Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Thiết kế hệ thống dùng Bode, biểu đồ Bode khâu sớm pha, các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
MƠN HỌC CƠ SỞ TỰ ĐỘNG Giảng viên: Nguyễn Đức Hồng Bộ mơn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Email: ndhoang@hcmut.edu.vn CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC Thiết kế hệ thống dùng Bode R(s) + Gc(s) G(s) C(s) Bộ điều khiển sớm pha → cải thiện chất lượng quá độ + αTs G C (s) = K C (α > 1) + Ts Biểu đồ Bode khâu sớm pha 20log(K C ) + 20log(α) 20log(K C ) + 10log(α) 20log(K C ) ωmax = ϕmax T α ϕmax �α − � = arcsin � � �α + � αT ωmax 1T Thiết kế hệ thống dùng Bode R(s) + Gc(s) G(s) C(s) Bộ điều khiển trễ pha → cải thiện chất lượng xác lập + αTs G C (s) = K C (α < 1) + Ts Biểu đồ Bode khâu trễ pha 20log(K C ) 20log(K C ) + 10log(α) 20log(K C ) + 20log(α) ωmin = ϕmin T α ϕmin �α − � = arcsin � � �α + � αT ωmin 1T Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 1: Xác định KC để thỏa yêu cầu sai số xác lập K *p K *v K *a KC = = = Kp K v Ka • Bước 2: Đặt G1(s) = KC*G(s) . Vẽ Bode G1(s) • Bước 3: Xác định tần số cắt biên G1(s) : c Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 4: Xác định độ dự trữ pha G1(s) : M • Bước 5: Xác định góc pha cần bù : ϕmax = ΦM − ΦM + θ M* : độ dự trữ pha mong muốn, = 50 : 200 • Bước 6: Tính : + sin ϕmax α= − sin ϕmax * Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 7: Xác định tần số cắt mới dựa vào điều kiện : ' L1 ( ωC ) = −10log ( α ) • Bước 8: Tính T : T= ω ' C α • Bước 9: Kiểm tra hệ thống thỏa mãn độ dự trữ biên khơng? Nếu khơng quay lại Bước 5 Ví dụ 1 Sơ đồ điều khiển R(s) • + Gc(s) 40 G(s) = s (s + 10) G(s) C(s) Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: K *a = 10, ΦM* 200 , GM* 5dB Ví dụ 2 Sơ đồ điều khiển R(s) • + Gc(s) 16 G(s) = (s + 2) (25s + 1) G(s) C(s) Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: có sai số sác lập đối với ngõ vào hàm nấc 5% và ΦM* 500 , GM* 20dB Các bước thiết kế khâu trễ pha dùng Bode • Bước 1: Xác định KC để thỏa yêu cầu sai số xác lập K *p K *v K *a KC = = = Kp K v Ka • Bước 2: Đặt G1(s) = KC*G(s) . Vẽ Bode G1(s) Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 3: Xác định tần số cắt biên mới dựa vào điều kiện: ϕ1 ( ω ' C ) = −180 + ΦM + θ * M* : độ dự trữ pha mong muốn, = 50 : 200 • Bước 4: Tính từ điều kiện : L1 ( ωC' ) = −20log ( α ) Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 5: Chọn zero khâu hiệu chỉnh: '