BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ o0o BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO GVHD: Thầy Trần Quốc Tiến Dũng Nhóm: A09 Tổ:04 1/ Phan Thanh Tân MSSV: 1713078 2/ Kiều Minh Tâm MSSV: 1713034 Mục lục BÀI THÍ NGHIỆM 1:ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CON LẮC QUAY NGƯỢC 5.1 TUYẾN TÍNH HĨA TẠI ĐIỂM CÂN BẰNG TRÊN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LQR 5.2 BỘ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI 10 5.3 ĐIỀU KHIỂN SWING- UP CON LẮC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NĂNG LƯỢNG 11 5.4 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH HÓA 14 5.5 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT 16 Báo cáo 17 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2:ĐIỀU KHIỂN HỆ QUẠT VÀ TẤM PHẲNG 19 5.1 Khảo sát đáp ứng hệ thống 19 5.2 Thiết kế điều khiển PID dùng phương pháp Ziegler-Nichols 21 Báo cáo 30 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3:ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC DÙNG BỘ TƯ ĐIỀU CHỈNH STR (SELF-TURNING REGULATOR) 32 5.1 Nhận dạng hàm truyền đối tượng 32 5.2 Xây dựng điều khiển tự chỉnh theo phương pháp đặt cực miền liên tục 32 5.3 Xây dựng điều khiển tự chỉnh theo phương pháp theo phương pháp rời rạc 35 Báo cáo 38 BÀI THÍ NGHIỆM 4:ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI PID AUTO- TUNING 41 5.1 Tìm độ lợi tới hạn chu kỳ tới hạn hệ thống để cài đặt thông số cho điều khiển PID 41 5.2 Điều khiển thích nghi PID auto- tuning 43 Báo cáo 44 BÀI THÍ NGHIỆM 5:ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP BIẾN TRẠNG THÁI 46 5.1 Tìm thơng số hệ xe-lò xo 46 5.2 Điều khiển vị trí xe 46 5.3 Điều khiển vị trí xe 52 Báo cáo 60 BÀI THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CON LẮC QUAY NGƯỢC V THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 5.1 TUYẾN TÍNH HĨA TẠI ĐIỂM CÂN BẰNG TRÊN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LQR Mơ hình Simulink a Khảo sát ảnh hưởng ma trận Q ma trận R Thực thay đổi giá trị ma trận sau: Kết mô -Lần chạy 1: -Lần chạy 2: -Lần chạy 3: -Lần chạy 4: -Lần chạy 5: -Lần chạy 6: ảnh hưởng ma trận Q lên góc theta2: ta tăng hệ số thứ ma trận Q lên làm cho hệ thống đáp ứng nhanh giảm POT ảnh hưởng ma trận R: tăng R giảm thời gian độ hệ thống b Khảo sát ảnh hưởng giá trị khởi tạo góc ɵ Sự thay đổi ɵ sau: Kết mô phỏng: -Lần chạy 1: -Lần chạy 2: -Lần chạy 3: -Lần chạy 4: Nhận xét: ɵ thay đổi thời gian để lắc vị trí cân lâu đến giá trị ɵ lớn hệ khơng thể vị trí cân 5.2 BỘ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI MƠ HÌNH SIMULINK Điều kiện: Kết mô phỏng: 10 Lần chạy -Lần chạy 47 [0 0.1 0] [0 0.5 0] [0 0] [0 0] [0 10 0] [0 10 0.02] [0 10 0.05] [0 10 0.1] [0 10 0.2] Độ vọt lố 37.78 42.54 Dao động Dao động Dao động 29.2 17.85 Dao động Sai số xác lập 22.77 13.14 6.52 Dao động Dao động Dao động 0.84 0.87 Dao động T/g xác lập 0.122 0.214 0.366 Dao động Dao động Dao động 0.266 0.2 Dao động -Lần chạy -Lần chạy 48 -Lần chạy -Lần chạy 5: 49 -Lần chạy 6: -Lần chạy 7: 50 -Lần chạy 8: -Lần chạy 9: 51 5.3 Điều khiển vị trí xe Bảng : Bảng giá trị Kf Lần chạy 10 11 12 13 14 15 52 [0.2 0 0] [0.5 0 0] [1 0 0] [1.5 0 0] [2 0 0] [1 0.001 0] [1 0.002 0] [1 0.005 0] [1 0.008 0] [1 0.01 0] [1 0 0.01] [1 0 0.02] [1 0 0.05] [1 0 0.1] [1 0 0.2] POT (%) 2.584 36 155.98 Dao động Dao động 157.2 150.3 145.64 Dao động Dao động 88.89 49 4.27 0 sai số xác lập 12.06 8.4 5.64 Dao động Dao động 5.77 6.024 5.77 Dao động Dao động 5.7 5.8 6.1 6.024 4.55 T/g xác lập 0.09 0.266 0.478 Dao động Dao động 0.468 0.626 0.766 Dao động Dao động 0.568 0.458 0.352 0.5 0.55 -Lần chạy 1: -Lần chạy 2: -Lần chạy 3: 53 -Lần chạy 4: ’’ -Lần chạy 5: 54 -Lần chạy 6: -Lần chạy 7: 55 -Lần chạy 8: -Lần chạy 9: 56 -Lần chạy 10: -Lần chạy 11: 57 -Lần chạy 12: -Lần chạy 13: 58 -Lần chạy 14: -Lần chạy 15: 59 *Báo cáo: Câu 1: Từ bảng số liệu bảng Bảng 4, viết phương trình biến dạng trạng thái hệ xe-lị xo theo (3)? Phương trình biến trạng thái hệ xe- lị xo theo (3) k1=k2=932.542 m1=1.3 60 m2=0.7 k= 1.2506 ̇1 −1434.68 = ̇2 1332.2 − 2.62 0 0 − 1332.2 0 − 1332.2 − 15.93 ̇1 + ̇2 1.79 Câu 2: Dựa vảo kết thí nghiệm Mục 5.2, nhận xét ảnh hưởng hệ số , lên chất lượng hệ thống? Đối với hệ số : Khi ta tăng hệ số POT hệ tăng lên, sai số xác lập giảm dần, thời gian xác lập tăng lên (điều chỉnh sai số) Đối với hệ số : Khi ta giữ nguyên hệ số tăng dần sai số xác lập dường khơng đổi, có POT thời gian xác lập giảm dần (điều chỉnh thời gian xác lập) Câu 3: Dựa vảo kết thí nghiệm Mục 5.3, nhận xét ảnh hưởng hệ số , lên chất lượng hệ thống? Đối với hệ số giảm dần ta tăng hệ số POT hệ tăng lên, sai số xác lập Đối với hệ số ta tăng giữ nguyên POT sai số xác lập dường khơng thay đổi nhiều, có thời gian xác lập tăng lên Đối với hệ số tăng hệ số POT giảm dần cịn sai số thời gian xác lập có thay đổi khơng đáng kể 61