MỤC LỤC I. Hàm truyền đối tượng 1. Phương trình vi phân của hệ thống II. Từ hàm truyền được xác định dùng MatLap vẽ QĐNS có hệ kín phản hồi đơn vị. Dựa vào QĐNS, tìm k để hệ thống ổn định, chỉ ra giá trị này trên QĐNS. Nhận xét về tính ổn định của đối tượng. 1. Giả sử động cơ có các thông số 2. Thay thông số vào hàm truyền đạt ta được 3. Xét tính ổn định của hệ thống. 4. Bảng Routh 5. Điều kiện để hệ thống ổn định 6. QĐNS vẽ trên MatLab 7. Đáp ứng bước của hàm truyền III. Thiết kế bộ điều khiển PD, PID, mờ để hệ thống có chất lượng điều khiển tốt nhất. 1. Xác định giá trị PID, PD trong matlab 2. Thiết kế bộ điều khiển PID 2.1 Tối ưu hệ thống PID 3.Thiết kế bộ điều khiển PD 3.1 Tối ưu bộ điều khiển PD 4.Thiết kế bộ điều khiển mờ IV. Kết luận
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐTVT BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn học: Lý thuyết điều khiển ĐỀ TÀI 2: Điều khiển tốc độ động DC Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Chính Họ tên MSSV Lớp Phạm Văn Tuyên 19H1050024 TD19CLC Hoàng Đức Toàn 19H1050021 TD19CLC MỤC LỤC I Hàm truyền đối tượng Phương trình vi phân hệ thống II Từ hàm truyền xác định dùng MatLap vẽ QĐNS có hệ kín phản hồi đơn vị Dựa vào QĐNS, tìm k để hệ thống ổn định, giá trị QĐNS Nhận xét tính ổn định đối tượng Giả sử động có thơng số Thay thông số vào hàm truyền đạt ta Xét tính ổn định hệ thống Bảng Routh 5 Điều kiện để hệ thống ổn định QĐNS vẽ MatLab Đáp ứng bước hàm truyền III Thiết kế điều khiển PD, PID, mờ để hệ thống có chất lượng điều khiển tốt Xác định giá trị PID, PD matlab Thiết kế điều khiển PID 2.1 Tối ưu hệ thống PID 10 3.Thiết kế điều khiển PD 3.1 Tối ưu điều khiển PD 11 12 4.Thiết kế điều khiển mờ 13 IV Kết luận 20 I Hàm truyền đối tượng Phương trình vi phân hệ thống J d 2 dt L di +b d = Ki (1) dt + Ri = V − K dt d dt (2) Từ (1) (2) biến đổi Laplace vế ta s( Js + b)(s) = KI (s) Ls + RI (s) = V − Ks(s) [(Ls+R)(Js+b)+K ]s = KV Hay Gs = V G ( s) = = K ( Ls + R)( Js + b) + K LJs 2 K + bLs + KJs + Rb + K K G(s) = LJs2 + s(bL + RJ ) + Rb + K II Từ hàm truyền xác định dùng MatLap vẽ QĐNS có hệ kín phản hồi đơn vị Dựa vào QĐNS, tìm k để hệ thống ổn định, giá trị QĐNS Nhận xét tính ổn định đối tượng Giả sử động có thơng số J= 0.03 Kgm2/s2 Moment quán tính rotor B= 0.2 mms hệ số ma sát phận khí K= Ke= Kt= Nm/Amp số sức điện động R= Ohm điện trở dây quấn L= 0.5 H hệ số tự cảm Thay thông số vào hàm truyền đạt ta G ( s) = 0.015s + 0.16 s + 1.4 Phương trình đặc trưng + K * G ( s) 1+ k 0.015s2 + 0.16s + 1.4 0.015s + 0.16s + 1.4 + K = Xét tính ổn định hệ thống 0.015s + 0.16s + 1.4 + K = Bảng Routh S2 0.015 1.4 + K S1 0.16 S0 0.16 * (1.4 + K ) 0.16 0.16 * (1.4 + K ) 0 0.16 Điều kiện để hệ thống ổn định K > -1.4 QĐNS vẽ MatLab num=1 den=[0.015 0.16 1.4] G=tf(num,den) rlocus(G) Đáp ứng bước hàm truyền III Thiết kế điều khiển PD, PID, mờ để hệ thống có chất lượng điều khiển tốt Xác định giá trị PID, PD matlab Thiết kế điều khiển PID 2.1 Tối ưu hệ thống PID 10 3.Thiết kế điều khiển PD 11 3.1 Tối ưu điều khiển PD 12 4.Thiết kế điều khiển mờ B1: Định nghĩa biến ngõ vào Bộ điều khiển mờ điều khiển tốc độ động Đầu vào: Điện áp Đầu ra: Tốc độ 13 B2: Định nghĩa tập mờ cho biến vào Xét giá trị đầu vào (e) có miền giá trị điện áp e [0 50] V có miền giá trị ngôn ngữ [ small, medium, large] Các thông số điện áp đầu vào: • Điện áp Small đặt khoảng 10 đến 20v • Điện áp Medium đặt khoảng 10 đến 30v • Điện áp Lagre đặt khoảng 20 đến 30v 14 Đặt thơng số vận tốc ngõ ra: • Tốc độ Slow: 500 rpm • Tốc độ OK: 700 rpm • Tốc độ Fast: 900 rpm 15 B3 Luật mờ 16 B4 Chọn thiết bị hợp thành Luật hợp thành mờ Max-Min 17 Khảo sát: đặt điện áp đầu vào 13V =>Tốc độ động ví dụ cịn sai số nhiều so với tính tốn nhóm 18 B5 Tối ưu điều khiển mờ Sau xem xét nhóm định điều thêm GAIN vào Simulink để giảm bớt sai số động Sau thêm GAIN vào tốc độ động cịn sai số khoảng 10 đến 20 rpm so với thiết kế nhóm Động có độ vọt lố khoảng 620 vòng ổn định tốc độ 560 vòng khoảng 1.1 giây 19 IV Kết luận Bộ PID • Thời gian xác lập: ngắn • Độ vọt lố: thấp Bộ PD • Thời gian xác lập: ngắn • Độ vọt lố: cao Bộ Fuzzy • Thời gian xác lập: ngắn • Độ vọt lố: cao Sau thiết kế điều khiển PID, PD Fuzzy nhóm em thấy điều có mức độ ổn định khác Nhưng điều khiển PID mà nhóm thấy ổn định với động Trong trình thực đề tài này, với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm đặc biệt với hướng dẫn cô Nguyễn Thị Chính nhóm hồn thành đề tài Qua q trình thực đề tài này, nhóm học hỏi nhiều kiến thức bổ ích thiết kế điều khiển: PID, PD Mờ Và cách tối ưu để điều khiển hoàn thiện Tuy nhiên tránh khỏi sai sót Nhóm mong nhận đóng góp ý kiến cô để đề tài chúng em hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! HẾT 20 ... = >Tốc độ động ví dụ cịn sai số nhiều so với tính tốn nhóm 18 B5 Tối ưu điều khiển mờ Sau xem xét nhóm định điều thêm GAIN vào Simulink để giảm bớt sai số động Sau thêm GAIN vào tốc độ động sai... chất lượng điều khiển tốt Xác định giá trị PID, PD matlab Thiết kế điều khiển PID 2.1 Tối ưu hệ thống PID 10 3.Thiết kế điều khiển PD 11 3.1 Tối ưu điều khiển PD 12 4.Thiết kế điều khiển mờ B1:... PD 12 4.Thiết kế điều khiển mờ B1: Định nghĩa biến ngõ vào Bộ điều khiển mờ điều khiển tốc độ động Đầu vào: Điện áp Đầu ra: Tốc độ 13 B2: Định nghĩa tập mờ cho biến vào Xét giá trị đầu vào (e)