Đề tài Thiết kế mạch điều khiển PID cho đối tượng bậc 2 nhằm tìm hiểu chung về mạch khuếch đại thuật toán và mạch PID, các mạch khuếh đai thuật toán cơ bản.
Tự động hố 3- k6 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN Đề Tài: Thiết kế mạch điều khiển PID cho đối tượng bậc Giáo Viên Bộ Mơn : Nguyễn Văn Vinh Nhóm –Lớp TĐH3 -K6 Sinh viên thực hành: Nguyễn Văn Vương(236)(NT) Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hoá 3- k6 Lời nói đầu Như biết.Ngày nay, mà công nghệ sản xuất linh kiện điện tử nâng cao đồ điện tử ngày thu nhỏ kích thước điều đồng nghĩa với vi mạch số ngày dùng nhiều thể tầm quan trọng Môn học Vi mạch số & vi mạch tương tự mang đến kiến thức cho sinh viên chúng em vi mạch số mạch tương tự đề tài chúng em giao :”Thiết kế mạch điều khiển PID cho đối tượng bậc 2”.Qua đề tài chúng em nắm bắt cách thiết kế PID khuếch đại thuật toán sử dụng thành thạo phương pháp tổng thời gian Kuhn để xác lập tham số cho PID Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn thầy Nguyễn Văn Vinh trực tiếp giảng dạy hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng q trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót cách trình bày phần thể đồ án mình.Mong thầy,cơ bạn góp ý bổ sung thêm để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hoá 3- k6 Mục lục Chương 1: tìm hiểu chung mạch khuếch đại thuật toán mạch PID I: khuếch đại thuật tốn II mạch tích hợp 741 2.2 2.2.các mạch khuếh đai thuật toán 2.3) Mạch tạo dao động dùng khuếch đại thuật toán 2.4 Mạch lọc 2.5 mạch khuếch đại đo lường 2.6)KHỐI TẠO DAO ĐỘNG III: sơ lược hệ thống PID 3.1 tổng quan PID 3.2 phương páp ổn định hệ thống 3.2.1)Tiêu chuẩn Routh 3.2.2) tiêu chuẩn ổn định Hurwitze Bài tập lớn VMTT-VMS 2 11 18 18 20 20 21 Page Tự động hoá 3- k6 3.2.3) Tiêu chuẩn Nyquit 3.2.4)Tiêu chuẩn ổn định Mikhailov 3.2.5)Tiêu chuẩn Kuhn Chương 2: thiết kế điều khiển PID cho đối tượng bậc I) Tìm hiểu đối tượng bậc II) thiết kế mạch điều khiển PID cho đối tượng bậc 22 23 24 25 25 26 Chương 1: tìm hiểu chung mạch khuếch đại thuật toán mạch PID I: khuếch đại thuật toán Trước khuếch đại thuật toán thường sử dụng để xử lý phép tốn giải tích máy tính tương tự dễ dàng thay đổi tác dụng mạch nhờ việc thay đổi linh kiện bên ngồi Cấu tạo khuếch đại thuật tốn Gồm đầu vào đảo , đầu vào không đảo, chân cấp nguồn V+ VMột đầu chân có nhiệm vụ bù tần số điều kiện lý tương tổng trở vào Z I= Nguồn cấp nguồn chiều đối xứng từ Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hoá 3- k6 II mạch tích hợp 741 2.1: cấu tạo -là mạch khuếch đại thuật toán sử dụng phổ biến Hình dạng thực tế Chân 1: bù tần số Chân 2: đầu vào đảo Chân 3: đầu vào không đảo Chân 4: nguồn (-) Chân 5: bù tần số Chân 6: đầu Chân :nguồn (+) 2.2 mạch khuếh đai thuật toán a) mạch khuếch đại đảo Tín hiệu tỷ lệ tuyến tính với tín hiệu vào ngược dấu với tín hiệu vào Tín hiệu vào đưa vào chân không đảo Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hoá 3- k6 b)Mạch khuếch đại khơng đảo tín hiệu tỷ lệ tuyến tính với tín hiệu vào Cùng dấu với tín hiệu vào c) mạch cộng đảo tín hiệu cộng đưa vào chân đảo khuếch đại thuật tốn Tín hiệu ngược dấu với tín hiệu vào d) mạch cộng khơng đảo tín hiệu vào đưa vào chân không đảo khuếch đại thuật tốn Bộ tích phân đảo: Có tín hiệu tỷ lệ tích phân với tín hiệu vào Tín hiệu vào đưa vào chân đảo KĐTT Qua điện trở R2 Có điện áp ra: Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hố 3- k6 Tín hiệu tỷ lệ tích phân với tín hiệu vào tín hiệu vào đưa vào chân không đảo KĐTT Mạch tỷ lệ tích phân Có tín hiệu vào đưa vào chân đảo KĐTT Tín hiệu vừa tỷ lệ với tín hiệu vào tỷ lệ tỷ phân với tín hiệu vào TI=R7C1 Mạch vi phân bản: tín hiệu vào đưa qua tụ C1 vào cửa đảo KĐTT Tín hiệu đạo hàm tín hiệu vào Mạch vi phân thường dùng tương tự mạch vi phân có thêm tụ C2 mắc song song với C2 nhằm mục đích đoản mạch phản hồi tạp âm tần số cao Điện áp ra: Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hố 3- k6 Mạch PID bản: Tín hiệu đưa vào cổng đảo KĐTT Qua khối R1C1 mắc song song Có tín hiệu tỷ lệ với tín hiệu vào , vừa đạo ham vừa tích phân với tín hiệu vào Mạch Pid thường dùng: có sơ đồ gần giống với mạch PID có bổ sung thêm R4 hạn chế tốc khuếch đại tần số cao R3 nhằm mục đích hạn chế khuếch đại tần số thấp Mạch so sánh dùng KĐTT: điện áp chuẩn đặt vào chân khơng đảo KĐTT Khi tín hiệu vào chân đảo lớn điện áp chuẩn UO mức cao ngược lại mức thấp Mạch Triger Smit: mạch so sánh trễ để khắc phục ảnh hưởng nhiễu người ta đưa vào so sánh mạch phản hồi dương 2.3) Mạch tạo dao động dùng khuếch đại thuật toán Khái niệm: mạch tạo dao động mạchđiện tử tạo tín hiệu biến đổi theo chu kỳ Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hố 3- k6 Nếu U0(t) giảm theo hàm mũ, dẫn đến dao động tắt dần , điện áp U0(t ) điện áp hình sin có biên độ khơng đổi U0(t ) tăng dần theo hàm mũ Bộ tạo dao động hàm sin dùng cầu viên mạch hồi tiếp Mạch dao động tạo tín hiệu sin Điện trở R2,R4 tạo mạch phản hồi âm cho khuếch đại không đảo diode dùng để hạn chế biên độ điện áp Các nhóm RC tạo dao động theo tần số riêng Mạch dao động tích Mạch dao động tích sử dụng KĐTT có hai mạch phả hồi mạch phả hồi âm tạo R3,C1 Mạch phản hồi dương tạo R2,R4 Mạch hoạt động dựa nạp xả tụ C1 Chu kỳ xung Bài tập lớn VMTT-VMS Page Tự động hoá 3- k6 2.4 Mạch lọc Mạch lọc mạch điện tử có cấu trúc mạng cực có tác dụng cho tín hiệu dải tần số qua chặn tín hiệu tần số cịn lại Mạch lọc thơng thấp với khuếch đại khơng đảo: Tín hiệu đưa qua mạch lọc RC sau đưa vào chân không đảo KĐTT Tần số cắt Mạch lọc thông cao bậc Tác dụng: cho tín hiệu dải tần số cao qua Mục đích nhằm tăng độ dốc đặc tính tần số Độ dốc lên đến +40dB/dec Mạch lọc dải thông Tác dụng: cho tín hiệu dải tần số f định với fL R2=1k Chọn R6=10k ta có Chọn R8=10k Sau thay giá trị linh kiện tính tốn vào mạch ta tín hiệu ra” Bài tập lớn VMTT-VMS Page 31 Tự động hoá 3- k6 Bài tập lớn VMTT-VMS Page 32 Tự động hoá 3- k6 Phần Kết Luận Từ sơ đồ mạch ngun lí ta hiểu nguyên tắc hoạt động hệ thống linh kiện Sơ đồ mô phần mềm mơ proteus Tính thực tế phương hướng phát triển tập: Với thiết kế hệ thống đo điều khiển tốc độ động giúp cho chúng em hiểu nguyên lí hoạt động số loại cảm biến đặc biệt encoder Tuy nhiên lần đầu làm tập lớn nên chúng em nhiều thiếu sót q trình trình bày.Cho nên chúng em muốn có thêm đóng góp ý kiến thầy ,cơ giáo bạn để hồn thiện tốt có kinh nghiệm cho tập sau Chúng em xin trân thành cảm ơn! Bài tập lớn VMTT-VMS Page 33 ... 3 .2. 4)Tiêu chuẩn ổn định Mikhailov 3 .2. 5)Tiêu chuẩn Kuhn Chương 2: thiết kế điều khiển PID cho đối tượng bậc I) Tìm hiểu đối tượng bậc II) thiết kế mạch điều khiển PID cho đối tượng bậc 22 23 24 ... 26 Tự động hoá 3- k6 Chương 2: thiết kế điều khiển PID cho đối tượng bậc I) Tìm hiểu đối tượng bậc - đối tượng bậc ? Bài tập lớn VMTT-VMS Page 27 Tự động hoá 3- k6 Cách đơn giản để xác định đối. .. tượng bậc dựa vào hàm truyền đạt đối tượng hàm truyển có bậc tức đối tượng bậc Các đối tượng bậc thường ghép phần tử R,L,C Một số đối tượng bậc thường gặp Mạch dùng RLC Mạch dao động RC II) thiết