Luận văn xây dựng bộ điều khiển p PI PID truyền thống có khả năng dùng cho các hệ điều chỉnh

LỜI MỞ ĐẦU Từ thuở xa xưa người nghĩ chế tạo thiết bị điều khiển tự động nhằm mục đích giảm sức lực, tăng suất lao động tăng cải vật chất cho xã hội Những thiết bị điều khiển tự động ngày hoàn thiện theo thời gian, theo hiểu biết nhu cầu người Những hệ thống điều khiển ban đầu loài người phát minh hệ thống điều khiển học đơn giản cấu điều khiển đồng hồ nước Ktesibios thành phố Alexandra, Ai Cập (Egypt) trước công nguyên hay thiết bị điều khiển vận tốc (flyball governor) James Watt phát minh vào cuối kỷ 18 Nhu cầu sử dụng hệ thống điều khiển tự động ngày gia tăng Những hệ thống điều khiển tự động đặc biệt phát triển mạnh có phát minh điện điện tử, công nghệ bán dẫn công nghệ máy vi tính kỷ 20 Những hệ thống điều khiển tự động có nhiều loại khác phụ thuộc vào cách phân loại Nếu phân loại theo cách thức vận hành chuyển hóa lượng phân chia thành hệ thống học (mechanical systems), hệ thống thủy lực học (hydraulic systems), hệ thống (pneumatic systems), hệ thống điện điện tử (electric and electronic systems), hệ thống điều khiển kết hợp loại Những hệ thống điều khiển tự động ngày phổ biến hệ thống điện điện tử Nếu phân chia hệ thống điện điện tử theo loại tín hiệu, có hệ thống điều khiển tín hiệu liên tục (analogue control systems) hệ thống điều khiển số (digital control system) hay gọi hệ thống điều khiển máy tính(computer-based control systems) Xu chung xuất nhiều hệ thống điều khiển máy tính Lý thuyết điều khiển đại, cơng nghệ thơng tin (phần cứng, phần mềm, kỹ thuật mạng, kỹ thuật giao diện kỹ thuật không dây) công nghệ Mangh■■ng Luôn 123doc Th■a thu■n l■icam s■ tr■ h■u k■t s■ nghi■m t■im■t d■ng s■website mang kho m■i th■ m■ l■i d■n CH■P vi■n nh■ng cho ■■u kh■ng ng■■i NH■N quy■n chia dùng, l■ CÁC s■l■i v■i và■I■U t■t công h■n mua nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N cho tàihi■n ng■■i li■u TH■A tài th■ hàng li■u dùng hi■n THU■N ■■u ■ t■t Khi ■■i, Vi■t c■ khách b■n l■nh Nam Chào online hàng v■c: Tác m■ng tr■ không tài phong thành b■n khác chun ■■n thành tíngì d■ng, v■i so nghi■p, viên 123doc v■i cơng c■a b■n hồn ngh■ 123doc g■c h■o, thơng B■n và■■ n■p có tin, cao th■ ti■n ngo■i tính phóng vào ng■, Khách trách tài to,kho■n nhi■m thu nh■ c■a ■■i hàng tùy123doc, v■i ý cót■ng th■b■n d■ ng■■i dàng s■ dùng ■■■c tra c■u M■c h■■ng tàitiêu li■u nh■ng hàng m■t■■u quy■n cáchc■a l■i123doc.net sau xác,n■p nhanh ti■n tr■ chóng thành website th■ vi■n tài li■u online l■n nh■t Vi■t Nam, cung c■p nh■ng tài li■u ■■c khơng th■ tìm th■y th■ tr■■ng ngo■i tr■ 123doc.net Nhi■u event thú v■, event ki■m ti■n thi■t th■c 123doc luôn t■o c■ h■i gia t■ng thu nh■p online cho t■t c■ thành viên c■a website Mangh■n Luôn Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thông dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chun ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thơng B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Lnh■n 123doc Sau Th■a Xu■t h■■ng phát thu■n cam nh■n m■t t■k■t s■ t■i ýxác n■m t■■ng d■ng s■ nh■n website mang ■■i, t■o t■l■i c■ng ■■ng d■n 123doc CH■P nh■ng ■■u ■■ng h■ NH■N ■ã quy■n th■ng chia t■ng ki■m CÁC s■s■ l■i b■■c ti■n vàchuy■n ■I■U t■t mua online kh■ng nh■t bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh ng■■i li■u ph■n tài TH■A v■ li■u hàng thơng dùng tríTHU■N hi■u c■a ■■u tin Khi qu■ Vi■t xác khách nh■t, minh Nam Chào hàng uy tài l■nh Tác m■ng tín kho■n tr■ phong v■c cao thành b■n email nh■t tàichuyên ■■n li■u thành b■n Mong v■i nghi■p, viên kinh ■ã 123doc 123doc.net! mu■n ■■ng c■a doanh hoàn mang 123doc kýonline v■i h■o, Chúng l■ivà 123doc.netLink cho Tính ■■ n■p tơi c■ng cao ■■n cung ti■n tính ■■ng th■i vào c■p trách xác tài ■i■m D■ch xãkho■n th■c nhi■m h■itháng V■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i ■■■c ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c g■i t■ng tài 123doc v■ mô nguyên b■n ng■■i ■■a t■s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c m■c ■ây) email M■c h■■ng quý 100.000 cho b■n tiêu báu, b■n, nh■ng ■ã hàng phong l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau vuingày, n■p lòng “■i■u giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i không t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Luônh■n Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc Mang h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n cơng ■■ng c■a c■ doanh b■n hồn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t u■t phát Nhi■u Mang Luôn 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n t■ m■t tr■ t■ h■u ýk■t s■ thú nghi■m t■i ýt■■ng xác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event t■o kho m■i ■■i, t■o t■ c■ng th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■ng ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia ki■m t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c ti■n s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công online h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N b■ng sang b■ng cho tài ■■nh hi■n tài ng■■i li■u ph■n tài TH■A li■u tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng trí hi■u hi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin qu■ t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia nh■t, b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online uy hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác tín m■ng tín kho■n tr■ cao nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n nh■t email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tín Mong b■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã mu■n t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n mang hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i l■i h■o, Chúng l■i thông B■n cho 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có c■ng tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i ■■ng tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác xã tài ■i■m D■ch xã to,h■i kho■n th■c nhi■m h■i thum■t tháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ngu■n ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cótài g■i t■ng th■ tài 123doc nguyên v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t tri d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c tra th■c m■c ■ây) email c■u quý M■c h■■ng quý 100.000 cho tài báu, b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng phong ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u phú, quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a ■a l■i b■n vào d■ng, 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p giàu lòng “■i■u nhanh giàu ti■n giá s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u tr■ thành tr■ nh■p ■■ng 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email th■i vi■n th■i Thu■n mong c■a thành mong tài v■ li■u mu■n viên mu■n S■ online ■■ng D■ng t■o click t■o l■n ■i■u ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n ki■n V■” vào Vi■t 123doc cho top sau cho Nam, cho 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■i users website c■p users ■âynh■ng có ■■■c cóph■ thêm thêm tài bi■n g■i thu thu li■u t■t nh■p nh■t nh■p ■■c T■it■i Chính khơng t■ng Chính Vi■tth■i vìth■ Nam, vìv■y v■y ■i■m, tìm 123doc.net t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racó ■■i thu■c ■■i tr■■ng th■ nh■m nh■m c■p top ngo■i ■áp 3nh■t ■áp Google ■ng tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net nhu Nh■n nhuc■u c■u ■■■c chia theo chias■ quy■t danh s■tàitài hi■u li■u li■uch■t ch■t c■ng l■■ng l■■ng ■■ng vàvàki■m bình ki■mch■n ti■n ti■nonline online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Nhi■u Mang Ln 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mơ ngun b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t -1- bán dẫn cơng nghệ tạo hệ thống chip khả trình (programmable system on a chip) mở hướng việc thiết kế hệ thống điều khiển tự động dùng cho công nghiệp đời sống hàng ngày Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite System) với vệ tinh viễn thông (Telecommunication Satellites) ngày mang lại nhiều ứng dụng thiết thực việc phát triển hệ thống điều khiển tự động dùng nhiều lĩnh vực khác có độ xác cao Được cho phép hướng dẫn tận tình GS.TSKH Thân Ngọc Hồn trưởng mơn Điện tự cơng nghiệp trường ĐH Dân lập Hải Phịng, thầy cô giáo môn Điện tự động công nghiệp em bắt tay vào nghiên cứu thực đề tài “Xây dựng điều khiển P, PI, PID truyền thống khả dùng cho hệ điều chỉnh” GS.TSKH Thân Ngọc Hồn hướng dẫn Đề tài gồm nội dung sau: Chương 1: Các điều khiển dùng hệ thống tự động Chương 2: Các Chương 3: Nhưng em sinh viên bắt tay vào việc nghiên cứu nên em khơng tránh khỏi thiếu sót khơng tối ưu vấn đề Do em mong thông cảm bỏ qua thầy sai sót em thiết kế em mong muốn nhận bảo góp ý thầy mơn em học hỏi rút kinh nghiệm sau -2- CHƯƠNG 1.1 KHÁI NIỆM Một điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID) chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển công nghiệp – điều khiển PID sử dụng phổ biến số điều khiển phản hồi Một điều khiển PID tính tốn giá trị "sai số" hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn Bộ điều khiển thực giảm tối đa sai số cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Trong trường hợp khơng có kiến thức q trình, điều khiển PID điều khiển tốt Tuy nhiên, để đạt kết tốt nhất, thông số PID sử dụng tính tốn phải điều chỉnh theo tính chất hệ thống-trong kiểu điều khiển giống nhau, thông số phải phụ thuộc vào đặc thù hệ thống Giải thuật tính tốn điều khiển PID bao gồm thông số riêng biệt, đơi cịn gọi điều khiển ba khâu: giá trị tỉ lệ, tích phân đạo hàm, viết tắt P, I, D Giá trị tỉ lệ xác định tác động sai số tại, giá trị tích phân xác định tác động tổng sai số khứ, giá trị vi phân xác định tác động tốc độ biến đổi sai số Tổng chập ba tác động dùng để điều chỉnh q trình thơng qua phần tử điều khiển vị trí van điều khiển hay nguồn phần tử gia nhiệt Nhờ vậy, giá trị làm sáng tỏ quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số tại, I phụ thuộc vào tích lũy sai số khứ, D dự đoán sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi -3- Bằng cách điều chỉnh số giải thuật điều khiển PID, điều khiển dùng thiết kế có yêu cầu đặc biệt Đáp ứng điều khiển mô tả dạng độ nhạy sai số điều khiển, giá trị mà điều khiển vọt lố điểm đặt giá trị dao động hệ thống Lưu ý công dụng giải thuật PID điều khiển khơng đảm bảo tính tối ưu ổn định cho hệ thống Vài ứng dụng yêu cầu sử dụng hai khâu tùy theo hệ thống Điều đạt cách thiết đặt đội lợi đầu không mong muốn Một điều khiển PID gọi điều khiển PI, PD, P I vắng mặt tác động bị khuyết Bộ điều khiển PI phổ biến, đáp ứng vi phân nhạy nhiễu đo lường, trái lại thiếu giá trị tích phân khiến hệ thống không đạt giá trị mong muốn Chú ý: Do đa dạng lĩnh vực lý thuyết ứng dụng điều khiển, nhiều qui ước đặt tên cho biến có liên quan sử dụng 1.2 1.2.1 Một dạng mạch sớm pha gọi điều khiển tỷ lệ (proportional controller, hay P controller) : ura (t ) K Puvào (t ) (1.1) Hàm truyền điều khiển P có dạng: GP (s) U ( s ) U vào ( s ) (1.2) Tín hiệu điều khiển quy luật tỉ lệ hình thành theo cơng thức: x K p e (1.3) -4- Trong đó: Kp hệ số khuếch đại quy luật Theo tính chất khâu khuếch đại (hay khâu tỷ lệ) ta thấy tín hiệu khâu ln ln trùng pha với tín hiệu vào Điều nói lên ưu điểm khâu khuếch đại có độ tác động nhanh Vì vậy, công nghiệp, quy luật tỉ lệ làm việc ổn định với đối tượng Tuy nhiên, nhược điểm khâu tỉ lệ sử dụng với đối tượng tĩnh, hệ thống điều khiển tồn sai lệch tĩnh Để giảm giá trị sai lệch tĩnh phải tăng hệ số khuếch đại đó, tính dao động hệ thống tăng lên làm hệ thống ổn định Trong công nghiệp, quy luật tỉ lệ thường dùng cho hệ thống cho phép tồn sai lệch tĩnh Để giảm sai lệch tĩnh, quy luật tỉ lệ thường hình thành theo biểu thức: x x0 K Pe (1.4) Trong x0 điểm làm việc hệ thống Tác động điều khiển ln giữ cho tín hiệu điều khiển thay đổi xung quanh giá trị xuất sai lệch Hình mơ tả q trình điều khiển với hệ số Kp khác Hình 1.1: Quá trình điều khiển với hệ số P khác Hệ số KP cao sai số xác lập điều khiển lớn Giả sử toán điều khiển tốc độ động với tín hiệu đặt tốc độ r = 1000 vòng/phút, Kp = 15 Ta thử khảo sát xem biến thiên tín hiệu điều khiển theo thời gian -5- Giả thiết thời điểm t = tín hiệu hệ thống y = Khi đó, tín hiệu sai lệch e = r – y = 1000 Đầu điều khiển u = Kp e = 15 1000 = 1500 Tín hiệu đưa đến đầu vào đối tượng cần điều khiển làm cho đầu bắt đầu tăng lên, dẫn đến bắt đầu giảm Trong số trường hợp, quán tính hệ thống, sai lệch e = (nghĩa đầu y với giá trị đặt r ) làm cho u = Kp e = tốc độ động tiếp tục gia tăng Khi tốc độ vượt q tốc độ đặt tín hiệu điều khiển đảo chiều, đồng thời quán tính hệ giảm dần làm cho tốc độ giảm nhanh Khi tốc độ giảm xuống tốc độ đặt tín hiệu u điều khiển lại lớn 0, làm cho tốc độ lại tăng lên với quán tính nhỏ Sau vài chu kỳ dao động tốc độ động ổn định giá trị đó, phụ thuộc vào tham số hệ thống a Sai lệch tĩnh Đối với quy luật điều chỉnh P, tốc độ động với tốc độ đặt e = tín hiệu điều khiển u = Kpe và, đó, tốc độ động bị kéo giảm xuống Vì vậy, muốn u e phải khác Nghĩa phải ln có sai lệch tín hiệu đặt tín hiệu đầu thực tế tín hiệu điều khiển Trong ví dụ trên, giả sử sau ổn định tốc độ động đạt 970 vịng/phút sai lệch tĩnh e = 1000 – 970 = 30 vịng/phút tín hiệu điều khiển u = Kpe = 15 30 = 450 b Giảm sai lệch tĩnh Nếu tăng Kp lên 150 chẳng hạn sai lệch tĩnh e cần đủ để tạo tín hiệu điều khiển 450 để trì mơmen đủ lớn giữ cho động quay Rõ ràng, tăng Kp làm giảm sai -6- lệch tĩnh Tuy nhiên, Kp tăng lớn hệ bị dao động, khơng ổn định Một dạng mạch chậm pha gọi điều khiển tỷ lệ-tích phân (proportional-integral controller, hay PI controller), phương trình bao gồm hai thành phần, tỷ lệ tích phân, có dạng sau: t u (t ) K P u vào (t ) K I u vào ( )d (1.5) Hàm truyền điều khiển PI có dạng: GPI ( s) U ( s) U vào ( s) KP KI s (1.6) Tương tự điều khiển PD, sử dụng mạch bù có hàm truyền GPI(s) này, điều chỉnh ảnh hưởng mạch bù, qua điều chỉnh đáp ứng hệ thống cách thay đổi hai tham số KP KI Chúng ta sử dụng mạch chậm pha Hình 1.10 để làm điều khiển PI Khi đó, phần tử mạch phải chọn cho lớn để hàm truyền mạch chậm pha có điểm cực gần khơng Hàm truyền mạch chậm pha xấp xỉ sau: Gc ( s) 1 s s 1 s s 1( ) s Đó dạng hàm truyền điều khiển PI -7- (1.7) Hình 1.2: Mạch khâu hiệu chỉnh PI Mạch sớm pha sử dụng để tạo góc sớm pha, nhờ có dự trữ pha mong muốn cho hệ thống Việc sử dụng mạch sớm pha biểu diễn mặt phẳng s phương pháp làm thay đổi quỹ tích nghiệm phương trình đặc trưng Cịn mạch chậm pha, có ảnh hưởng làm giảm tính ổn định hệ thống, thường sử dụng để cung cấp suy giảm nhằm làm giảm sai số trạng thái xác lập hệ thống Để hệ thống vừa có tác động nhanh, vừa triệt tiêu sai lệch tĩnh ( sai lệch giá trị mong muốn so với giá trị thực tế hệ thống trạng thái xác lập) người ta kết hợp quy luật tỉ lệ với quy luật tích phân để tạo quy luật tỉ lệ - tích phân Tín hiệu điều khiển xác định theo cơng thức: x K p e K i e.dt K p (e e.dt ) Ti Trong đó: - Kp hệ số khuếch đại Ti Kp Ki số thời gian tích phân Hàm truyền quy luật tỉ lệ tích phân có dạng: -8- (1.8) W(p)=K p W j Ti p (1.9) Ti (1.10) Ti (1.11) / , KP j Đặc tính pha tần : arctg Như ( ) Tín hiệu chậm pha so với tín hiệu vào góc khoảng từ -π/2 đến phụ thuộc vào tham số Kp, Ti tần số tín hiệu vào Rõ ràng, tốc độ tác động quy luật PI chậm quy luật tỉ lệ nhanh quy luật tích phân Hình mơ tả trình độ hệ thống điều khiển tự động sử dụng quy luật PI với tham số K p Ti khác Hình 1.3: Quá trình độ hệ thống điều khiển sử dụng quy luật PI - Đường ứng với Kp nhỏ Ti lớn Tác động điều khiển nhỏ nên hệ thống không dao động - Đường ứng với Kp nhỏ Ti nhỏ Tác động điều khiển tương đối lớn thiên quy luật tích phân nên hệ thống có tác động chậm, dao động với tần số nhỏ không tồn sai lệch tĩnh -9- - Đường mơ tả q trình Kp lớn Ti lớn Tác động điều khiển tương đối lớn thiên quy luật tỉ lệ nên hệ thống dao động với tần số lớn tồn sai lệch tĩnh - Đường tương ứng với trình điều khiển Kp lớn Ti nhỏ Tác động điều khiển lớn Quá trình điều khiển dao động mạnh, thời gian điều khiển kéo dài khơng có sai lệch tĩnh - Đường xem trình tối ưu Kp Ti thích hợp với đối tượng điều khiển Trong thực tế, quy luật điều khiển PI sử dụng rộng rãi đáp ứng chất lượng cho hầu hết q trình cơng nghệ Tuy nhiên, có thành phần tích phân nên độ tác động quy luật bị chậm Vì vậy, đối tượng có nhiễu tác động liên tục mà hệ thống điều khiển lại địi hỏi độ xác cao quy luật PI khơng đáp ứng Quy luật điều chỉnh P có ưu điểm tác động nhanh Tín hiệu điều khiển phụ thuộc trực tiếp vào sai lệch tín hiệu đặt tín hiệu thực Tuy nhiên, sai lệch tín hiệu điều khiển nên ln tồn sai lệch tĩnh nói Vậy làm để triệt tiêu sai lệch tĩnh? Câu trả lời phải đưa tín hiệu điều khiển sai lệch tĩnh giữ nguyên giá trị điều khiển Giả sử thời điểm k = ui,0 = Tại thời điểm k=1 ui,1= Kie1; uio = Kie1 tương tự điều khiển kiểu P Tại thời điểm ui,2 = Kie2 + ui,1 tín hiệu điều khiển lần sau tín hiệu điều khiển lần trước cộng đại số với tích hệ số tích phân sai lệch làm cho sai lệch e (dương âm) giảm dần (hệ ổn định) - 10 - Từ công thức thực nghiệm Ziegler-Nichols: Bảng 3.1: Các tham số điều khiển Luật điều khiển Kp Ti Td P T/L ∞ PI 0.9T/L 10L/3 PID 1.2T/L 2L 0.5L Với tham số: L/T=0.1 T=20 Ta có: L=2 T=20 Khi ta có tham số điều khiển sau: Bảng 3.2: Các tham số điều khiển Luật điều khiển Kp Ti Td P 10 ∞ PI 6.667 PID 12 b Xét hệ thống với luật điều khiển P, PI, PID : Từ hàm truyền đối tượng: e Ls WĐT (s) Ts (3.5) Khai triển Taylor ta hàm truyền khâu trễ gần ( lấy đến bậc ) sau: - 50 - >> T=20;L=0.1*T; >> [num,den]=pade(L,3); >> Wtre=tf(num,den) Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 s^3 + s^2 + 15 s + 15 >> Wdt=tf(1,[T 1])*Wtre Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 -20 s^4 + 121 s^3 + 306 s^2 + 315 s + 15 Với luật P, PI, PID ta có thơng số Kp, Ti, Td khác c Luật PID: Hàm truyền điều khiển PID: WPID ( s ) Kd s2 K ps s Chương trình Matlab sau: >> T=20;L=T*0.1; >> [num,den]=pade(L,3); >> Wtre=tf(num,den) Transfer function: -s^3 + s^2 - 15 s + 15 -s^3 + s^2 + 15 s + 15 >> Wdt=tf(1,[L 1])*Wtre Transfer function: - 51 - Ki (3.6) -s^3 + s^2 - 15 s + 15 s^4 + 13 s^3 + 36 s^2 + 45 s + 15 >> Kp=1.2*T/L; >> Ti=2*L; >> Td=0.5*L; >> Kd=Kp*Td; >> Ki=Kp/Ti; >> Wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> Who=Wpid*Wdt; >> Wkin=feedback(Who,1) Transfer function: 12 s^5 - 60 s^4 + 111 s^3 - 18 s^2 - 135 s - 45 10 s^5 - 73 s^4 + 75 s^3 - 63 s^2 - 150 s - 45 >> pzmap(Wkin) >> step(Wkin) >> nyquist(Who) >> [p,z]=pzmap(Wkin) p= 6.3349 0.9673 + 1.4460i 0.9673 - 1.4460i -0.5000 -0.4694 z= 1.8389 + 1.7544i 1.8389 - 1.7544i - 52 - 2.3222 -0.5000 -0.5000 Sau chạy chương trình Matlab ta thu kết sau: Quá trình độ hệ thống: Hình 3.10: Quá trình độ hệ thống Đồ thị điểm cực điểm khơng: Hình 3.11: Đồ thị điểm cực điểm khơng - 53 - Đường đặc tính tần: Hình 3.12: Đường đặc tính tần 3.3.3 Nhận xét Với thông số ban đầu điều khiển PID tính theo cơng thức thực nghiệm Ziegler-Nichols hệ thống không ổn định Tồn điểm cực nằm bên phải trục ảo, q trình q độ khơng tắt dần theo thời gian Chỉnh định để hệ thống ổn định với chất lượng tốt nhất: >> Kp=0.16;Kd=0.16;Ki=0.13; >> Wpid=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); >> Who=Wpid*Wdt; >> Wkin=feedback(Who,1) Transfer function: -0.16 s^5 + 0.8 s^4 - 1.57 s^3 + 0.78 s^2 + 0.45 s + 1.95 -1.84 s^5 + 13.8 s^4 + 34.43 s^3 + 45.78 s^2 + 15.45 s + 1.95 >> step(Wkin) - 54 - >> pzmap(Wkin) >> nyquist(Who) >> [p,z]=pzmap(Wkin) p= -4.4659 -1.3086 + 1.5164i -1.3086 - 1.5164i -0.2084 + 0.1254i -0.2084 - 0.1254i z= 1.8389 + 1.7544i 1.8389 - 1.7544i 2.3222 -0.5000 + 0.7500i -0.5000 - 0.7500i Kết quả: Đồ thị trình độ: Hình 3.13: Đồ thị trình độ - 55 - Đồ thị điểm cực điểm khơng: Hình 3.14: Đồ thị điểm cực điểm khơng Đặc tính tần: Hình 3.15: Đặc tính tần Ta thấy rằng: - Thời gian độ : tqd= 18.1s - 56 - - Độ điều chỉnh: σ max= 0.516% - Đường đặc tính tần bao lấy điểm Nyquist Hệ thống hệ ổn định Kết luận: Các tham số tối ưu điều khiển PID ứng với đối tượng biết hàm truyền: Kp =1.0935 Ki = 0.0731 Kd =-0.3411 Với tham số tối ưu hệ thống đạt chất lượng tốt - 57 - 3.4 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ khối chức hệ điều khiển sử dụng điều khiển PID Hình 3.16: Sơ đồ khối chức hệ điều khiển sử dụng điều khiển PID Mạch điều khiển PID Hình 3.17: Mạch điều khiển PID - 58 - Những thành phần hệ thống điều khiển thể ( Hình 3.18) Khâu phản hồi cung cấp giá trị thực tế cách liên tục Nó so sách giá trị bạn đặt, Vset, với giá trị hệ thống, Vsensor, cách tính tốn khác biệt hai giá trị, Verr = Vset – V sensor Bộ điều khiển PID có lỗi xác định lại điện áp xử lý để mang lại Vset = Vsensor Verr = Hình 3.18: Sơ đồ mạch PID hoàn chỉnh Khâu phản hồi Một mạch cổ điển tính tốn lỗi amp op tổng hợp Trong điều khiển XOP1 thực tính tốn lỗi Amp tổng hợp amd đảo, em tính tốn hiệu sử dụng R1 = R2 = R3 = 10 kΩ Verr = - (Vset / R1 + Vsensor / R2) ∙ R3 = (Vset + Vsensor) ∙ (10 k / 10 k) = - (Vset + Vsensor) Nhưng làm hệ thống tính tốn sai lệch? Vâng, khơng u cầu mạch cảm biến bạn tạo điện áp đầu tiêu cực Giả sử Vsensor - 59 - tiêu cực Vsensor cảm biến điện áp thực tế = -Vsen, bạn thấy khác biệt Verr = -(Vset – Vsens) (3.7) Bạn xem xét chức amp lỗi theo cách Khi Vsensor tiêu cực Vset, dòng điện qua R1 R2 bình đẳng đối diện, triệt tiêu lẫn vào ngã ba tổng hợp amp op Nó kết thúc với lỗi thông qua R3 dĩ nhiên 0V, khơng có đầu Bất kì khác biệt Vset – Vsensor, kết điện áp lỗi đầu điều khiển PID hoạt đơng theo OUTPUT PROCESS: EOUT đại diện cho mơ hình đơn giản q trình kiểm sốt, chẳng hạn tốc độ động SENSOR: Cảm biến cho bạn biết tốc độ thực tế động cơ, 1v/100 RPM cho tachometer ESENSOR mơ hình thiết bị thông tin phản hồi Điều chỉnh điều khiển PID Các giá trị thành phần mạch ban đầu làm cho P yếu không đáng kế so với D Mặc dù có nhiều cách để điều chỉnh PID, cách đơn giản để kiểm tra điều khiển SET Kp: Bắt đầu với Kp = 5, Ki = Kd = Từng bước tăng Kp để giảm lỗi hiệu suất vượt qua mức cho phép SET Kd: Tăng Kd để giảm đích đến mức độ chấp nhận SET Ki: Tăng Ki để mang lại lỗi cuối - 60 - Hình 3.19: Mạch PID thực tế - 61 - Kết luận: Vì khả cịn hạn chế nên em thực mạch điện đơn giản với điện áp đặt đầu vào Vset điều chỉnh từ đến 5V Các giá trị điện trở RP1 = RP2 = RC = RD = RI = R4 = R5 = R6 = R7 = R8 = R9 = 100kΩ (vì mạch điện em điều chỉnh hệ số PID mạch thực sự) Các giá trị tụ điện CD = CI = 0,47μF Các khuếch đại thuật tốn mạch tích hợp IC TL084CN cấp nguồn ±15V Mạch điện khơng có khâu phản hồi so với hệ thống hoàn chỉnh - 62 - KẾT LUẬN Trên em trình bày tất sở lỳ thuyết xoay quanh đề tài “Xây dựng điều khiển P, PI, PID truyền thống có khả dùng cho điều chỉnh” mà thân em thu thập được, từ chế tạo thành cơng đưa hệ thống vào hoạt động thí nghiệm thực tế hệ truyền đơng điện chiều Sau hồn thành đồ án giúp em đạt vấn đề sau: Tìm hiều điều khiển hệ thống tự động Tìm hiểu khuếch đại thuật tốn Xây dựng điều khiển truyền thống có khả dùng cho hệ điều chỉnh Với vốn kiến thức hạn hẹp thân, cộng thêm nguồn tài liệu có hạn chế định mà đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến góp ý, lời nhận xét từ phía thầy giáo môn bạn sinh viên, đồng nghiệp đế đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! - 63 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn – TS Nguyễn Tiến Ban, Điều khiển tự động hệ thống Truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy Điện, Nhà xuất Xây Dựng Lê Văn Doanh – Nguyễn Thế Công – Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất Lý thuyết thiết kế ứng dụng, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Nguyễn Xuân Phú - Tơ Đằng (1996), Khí cụ điện-Kết cấu sử dụng sửa chữa, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Nguyễn Phùng Quang – Andreas Dittric, Truyền động điện thông minh, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Phạm Văn Chới ( 2005),Khí Cụ Điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật ThS Pham Thanh Huyền – ThS Đỗ Việt Hà, Linh kiện điện tử bản, Nhà xuất Thông tin truyền thơng Trần Văn Thịnh, Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhá xuất Giáo dục 10 Website www.ebook.edu.vn 11 Website www.xbook.com.vn 12 Website tailieu.vn - 64 - ... CHƯƠNG XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN THỐNG CÓ KHẢ NĂNG DÙNG TRONG CÁC HỆ ĐIỀU CHỈNH 3.1 BỘ ĐIỀU CHỈNH DÙNG THUẬT TOÁN P 3.1.1 Yêu cầu thiết kế Thiết kế hệ thống điều khiển tự động có: Bộ điều khiển. .. sử dụng điều khiển kiểu PI (có đ? ?p ứng chậm) PID phù h? ?p c Với đối tượng có đ? ?p ứng chậm Hiện tượng Windup Giả sử điều khiển kiểu PI dùng để điều khiển cho đối tượng có đ? ?p ứng chậm điều khiển. .. trường h? ?p nên dùng điều khiển kiểu P, PI, PD hay PID? b Với đối tượng có đ? ?p ứng nhanh Giả sử điều khiển kiểu PD dùng để điều khiển cho đối tượng có đ? ?p ứng nhanh điều khiển dịng, điều khiển tốc