- 48 Kiểm tra sự thích hợp của tất cả các thành phần đợc khai báo trong UCU
2.1. Điều khiển PID.
Tên gọi P. I. D là chữ viết tắt của ba thành phần cơ bản trong bộ điều khiển kinh điển, trong đó: Khuyếch đại tỷ lệ (P), tích phân (I) và vi phân (D). Mặc dù lý thuyết điều khiển đã phát triển mạnh mẽ và có những b-ớc tiến nhảy vọt nh-: điều khiển mở, ứng dụng mạng noron… nhưng bộ điều khiển P.I.D vẫn có vai trò vô cùng quan trọng.
Bộ điều khiển P.I.D đ-ợc sử dụng rộng rãi để điều khiển các đối t-ợng SISO (một vào - một ra) theo nguyên lý hồi tiếp. Bộ điều khiển PID sở dĩ đ-ợc sử dụng rộng rãi là tích đơn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc mà chất l-ợng lại tốt. Nhiệm vụ của nó là đ-a sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thoả mãn các yêu cầu cơ bản về chất l-ợng .
- Nếu sai lệch e (t) càng lớn thì thông qua thành phần Up (t), tín hiều điều chỉnh U (t) càng lớn (vai trò của khuếch đại P).
- Nếu sai lệch e(t) ch-a về 0 thì thông qua UI (t), PID vẫn còn tạo tín hiệu điều chỉnh (vai trò của tích phân I).
- Nếu sự thay đổi e(t) có tốc độ nhanh thì thông qua thành phần UD(t), phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh (vai trò của vi phân D).
Cấu trúc của bộ điều khiểu PID:
e (t) u(t)
UP
UI
59 + Điểu khiển với bộ điều khiểu PID.
Trong đó: (t): tín hiệu vào y(t): tín hiệu ra e(t): sai lệch
u(t): tín hiệu điều khiển.
Bộ điều khiểu PID đ-ợc mô tả d-ới ph-ơng trình toán học sau đây bằng mô hình vào - ra.
(t) = kp t D I 0 1 de(t) e(t) e( )d T T dt
e(t): tín hiệu đầu vào u(t): tín hiệu đầu ra. kp: hệ số khuếch đại TD: hằng số vi phân
Từ mô hình vào - ra trên ta có đ-ợc hàm truyền sau:
W(s) = kp (1 + D
I
1 T s T s T s )
Từ hàm truyền trên ta có: chất l-ợng của hệ thống phụ thuộc vào ba tham số kp, ID, TI. Để hệ thống đạt đ-ợc chất l-ợng theo yêu cầu đặt ra thì phải phân tích đối t-ợng rồi trên cơ sở chọn các tham số đó sao cho phù hợp.
Một điều cần chú ý là không phải mọi tr-ờng hợp đều bắt buộc xác định cả ba tham số kp, TI và ID. Ví dụ những tr-ờng hợp mà bản thân đối t-ợng điều khiển đã có thành phần tích phân thì trong đó bộ điều khiểu không cần phải có thêm khâu tích phân mới khử đ-ợc sai lệch tĩnh, hay nói cách
(t) Đối t-ợng
điều khiển
khác, khi đó ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiểu PD là đủ. Hoặc khi tín hiệu trong hệ thống thay đổi t-ơng đối chậm và bản thân và bản thân bộ điều khiển không cần có phản ứng thật nhanh với sự thay đổi của sai lệch e(t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiểu PI.
Hình vẽ d-ới đây mô tả đáp ứng đầu ra khi điều khiển bằng PID.