BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ

Điều khiển số, báo cáo, thí nghiệm, báo cáo điều khiển số, TN điều khiển số

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ Mô tả các bài thực hành: Bài thực hành nhằm mục đích thiết kế vòng điều chỉnh cho hệ thống động cơ điện một chiều kích từ độc lập (ĐCMC).Đối tượng điều khiển ĐCMC được mô tả bởi các phương trình dưới đây: • Điện áp phần ứng : u A =e A +R A i A +L A dt di A • Sức từ động cảm ứng: e A =k e n. ψ • Tốc độ quay: )( 2 1 TM mm Jdt dn −= π • Momen quay: AMM ikm . ψ = • Hằng số động cơ: Me kk .2 π = • Hằng số thời gian phần ứng: T A = A A R L Động cơ có các tham số sau: - Điện trở phần ứng: R A =250mΩ - Điện cảm phần ứng : L A =4mH - Từ thông danh định : SR V04,0 = ψ - Mô men quán tính : J=0,012kgm 2 - Hằng số động cơ: k e =236,8; k M =38,2 Mô hình của ĐCMC kích từ độc lập có dạng: 1 BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: TÌM MÔ HÌNH GIÁN ĐOẠN CỦA ĐCMC 1. Tìm hàm truyền đạt của mô hình trên miền ảnh z: Ta có hàm truyền đạt của mô hình trên miền ảnh s là: 22 22 )( ψππ ψ eMAAA M k kksJRJsTR k sW ++ = 14.470.01885s0.0003016s 528.1 2 ++ = Biến đổi ảnh s sang ảnh z bằng công thức: 1 12 + − = z z T s Thay vào ta có: 0012064.038.209)0024.00377.0(0012064.0 528.1056.3528.1 )( 22 2222 ++−+ ++ = TzTz TzTzT zW Với T là chu kì trích mẫu.Chọn T=0.01 => W(z)= 2085.13623.22064.1 10.528.110.056.310.528.1 2 3323 +− ++ −−− zz zz 2. Sử dụng lệnh c2d của Matlab xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH,FOH,Tustin Dùng Matlab ta nhập các lệnh sau: >> Ra = 0.25; >> La = 0.004; >> Phi = 0.04; >> J = 0.012; >> Km = 38.2; >> Ke = 2*pi*Km; >> num = [Km*Phi]; >> den = [Ra*2*pi*La/Ra*J 2*pi*J*Ra Km*Ke*Phi^2]; >> Ws = tf(num,den) Transfer function: 1.528 --------------------------------- 0.0003016 s^2 + 0.01885 s + 14.67 >>Wk1=c2d(Ws,0.01,'zoh') Transfer function: 0.139 z + 0.1085 ----------------------- z^2 + 0.8411 z + 0.5353 Sampling time: 0.01 >>Wk2= c2d(Ws,0.01,'foh') 2 Transfer function: 0.05773 z^2 + 0.1487 z + 0.04113 -------------------------------- z^2 + 0.8411 z + 0.5353 Sampling time: 0.01 >>Wk3= c2d(Ws,0.01,'tustin') Transfer function: 0.05009 z^2 + 0.1002 z + 0.05009 -------------------------------- z^2 + 0.1709 z + 0.7528 Sampling time: 0.01 3. Mô phỏng khảo sát bằng Simulink a. Mô phỏng hàm truyền đạt trên miền thời gian: Kết quả: 3 4 b. Mô phỏng hàm truyền đạt trên miền ảnh z: Kết quả: 5 4. Xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC Sử dụng Matlab ta xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC trên miền thời gian liên tục như sau: >> [A B C D]=tf2ss(Ws) A = 1.0e+004 * -0.0062 -4.8641 0.0001 0 B = 1 0 C = 1.0e+003 * 0 5.0664 D = 0 Gián đoạn hóa mô hình với chu kì trích mẫu Ts 1 =0.01s : >>Ts1=0.01; >> [A1 B1 C1 D1]=c2dm(A,B,C,D,Ts1,'zoh') A1 = -0.5063 -133.3760 0.0027 -0.3349 B1 = 0.0027 0.0000 C1 = 1.0e+003 * 0 5.0664 D1 = 0 Gián đoạn hóa mô hình với chu kì trích mẫu Ts 2 =0.1s : >>Ts2=0.1; >> [A1 B1 C1 D1]=c2dm(A,B,C,D,Ts2,'zoh') A2 = -0.0444 -1.5488 0.0000 -0.0424 6 B2 = 1.0e-004 * 0.3184 0.2143 C2 = 1.0e+003 * 0 5.0664 D2 = 0 Mô phỏng 2 mô hình trên bằng Simulink: Kết quả: 7 BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: TỔNG HỢP VÒNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG PHẦN ỨNG(ĐIỀU KHIỂN MÔMEN QUAY) Từ bài thí nghiệm 1 ta có: G(s)= )1)(( 1 1 11 1 1 2 +++ = ++ tAtAA AAt TTssTTR sTRsT với T t =100 s µ Thay số vào và chuyển sang miền z với gián đoạn theo phương pháp ZOH ta có: G s (z)= z 0.5353 - z 0.01347 + z 1.845 2 = )( )( 1 1 − − zA zB 1. Thiết kế bộ điều chỉnh dòng theo phương pháp Dead-Beat - Với L(z -1 )= l 0 với l 0 = 5416.0 001347.0845.1 11 21 = + = + bb Ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh: G R (z)= 0.007-0.9928z- 288.00.5381z )(1 )( 2 2 1 0 1 0 z z zBl zAl − = − − − Dùng Simulink mô phỏng ta có: Kết quả: 8 - Với L(z -1 )= l 0 + l 1 .z -1 Ta có hàm truyền của bộ diều chỉnh: G R (z)= )()(1 )()( 11 10 11 10 −− −− +− + zBzll zAzll trong đó: 3528.0 )001347.0845.1)(5353.01( 1 ))(1( 1 211 0 = ++ = +− = bba l 517.1 )001347.0845.1)(5353.01( 5353.0 ))(1( 211 1 1 = ++ = +− − = bba a l G R (z)= 048.0804.2651.0 812.0328.13528.0 23 23 −−− −+ zzz zzz Dùng Simulink mô phỏng ta có: Kết quả: 2. Thiết kế bộ điều chỉnh dòng theo phương pháp cân bằng mô hình - Với tốc độ đáp ứng của giá trị thực là 2 chu kì T I Ta có: G W (z)= 21 2 −− − zz 9 Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh là: G R (z)= 01347.081806.167653.3845.1 5353.00706.22 )(1 )( )( 1 23 23 ++− +− = − zzz zzz zG zG zG W W S Dùng Simulink mô phỏng ta có: Kết quả: - Với tốc độ đáp ứng của giá trị thực là 3 chu kì T I Ta có: G W (z)= 3 23 2 32 1 1 )()( −−− −+−+ zxxzxxzx trong đó: x 1 =3;x 2 =2;x 3 =1 Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh là: G R (z)= 02694.070347.380459.152153.5845.1 0706.14647.16059.23 )(1 )( )( 1 234 234 +++− +−− = − zzzz zzzz zG zG zG W W S 10 . BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ Mô tả các bài thực hành: Bài thực hành nhằm mục đích thiết kế vòng điều chỉnh cho hệ thống động. Simulink: Kết quả: 7 BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: TỔNG HỢP VÒNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG PHẦN ỨNG(ĐIỀU KHIỂN MÔMEN QUAY) Từ bài thí nghiệm 1 ta có: G(s)= )1)(( 1 1 11 1