CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
2.3.1. Phương pháp bù tác động nhiễu
Trong hệ thống điều khiển tựđộng có những nhiễu thường xuyên tác động làm ảnh
hưởng chất lượng của quá trình điều khiển. Nếu các nhiễu loạn này đo được thì có thể sử dụng nguyên lý bất biến bù tác động nhiễu để nâng cao chất lượng điều khiển của hệ thống. Nếu có một nhiễu nào đó tác động lên hệ thống nhưng tín hiệu đại
lượng cần điều khiển và cả sai lệch đều không đổi thì hệ thống bất biến với tác động của nhiễu đó. Như vậy, nếu chúng ta xây dựng được hệ thống bất biến với nhiễu tác
động thường xuyên thì chất lượng của quá trình điều khiển được nâng cao rất nhiều. Nhiễu loạn của hệ thống được chia ra làm hai loại là nhiễu phụ tải và nhiễu đặt
trước. Chúng ta sẽ xét hệ thống bù cho các nhiễu này. 2.3.1.1. Bù nhiễu phụ tải
Hệ thống điều khiển tựđộng chịu tác động của nhiễu phụ tải z(t). Yêu cầu đặt ra là phải xây dựng lại hệ thống sao cho nó bất biến với tác động đó. Muốn vậy, trong hệ
Hình 2-2. Xây dựng hệ thống bất biến với nhiễu phụ tải
Để y t( ) bất biến với nhiễu z t( ), nghĩa là khi có z t( ) tác động thì y t( ) vẫn cốđịnh, cấu trúc của hệ thống phải thỏa mãn điều kiện:
1 2 3
( ). ( ). ( ) ( ) 0
b
W p W p W p W p (2.1)
Vậy hàm truyền đạt của phần tử bù phải được xây dựng theo công thức 3 1 2 W ( ) W ( ) W ( ).W ( ) b p p p p (2.2)
Khi khối bù có hàm truyền đạt như trên thì y t( ) sẽ hoàn toàn cố định khi có
tác động z t( ). Tuy nhiên trong thực tếđiều này rất khó thực hiện, vì vậy thường chỉ
tồn tại hệ thống bất biến tương đối. Lúc đó phải chọn cấu trúc của khối bù sao cho vừa mang tính thực thi, vừa có hàm truyền đạt gần giống (2.2) nhất.
2.3.1.2. Bù nhiễu đặt trước
Trong hệ thống điều khiển chương trình, tín hiệu chủđạo thường thay đổi liên tục. Việc xây dựng hệ thống điều khiển chương trình có độ chính xác cao là rất cần thiết. Nếu chỉ sử dụng các hệ thống điều khiển thông thường thì luôn tồn tại sai lệch
dư. Có thể thay đổi hệ thống điều khiển có độ chính xác cao bằng cách sử dụng nguyên lý bất biến theo tác động của tín hiệu đặt trước.
Hình 2-3. Sơ đồ hệ thống điều khiển bù nhiễu đặt trước
Điều kiện bất biến ở đây là giá trị ra y t( ) của hệ thống phải luôn luôn bằng giá trị đặt u t( ), tức là giá trị sai lệch e t( ) 0 khi u t( ) thay đổi. Để điều kiện này xảy ra thì cấu trúc của hệ thống phải đảm bảo được đẳng thức:
2
W ( ).W ( ) 1b p p (2.3)
Như vậy, hàm truyền đạt của khối bù phải được xây dựng theo công thức
21 1 W ( ) W ( ) b p p (2.4)
Khi cấu trúc của khối bù được xây dựng hoàn toàn chính xác theo công thức (2.4) thì sẽluôn đảm bảo u t( )y t( ) và ta có thể nói hệ thống bất biến với nhiễu đặt
trước.
Trong thực tế W ( )2 p là hàm truyền đạt của đối tượng điều khiển có cấu trúc phức tạp nên việc xây dựng hàm truyền đạt của khối bù theo (2.4) là hoàn toàn không thể thực hiện được, có nghĩa là không thể tạo được bất biến tuyệt đối mà chỉ
có thể xây dựng hệ thống bất biến tương đối. Cấu trúc của khối bù phải chọn khả thi và hàm truyền đạt của nó gần với công thức (2.4) nhất. Có thể sử dụng phép bù tĩnh là phép bù đơn giản nhất. Trong phép bù tĩnh, hàm truyền đạt của khối bù chỉ là khâu khuếch đại bằng giá trị nghịch đảo hệ số truyền của đối tượng.