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]
(1)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)
(2)
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
(3)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
(4)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
(5)6
(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
(7)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