1 - a1 z rb 1 Giả sử ta chọn điểm cực z1, z2, z3 Từ đa thức đặc tính phân tích thành dạng: Giả sử điểm cực z1, z2, z3 ,z4 : N z z z1 z z2 z z3 � N z z z1 z2 z3 z z1 z2 z3 z2 z1 z3 z z1 z2 z3 Chọn z1=z2=0.1 N ( z ) z3 (0.2 z3 ).z (0.01 0.2 z ).z 0.01z Đồng hệ số ta có: a0 r0 b1 z z4 r0 b2 a1 a0 r1.b1 0.3725 z3 z z3 z r0 b3 r1.b2 - a1 a2 0.3725(z3 z ) z 3z r1.b3 a2 0.3725 z z4 Cân hệ số ta tính : r1= -524.79, r0 = -6.54, z3 = 4.55 Vậy điều khiển : GRn ( z ) Thực Matlab: >> Gr=tf([-524.79 6.54],[1 -1],0.1) Hàm truyền điều khiển Gr= 524.79 z 6.54 z 1 >>Gk=feedback(Gr*Gn,1) 3.4 Mơ khảo sát vòng ĐC tốc độ quay cho trường hợp: - Giá trị đặt thay đổi dạng bước nhảy: Kết mô phỏng: Nhận xét: Khi ta thay đổi giá trị đặt điều khiển nhanh chóng đưa hệ thống trạng thái xác lập - Phụ tải thay đổi dạng bước nhảy: Kết mô phỏng: Nhận xét: Khi có tác động nhiễu đầu ra, đáp ứng đầu hệ thống xuất sai lệch điều khiển nhanh chóng ổn định đưa đáp ứng hệ thống thời điểm xác lập giá trị đặt IV Bài số 4: Tổng hợp ĐC tốc độ quay KGTT 4.1 Tổng hợp điều khiển tốc độ quay theo phương pháp: Phản hồi trạng thái cho đáp ứng có dạng PT1 ( điểm cực nhận giá trị thực dương miền z) Chọn điểm cực, Gdc mơ hình động xây dựng Gdc 81.06 0, 016s s 767.8 Chương trình matlab: Phản hồi trạng thái (chọn điểm cực trên): Đáp ứng hữu hạn (Deat - Beat) Đồ thị đáp ứng theo phương pháp: Nhận xét chung: + Tổng hợp điều khiển tốc độ quay theo phương pháp phản hồi trạng thái cho đáp ứng có dạng PT1 sau nhiều chu kì trích mẫu đầu xác lập + Tổng hợp điều khiển tốc độ quay theo phương pháp đáp ứng hữu hạn sau chu kì trích mẫu đầu đạt giá trị xác lập điểm cực gán nằm gốc tọa độ Mô kết simulink phản hồi trạng thái (với chu kì trích mẫu 0.1s ) >>kvf1=inv(C*(eye(2)+Bk1*R1-Ak1)^-1*Bk1) Kết mô phỏng: Mô kết simulink đáp ứng hữu hạn (deat-beat , chu kì trích mẫu 0.1s) >>kvf2 = inv(C*(eye(2)+Bk1*R2-Ak1)^-1*Bk1)