Việc chỉnh định tham số PID theo Ziegler-Nichols còn được gọi là phương pháp tương tác quá trình là phương pháp chỉnh định vòng hở thực nghiệm. Phương pháp này được phát triển với mục tiêu sao cho hệ kín có khả năng kháng nhiễu tốt [3].
Phương pháp này áp dụng cho các đối tượng có hàm truyền ổn định và được xấp xỉ bởi một mô hình bậc nhất có trễ:
(2.26) Nếu đối tượng có đáp ứng quá độ như hình 8 thì việc xác định các tham số của bộ điều khiển PID được thực hiện như sau:
• Xác định giá trị giới hạn:
• Xác định hoành độ của giao điểm giữa h(t) và tiếp tuyến của nó tại điểm uốn.
• Nếu chỉ dùng bộ điều khiển kiểu P thì chọn:
• Nếu dùng bộ điều khiển kiểu PI thì chọn: và • Nếu dùng bộ điều khiển kiểu PID thì chọn:
, và
Hình 2.8 Đáp ứng của bộ điều khiển kiểu P
2.6 Hệ thống tự chỉnh
Có thể áp dụng phương pháp Ziegler-Nichols trên đây để thực hiện một hệ thống tự chỉnh.
Các bước thực hiện như sau:
• Ngắt bỏ đường phản hồi (đối với các bộ PID được thực hiện bằng vi xử lý, vi điều khiển hay PLC thì điều này có thể thực dễ dàng bằng phần mềm).
• Đưa một tín hiệu step tới đầu vào của đối tượng cần điều khiển (ví dụ, xuất một tín hiệu analog ở đầu ra của bộ chuyển đổi DA đưa đến đầu vào của đối tượng cần điều khiển).
• Đo các giá trị đầu ra hiện tại y(k), giá trị đầu ra được lưu ở lần lấy mẫu trước y(k−1) và tìm tiếp tuyến có độ dốc lớn nhất.
Hệ số góc của các đường tiếp tuyến được xác định theo biểu thức:
Trong đó Ts là chu kỳ lấy mẫu.
Một chương trình phần mềm sẽ đảm nhiệm việc tính toán các hệ số góc và tìm ra đường tiếp tuyến có độ dốc lớn nhất.
• Xác định và T.
• Xác định các tham số của bộ điều khiển PID theo phương pháp Ziegler- Nichols như trên.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong Chương này tác giả đã xây dựng được mô hình toán học cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập, đồng thời cũng phân tích bộ điều khiển PID kinh điển, các quy luật điều chỉnh P, PI, PD, PID và các bộ điều khiển tự chỉnh dùng cho hệ thống. Trong Chương 3, tác giả sẽ tiến hành xây dựng cấu trúc điều khiển cho toàn bộ hệ thống động cơ điện một chiều.
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU