Ebook Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên) - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

Nguyeãn Thò Phöông Haø, Ñieàu khieån töï ñoäng , Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1996.. Kuo, Automatic Control Systems , Prentice-Hall Intermational Editions, Sev[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THAØNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên) - Huỳnh Thái Hồng

LÝ THUYẾT LÝ THUYẾTLÝ THUYẾT LÝ THUYẾT

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG (Tái lần thứ nhất)

3

MUÏC LUÏC

Lời nói đầu

Chương

ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

1.1 Khái niệm điều khiển

1.2 Các ngun tắc điều khiển 12 1.3 Phân loại điều khiển 15 1.4 Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển 20 1.5 Một số ví dụ phần tử hệ thống tự động 22

Chương

MƠ TẢ TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN

TUÏC 36

2.1 Khái niệm 36

2.2 Hàm truyền đạt đại số sơ đồ khối 37

2.3 Sơ đồ dòng tín hiệu 60

2.4 Phương pháp không gian trạng thái 66

2.5 Tóm tắt 90

Phụ lục: Mô tả hệ thống tự động dùng MATLAB 91 Chương

ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG 96 3.1 Khái niệm đặc tính động học 96 3.2 Các khâu động học điển hình 102 3.3 Đặc tính động học hệ thống tự động 116

3.4 Tóm tắt 121

Phụ lục: Khảo sát đặc tính động học hệ thống dùng

MATLAB 122

Chương

4

4.1 Khái niệm ổn định 124 4.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 128 4.3 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số 134 4.4 Tiêu chuẩn ổn định tần số 146

Chương

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 156 5.1 Các tiêu chuẩn chất lượng 156

5.2 Sai số xác lập 158

5.3 Đáp ứng độ 160

5.4 Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng độ 165 5.5 Đánh giá chất lượng q trình q độ theo đặc tính

tần số hệ thống 168

Chương

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC 172

6.1 Khái niệm 172

6.2 Ảnh hưởng điều khiển đến chất lượng

hệ thống 173

6.3 Thiết kế hệ thống dùng QĐNS 187 6.4 Thiết kế hệ thống dùng biểu đồ Bode 205 6.5 Thiết kế điều khiển PID 214 6.6 Thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái 219

Phụ lục: Thiết kế hệ thống dùng MATLAB 229

Chương

MƠ TẢ TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN RỜI RẠC 236 7.1 Hệ thống điều khiển rời rạc 236

7.2 Phép biến đổi Z 242

7.3 Mô tả hệ thống rời rạc hàm truyền 249 7.4 Mô tả hệ thống rời rạc phương trình trạng thái 255

5

Chương

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

RỜI RẠC 276

A Phân tích hệ thống điều khiển rời rạc 276 8.1 Điều kiện ổn định hệ rời rạc 276 8.2 Tiêu chuẩn Routh - Hurwitz mở rộng 277

8.3 Tiêu chuẩn Jury 279

8.4 Quỹ đạo nghiệm số 280

8.5 Chất lượng hệ thống rời rạc 285 B Thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc 293

8.6 Khái niệm 293

8.7 Hàm truyền khâu hiệu chỉnh rời rạc 294 8.8 Thiết kế hệ rời rạc dùng phương pháp QĐNS 297 8.9 Thiết kế dùng điều khiển hồi tiếp trạng thái 306 8.10 Thiết kế điều khiển PID 311

Chương

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHI TUYẾN 314

9.1 Khái niệm 314

9.2 Phương pháp mặt phẳng pha 319 9.3 Phương pháp tuyến tính hóa gần 324 9.4 Phương pháp tuyến tính hóa điều hịa 328 9.5 Phương pháp tuyến tính hóa đoạn 339

9.6 Tiêu chuẩn Lyapunov 342

9.7 Tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối V M Popov 357

9.8 Toång kết 365

Phụ lục

A Bảng biến đổi laplace Z 368

B Tóm tắt vài tính chất định lý phép biến đổi z 369

6

370

C HÀM MÔ TẢ CÁC KHÂU PHI TUYẾN ĐIỂN HÌNH Khâu có vùng chết

sin

sin

N

D, x(t) Msin t M M D α + α = − π α = = ω > 2

2 Khaâu bão hòa

sin

N= α + α

π

2

3 Khâu khe hở

sin cos

sin

N j

M ; A

A D α α α = − + − π π π α = − = 2 2 1

4 Rơle vị trí có trễ

(cos cos )

( )

(sin sin ) sin N N K N

A D h 2K -j

A(D h)

D M

; sin ; A

A M D h

= α + α π + α − α π + α = α = = + 2

5 Khâu so sánh có trễ

Trigger Schmit khơng đảo

max

(cos sin )

sin H H V N j AV M M

, A

A D V

= α + α π α = = =

6 y x N M

y x  =  ⇒ =  π = −  2

7 y x ; N 3M2

4

= =

45o x -D F(x) -D D 45o x F(x) VH VL

Vomax F(x)

Vi

x -KN

D + h D

-D

-D - h

KN h

x F(x)

F(x)

0 x

Y = -x2

Y = x2

-D 45o

371

Tài liệu tham khaûo

1 Nguyễn Thị Phương Hà, Điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1996

2 Nguyễn Thị Phương Hà, Bài tập Điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1996

3 Benjamin C Kuo, Automatic Control Systems, Prentice-Hall Intermational Editions, Seventh Edition, 1995

4 Stanley M Shinners, Modem Control System Theory and Design, New York, 1992

5 John Van De Vegte, Feedback Control Systems, Prentice-Hall, 1991

6 Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, Prentice-Hall, 1990

7 Charlex L Phillips & H Troy Nagle, Digital Control System Analysis and Design, Prentice-Hall, 1992

8 Leigh J R., Applied Digital Control Theory, Design and Implementation, London, 1984

9 Karl J Åström and Björn Wittemmark, Computer Controlled