1. CHUẨN BỊ.
Sinh viên phải chuẩn bị các kiến thức sau trước khi bước vào thí nghiệm.
- Tìm hiểu sơ lược Matlab và Simulink.
- Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển tự động, đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển
tự động.
- Mơ hình hĩa đối tượng và xác định thơng số bộ điều khiển PID theo phương pháp
thứ nhất của Ziegler – Nichols.
- Phương pháp điều khiển on – off. Ưu khuyết điểm của điều khiển on – off so với điều
khiển sớm trễ pha hay PID.
- Phương pháp điều khiển PID. Ưu khuyết điểm của điều khiển PID. Cách hiệu chỉnh
thơng số PID dựa vào đáp ứng quá độ đối với tín hiệu vào hàm nấc đơn vị.
2. THÍ NGHIỆM.
2.1 Khảo sát hệ vịng kín, nhận dạng hệ thống theo mơ hình Ziegler – Nichols. 2.1.1 Mục đích. 2.1.1 Mục đích.
Đối với các hệ cĩ khâu tích phân lý tưởng như động cơ, đáp ứng quá độ (hệ hở) khơng ổn định. Đối với các đối tượng này, thơng số bộ điều khiển xác định theo phương pháp thứ hai của Zeigler – Nichols. Bài thí nghiệm này giới thiệu phương pháp thứ hai của Zeigler – Nichols.
2.2.2 Trình tự thí nghiệm.
• Bước 1. Dùng SIMULINK để xây dựng mơ hình điều khiển vịng kín vị trí động
cơ DC như sau.
• Trong đĩ
o Step: là tín hiệu hàm nấc đơn vị.
o Transfer Fcn – Transfer Fcn1 – Transfer Fcn 2: mơ hình động cơ tuyến
tính hĩa.
o Ngõ ra của Transfer Fcn2 là vị trí được đưa vào Scope để quan sát.
• Bước 2. Chỉnh giá trị của hàm nấc: Step time = 0, Initial value = 0, Final value =
• Bước 3: Nhấp chuột vào ơ Parameters, vào trang Data History, bỏ Limit data
points to last.
• Bước 4: Thay đổi hệ số Gain trong khối Gain. Lặp đi lặp lại cho đến khi đáp ứng
cĩ dao động đều khơng tắt dần (ở biên giới ổn định).
• Bước 4: Nhấn Run để mơ phỏng quá trình.
• Bước 5: Double click vào khối Scope.
• Bước 6: Dựa vào hình vẽ, xác định Kgh và Tgh: Kgh = 66.8, Tgh = 0.8.
2.2 Khảo sát mơ hình điều khiển động cơ PID (phương pháp Ziegler –Nichols). 2.2.1 Mục đích. 2.2.1 Mục đích.
Trong phần này, sinh viên sẽ xây dựng mơ hình điều khiển vị trí động cơ DC dùng bộ điều khiển PID. Khảo sát ảnh hưởng của bộ điều khiển PID đến đáp ứng ngõ ra với tín hiệu đầu vào là hàm dốc.
2.2.2 Trình tự thí nghiệm.
• Bước 1: Dùng SIMULINK để xây dựng mơ hình vịng kín điều khiển vị trí động
cơ DC như sau:
• Bước 2: Xác định thơng số PID theo Zeigler – Nichols (Kp = 40, Ti = 0.4, Td = 0.1, Kd = 4, Ki = 100)
• Bước 3: Nhập thơng số PID theo bước 8, khối Repeating Sequence cĩ các thơng
số Time values: [0 2.5 5 7.5 10]; Output values: [0 5 0 -5 0].
• Bước 4: Nhấn Run để mơ phỏng quá trình.
• Bước 5: Lưu hình vẽ để viết báo cáo. Trên hình vẽ ghi rõ chú thích. Xác định chất lượng của hệ thống.
2.3 Khảo sát ảnh hưởng các hệ số Kp, Ki, Kd lên chất lương của hệ thống. 2.3.1 Mục đích. 2.3.1 Mục đích.
Trong phần này sinh viên sẽ khảo sát ảnh hưởng của các hệ số Kp, Ki, Kd trong bộ điều khiển PID đến chất lượng của hệ thống điều khiển từ đĩ rút ra kinh nghiệm hiệu chỉnh thơng số bộ điều khiển PID và so sánh với kết quả lý thuyết.
2.3.2 Trình tự thí nghiệm.
• Bước 1: Dùng SIMULINK để xây dựng mơ hình điều khiển vị trí động cơ như
sau: