- Luật điều khiển tỷ lệ P
Tín hiệu điều khiển U(t) tỷ lệ với tín hiệu vào e(t). Phương trình vi phân mô tả động học:
U(t) = Km.e(t) (3.1) Trong đó:
U(t): Tín hiệu ra của bộ điều khiển e(t): Tín hiệu vào
Km: Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển Xây dựng bằng sơ đồ thuật toán:
Hình 3.1: Sơ đồ khuếch đại thuật toán biểu diễn luật điều khiển tỷ lệ
+) Ưu điểm: Bộ điều khiển có tính tác động nhanh khi đầu vào có tín hiệu sai lệch thì tác động ngay tín hiệu đầu ra.
+) Nhược điểm: Hệ thống luôn tồn tại sai lệch dư, khi tín hiệu sai lệch đầu vào của bộ điều khiển bé thì không gây tín hiệu tác động điều khiển, muốn khắc phục nhược điểm này thì ta phải tăng hệ số khuếch đại Km. Như vậy hệ thống sẽ kém ổn định.
- Luật điều khiển tích phân I
Tín hiệu điều khiển U(t) tỷ lệ với tích phân của tín hiệu đầu vào e(t). Phương trình vi phân mô tả động học:
U(t) = 0 0 1 ( ). ( ). t t i e t dt e t dt T (3.2)
36 Trong đó: Trong đó:
U(t): Tín hiệu điều khiển
e(t): Tín hiệu vào của bộ điều khiển Ti: Hằng số thời gian tích phân +) Xậy dựng sơ đồ mạch khuếch đại thuật toán
Hình 3.2: Sơ đồ mạch khuếch đại thuật toán biểu diễn luật điều khiển tích phân
Ta có: 1 . . r v U U R C p (3.3)
+) Ưu điểm: Bộ điều khiển tích phân loại bỏ được sại lệch dư của hệ thống, ít chịu ảnh hưởng tác động của nhiễu cao tần.
+) Nhược điểm: Bộ điều khiển tác động chậm nên tính ổn định của hệ thống. - Luật điều khiển vi phân D
Tín hiệu ra của bộ điều khiển tỷ lệ với vi phân tín hiệu vào. Phương trình vi phân mô tả toán học:
( )( ) d de t ( ) d de t
U t T
dt (3.4)
Trong đó:
e(t): Tín hiệu vào của bộ điều khiển U(t): Tín hiệu điều khiển
Td: Hằng số thời gian vi phân +) Xây dựng sơ đồ bằng khuếch đại thuật toán
37
Hình 3.3: Sơ đồ khuếch đại thuật toán biểu diễn luật điều khiển vi phân
Ta có: ( ) . . r r v dU t U RC dt U RC p U (3.5)
+) Ưu điểm: Luật điều khiển vi phân đáp tính tác động nhanh đây là một đặc tính mà trong điều khiển tự động thường rất mong muốn.
+) Nhược điểm: Khi trong hệ thống dùng bộ điều khiển có luật vi phân thì hệ thống dễ bị tác động bởi nhiễu cao tần. Đây là loại nhiễu thường tồn tại trong công nghiệp.
Các luật tỷ lệ, vi phân, tích phân thường tồn tại những nhược điểm riêng. Do vậy để khắc phục các nhược điểm trên người ta thường kết hợp các luật đó lại để có bộ điều khiển loại bỏ các nhược điểm đó, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của các hệ thống trong công nghiệp.
- Bộ điều khiển tỷ lệ tích phân PI
Phương trình vi phân mô tả quan hệ tín hiệu vào, ra của bộ điều khiển.
1 2 0 0 ( ) . ( ) . ( ) 1 ( ) ( ) ( ) t t m i U t K e t K e t dt U t K e t e t dt T (3.6) Trong đó:
e(t): Là tín hiệu vào của bộ điều khiển U(t): Là tín hiệu ra của bộ điều khiển Km = K1: Là hệ số khuếch đại
38 1 1 2 i K T