BÁO cáo THÍ NGHIỆM điều KHIỂN số

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ Họ Tên: MSSV: Mã lớp: Bài tập thực hành số 1: Tìm mơ hình gián đoạn ĐCMC Động có tham số :  Điện trở phần ứng : RA =250mΩ  Điện cảm phần ứng : LA =4mH  Từ thông danh định :  R =0,04Vs  Mômen quán tính : J =0,012kgm2  Hằng số động : ke =236,8, km =38,2 Xác định hàm truyền miền z phương pháp thủ cơng Vòng điều khiển dòng phần ứng: Hàm truyền: � �1 Gi  s   �  eA � �sTt  �RA sTA  Bỏ qua eA � Khâu quán tính bâc Gi  s   1 10 s  0.25 1, 6.102.s  4 Tính hàm truyền miền ảnh Z phương pháp thủ công Đáp ứng bước nhảy: Hi  s   Gi  s   4 s s  10 s  1  1, 6.102 s  1 Tách Hi  s  thành phân số tối giản ta được: Hi  s   4 640   s 159 s  10000 159 s  62.5 Áp dụng công thức chuyển sang miền ảnh Z ta được: Hi  z   4z z 640 z   10000T z  159 z  e 159 z  e 62.5T Với chu kỳ trích mẫu T1 = 0,01ms ta có hàm truyền: Giz1 = = Với chu kỳ trích mẫu T2 = 0,1ms ta có hàm truyền: Giz2 = = Với chu kỳ trích mẫu T3 = 0,04ms ta có hàm truyền: Giz3 = = Sử dụng MATLAB để tìm hàm truyền đạt miền ảnh Z: >>Ra = 0.25; Tt = 1.e-4; Ta = 0.016; >> Gi = (1/Ra)*tf(1,[Tt 1])*tf(1,[Ta 1]) Kết quả: 2.1 Với phương pháp "ZOH"  Với T1 = 0.01ms >> Giz4 = c2d(Gi,0.01e-3,'zoh')  Với T2 = 0.1ms >> Giz5 = c2d(Gi,0.1e-3,'zoh')  T3 = 0.04ms >> Giz6 = c2d(Gi,0.04e-3,'zoh') 2.2 Với phương pháp"FOH"  T1 = 0.01ms >> Giz7 = c2d(Gi,0.01e-3,'foh')  T2 = 0.1ms >> Giz8 = c2d(Gi,0.1e-3,'foh')  T3 = 0.04ms >> Giz9 = c2d(Gi,0.04e-3,'foh') 2.3 Với phương pháp "TUSTIN"  T1 = 0.01ms >> Giz10 = c2d(Gi,0.01e-3,'tustin')  T2 = 0.1ms >> Giz11 = c2d(Gi,0.1e-3,'tustin')  T3 = 0.04ms >> Giz12 = c2d(Gi,0.04e-3,'tustin') 3.Mô mô hình gián đoạn thu được: Đưa hàm truyền tính toán tay vào nhớ Matlap >> Giz1 = tf([0.000121 0.000117],[1 -1.90421 0.90427],0.01e-3) >> Giz2 = tf([0.009176 0.006577],[1 -1.36165 0.36559],0.1e-3) >> Giz3 = tf([0.001756 0.001536],[1 -1.66782 0.66865],0.04e-3) Vẽ đồ thị: >> step (Gi) >> hold on >> step (Giz1) >> step (Giz2) >> step (Giz3) >> step (Giz4) >> step (Giz5) >> step (Giz6) >> step (Giz7) >> step (Giz8) >> step (Giz9) >> step (Giz10) >> step (Giz11) >> step (Giz12) Nhận xét: Các mơ hình bám theo nhau, sai lệch nhỏ việc tính tốn tay tính phương pháp máy tính, cách làm tròn dẫn đến sai lệch Kết luận: việc gián đoạn hóa khơng làm thơng tin ban đầu mơ hình liên tục Xây dựng mơ hình trạng thái động chiều Hàm truyền đạt vòng hở động là: Gh  1 6,112 K m   Ra sTa  2 J s 0, 001206 s  0, 0754 s => Hàm truyền đạt hệ kín: GDC = => GDC  Gh 6,112   Gh K e  0, 001206s  0, 0754 s  57.89 Mơ hình trạng thái có dạng: �xk 1  Axk  Buk � �yk  Cxk  Duk Thực Matlap : >> Tt=1e-4;Ra=250e-3;La=4e-3; >> Ta=La/Ra;T4=0.01;T5=0.1;phi=0.04;J=0.012;ke=236.8;km=38.2; >> Gh=1/Ra*tf([1],[Ta 1])*km*phi*tf([1],[2*pi*J 0]) >> Gdc=feedback(Gh,ke*phi) >> [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) Nhận xét: Các mơ hình thu khơng miêu tả xác động điện chiều Bởi chu kì trích mẫu q lớn nên số liệu thu khơng xác dẫn đên sai sót mơ hình trạng thái, điều khắc phục tiến hành lập mơ hình trạng thái với chu kì nhỏ Bài tập thực hành số 2: Tổng hợp vòng điều chỉnh dòng phần ứng Hàm truyền đạt: A Thiết kế theo phương pháp Dead-Beat >> T4=0.01;T5=0.1; + Với chu kỳtríchmẫu T4=0.01s >>[Ak1,Bk1]=c2d(A,B,T4) >> p=[0.3 0.5] >> R1=acker(Ak1,Bk1,p) % Bộđiềukhiểncầntìm >>Gkin1=ss(Ak1-Bk1*R1,Bk1,C,D,T4) >> step(Gkin1) %kiemtraket qua Nhậnxét: Ta thấy hệ đến ổn định sau khoảng thời gian, nhiên chưa tới giá trị ta cần có khâu để bù lại >>kvf1=inv(C*(eye(2)+Bk1*R1-Ak1)^-1*Bk1) kvf1= Mô phỏngvới kết vừa thu Simulink( với chu kỳtríchmẫulà 0.01s ): Kết mơ phỏng: Ta thu kết hình: Với chu kỳ trích mẫu T5=0.1s >> [Ak2 Bk2]=c2d(A,B,T5) >> R2=acker(Ak2,Bk2,p) R2 = >>Gkin2=ss(Ak2-Bk2*R2,Bk2,C,D,T5) Gkin2 = >> step(Gkin2) Nhận xét: Ta thấy hệ đến ổn định sau khoảng thời gian, nhiên chưa tới giá trị ta cầncó khâu để bù lại >>kvf2=inv(C*(eye(2)+Bk2*R2-Ak2)^-1*Bk2) Kvf2 = Mô kiểm chứng với điều khiển vừa tìm Simulink ( với chu kỳ trích mẫu 0.1s) : Ta thu kết quả: Đáp ứng hữu hạn( Dead-Beat: gán điểm cực gốc tọa độ miền ảnh Z) +Với chu kì trích mẫu T4=0.01s >> p0=[0 0]; >> [Ak1 Bk1]=c2d(A,B,T4) >> R3=acker(Ak1,Bk1,p0) R3 = >>Gkin3=ss(Ak1-Bk1*R3,Bk1,C,D,T4) Gkin3 = >> step(Gkin3) >>kvf3=inv(C*(eye(2)+Bk1*R3-Ak1)^-1*Bk1) kvf 3= Mô sơ đồ Simulink Ta có kết quả: +Với chu kỳtríchmẫu T5=0.1s >> [Ak2 Bk2]=c2d(A,B,T5) >> R4=acker(Ak2,Bk2,p0) R4 = >>Gkin4=ss(Ak2-Bk2*R4,Bk2,C,D,T5) Gkin4 = >> step(Gkin4) >>kvf4=inv(C*(eye(2)+Bk2*R4-Ak2)^-1*Bk2) Kvf4 = Mô kiểm chứng sơ đồ Simulink Ta thu được: 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