0

tiểu luận lí thuyết điều khiển tự động

11 6 0
  • tiểu luận lí thuyết điều khiển tự động

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 25/11/2021, 21:29

bài tập môn lí thuyết điều khiển tự độngtiểu luận môn lí thuyết điều khiển tự độngphù hợp với sinh viên điện điện tử an toàn chính xác trường đại học sư phạm kỹ thuật hưng yêndhdhdhhdhdhdhhd ffjfjdjdjjdjdkdkfjiifhdfnsdfs TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN ̶ ĐIỆN TỬ ***    *** TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GIẢNG VIÊN: NGUYỄN PHƯƠNG THẢO SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN TRUNG QUÝ NGUYỄN QUÝ THÁI LỚP: 11219TN Mà SINH VIÊN: 11219712 11219713 HƯNG YÊN, NĂM 2021 ĐỀ B: Cho hệ thống điều khiển ổn định tốc độ động điện chiều sau: Trong đó: BĐK điều khiển; BBĐ biến đổi; CB cảm biến tốc độ Biết: WCB = a*0,05 ( a=1,2,… 13); WBBĐ = K ( K=5,6,….,17); = Yêu cầu: Hãy tìm hàm truyền đạt đối tượng điều khiển (1 điểm) Hãy sử dụng nhiều phương pháp thiết kế điều khiển học (Tối ưu độ lớn, tối ưu đối xứng,…) để tổng hợp điều khiển PID cho hệ thống (4 điểm) Tìm hàm độ h(t) hệ thống (1 điểm) Kiểm tra tính ổn định hệ thống (1điểm) Tìm sai lệch tĩnh hệ thống theo nhiều cách (2 điểm) Mô tả hệ thống dạng hệ phương trình trạng thái (1 điểm) Với: a= 3, k=7 BÀI LÀM Ta có: = =7 = 0.05×3=0.15 Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống Chuyển hệ thống dạng phản hồi trừ 1ta được: BĐK 0.15 Ta có: = = = = Thiết kế điều khiển 2.1 Phương pháp tối ưu đối xứng Ta có: = = ( Với k = 10, = 0.05) ta có điều khiển PI có dạng sau: = (1+ ) với: = a = 4*0.05 = 0.2 ( chọn a=4) = = = Bộ điều khiển PI: = (1+ ) = (1 + 2.2 phương pháp gán điểm cực = Ta chọn điều khiển PID: = + +s= Hàm truyền hệ thống (s)= 1/0,155 Hàm truyền hệ kín( phản hồi trừ 1) (s) = = = = = có A = (1) đa thức hệ thống Do A đa thức bậc nên ta chọn đa thức có đặc tính mong muốn có nghiệm cực xấp xỉ bảng cực Bessel: Từ bảng cực Bessel ta chọn nghiệm sau: = -5, = -4 + 3.8j, =-4-3.8j Ta đa thức mong muốn sau: A(s) = (s+5)((+) A(s) = (s+5)(+ 8s +16 + ) = +13+70.44s+152.2 Cân hệ số (1) (2) ta được: � � k  0.03 20(1  10,5k D )  13 �D � 587 � � 210k P  70.44 �� kP  � � � 1750 210k I  152.2 � 761 � kI  � � 1050 Ta có điều khiển PID sau: WPID  578 761   0.03s 1750 1050 s (2) Tìm hàm độ: B A C (1+ 0,15 Đặt : Hàm truyền hệ hở : Hàm truyền hệ kín : Hàm truyền toàn hệ thống WBC ( s)  WAC ( s)  � 10.5 � 20 � � 42 s  210 1  � � � � �s  0.05s  1 � 4, 2s  0.05s  1 21 � 0.2 s � � � WAC  WAC 42s  210 4, s  0.05 s  1  42s  210 1 4, s  0.05 s  1 42 s  210 0.21s  4.2s  42 s  210 42 s  210 Wht ( s )  WAC ( s )  0.15 0, 0315 s  0.63s  6,3s  31,5  Ta có : 42 s  210 H  s   Wht  s s(0, 0315 s  0,63s  6,3s  31,5) Có: F2  s(0,0315s  0, 63s  6,3s  31,5)  �s1  � � �s2  10 � �s3  5 �j5 F2'  (0,126s  1,89 s  12, s  31,5) Theo Heviside ta có: +) với s = =0: F1 = F2 y(t) 1/0,15 A1  F1 42 s  210  ' F2 (0,126 s  1,89 s  12, s  31,5) 42 �0  210 (0,126 �0  1,89 �02  12, �0  31,5) 20   +) với s = =-10: A2    F1 42 s  210  ' F2 (0,126 s  1,89 s  12, s  31,5) 42 �(10)  210 0,126 � 10   1,89 � 10   12, � 10   31,5 380 +) Với s = A3�    5  j5    j F1 42 s  210  ' F2 (0,126 s  1,89 s  12, 6s  31,5)   42 � 5  j  210    0,126 � 5  j5  1,89 � 5  j     12, 5  j5  31,5 20 20  а 180 3 Ta hàm độ: h  t   A1e p1t  A2e p2t  A3 e t cos  t    10 t  20 �380 � 40   � �  e 5t cos 3t  180 �3 �  Kiểm tra tính ổn định hệ thống : Ta có: Wht  42s  210 0, 0315s  0.63s  6,3s  31,5 3 Đa thức đặc tính: 0, 0315s  0, 63s  6,3s  31,5 Áp dụng tiêu chuẩn Routh: - Điều kiện cần: 0 0  Thỏa mãn điều kiện cần - Điều kiện đủ: Bảng Routh( gồm hàng): 0,0315 6,3 ,63 31,5 31,5  Tất hệ số cột bảng routh dấu (cùng dương)  Hệ thống ổn định theo tiêu chuẩn routh Tính sai lệch tĩnh 5.1 Cách 1: áp dụng cơng thức tính sai lệch tĩnh Tín hiệu đầu vào: u(t) = 1(t) →U(s) = Wh (s)=WBC ( s)  42 s  210 4, 2s  0.05s  1 Sai lệch tĩnh hệ thống: s(t)= = =0 => S(t) = 5.2 Cách 2: sử dụng giới hạn sai lệch động u(t) = 1(t) →U(s) = 42 s  210 0.21s  4.2 s  42 s  210 42 s  210 Y  s   Wk (s)U  s   0.21s  4.2 s  42 s  210 s 42s  210 y� lim sY  s   lim 1 s �� 0.21s  4.2s  42 s  210 s �� Wk (s)=WAC ( s )  Ta có sai lệch tĩnh : s  t   lim  x  t   y  t    lim  s  U( s   sY  s   s �� s ��  lim s  lim sY  s     s �� s s �� Mơ tả hệ thống dạng hệ phương trình trạng thái: Có: Wht ( s)  42 s  210 0, 0315s  0.63s  6,3s  31,5 Chia tử mẫu cho 0,0315 ta được: a0  b0  4000 20000 s 3 Wht ( s )  s  20 s  200s  1000 a1  20 a2  200 a3  1000 b2  b1  4000 b3  20000 Ta có sơ đồ cấu trúc tương đương sau: U(t) Y3’ y2’ y3 (-) y1’ y2 (-) 1000 200 10 (-) 20 y1 Y(t) Ta có n phương trình vi phân phương trình đầu vào: �� � � � � �� � � y �1 � ��20 ��y � � � � �� � � � � � � 4000 � � �y  y2  20 y1 � � � � �� � � y  200 �� y2 � u t �� ��2 � �� � � � 4000 � � � � �� �y3 � �� �� 1000 0 � �� � �y  y3  u  t   200 y1 � � � 20000 � � y � � � � � � � � �� 20000 �� � � � � � y  u t  1000 y   �3 � �y1 � � � �y  t   y1 �y  t    0 � y2 � � � � � y �3 � � � Hay : �� �y  Ayx  Bu  t  � � �y  t   Cyx  0u  t  �20 � � A� �200 � � 1000 0 � � � �0 � � B� �2000 � � � 10000 � � Với: C   0 11 ... 210 H  s   Wht  s s( 0, 0315 s  0,6 3s  6,3 s  3 1,5 ) Có: F2  s( 0,0 315s  0, 63s  6,3 s  3 1,5 )  �s1  � � �s2  10 � �s3  5 �j5 F2'  ( 0,1 26s  1,8 9 s  1 2, s  3 1,5 ) Theo Heviside ta có:... 1/ 0,1 5 A1  F1 42 s  210  ' F2 ( 0,1 26 s  1,8 9 s  1 2, s  3 1,5 ) 42 �0  210 ( 0,1 26 �0  1,8 9 �02  1 2, �0  3 1,5 ) 20   +) với s = =-10: A2    F1 42 s  210  ' F2 ( 0,1 26 s  1,8 9 s  1 2,. ..  1 2, s  3 1,5 ) 42 �(10)  210 0,1 26 � 10   1,8 9 � 10   1 2, � 10   3 1,5 380 +) Với s = A3�    5  j5    j F1 42 s  210  ' F2 ( 0,1 26 s  1,8 9 s  1 2, 6s  3 1,5 )   42 �
- Xem thêm -

Xem thêm: tiểu luận lí thuyết điều khiển tự động, tiểu luận lí thuyết điều khiển tự động