Mục đích
Thiết kế bộ hiệu chỉnh trễ pha để hệ thống đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng xác lập như độ sai số xác lập và hệ số vận tốc KV. Hàm truyền trễ pha có dạng:
Ta tính các thông số của bộ hiệu chỉnh C(s) sao cho đáp ứng của hệ thống thỏa mãn yêu cầu về sai số xác lập mà không làm ảnh hưởng nhiều đến đáp ứng quá độ.
Thí nghiệm
G(s)= 10
s(s+3)(S+10)
Yêu cầu
a. Thiết kế bộ hiệu chỉnh trễ pha để hệ thống có sai số xác lập với đầu vào hàm dốc bằng 0.1.
b. Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống sau khi hiệu chỉnh để chứng minh hệ thống đạt được các yêu cầu ở câu a.
Thực hiện
Nhập
hàm truyền
và sử dụng
công cụ sisotool:
Quan sát QĐNS ta thấy phương trình đặc tính vòng kín có 3 nghiệm s1=-10 ;s2=- 2,46 ; s3= -0,4.
Các thông số của hệ thống bộ hiệu chỉnh trễ pha:
Trước khi hiệu chỉnh:
Kv=lim
s →0G(s)=0,33 Sau khi hiệu chỉnh:
K v∗¿=e1
xl=0,11=10→ Kc=Kv∗¿
Kv=0,3310=30¿¿
Tiếp theo ta tìm cực và zero của C(s). Để bộ hiệu chỉnh trễ pha không ảnh hưởng nhiều đến đặc tính quá độ của hệ thống ta phải chọn cực và zero của C(s) rất nhỏ so với phần thực của cặp nghiệm quyết định của hệ thống.
Do đó, ta chọn zero của C(s):
ZC(s)=101 ℜ{s2}=101 2,46=0,246
PC(s)=ZC(s)
Kc =0,24630 =0,0082
Cuối cùng ta có hàm truyền của bộ hiệu chỉnh trễ pha:
C(s)=30((11++1204,1ss))
Từ cửa sổ Sisotool, chọn bộ hiệu chỉnh trễ pha bằng cách kích chuột phải và chọn menu [Add Pole/Zero] → [Lag]. Nhấp chuột vào một vị trí bất kỳ trên trục thực của QĐNS để xác định vị trí của cực và zero của bộ hiệu chỉnh, Sisotool sẽ gán tự động vị trí của cực nằm gần gốc tọa độ hơn zero.
Vì bộ hiệu chỉnh này chỉ do Sisotool gán tự động nên ta sẽ phải chỉnh lại cho đúng với bộ hiệu chỉnh trễ pha vừa tìm được ở trên bằng cách kích chuột phải và chọn
menu [Edit Compensator...]. Cửa sổ Edit Compensator C hiện ra, tiến hành thay đổi cực và zero của C(s) như hình vẽ bên dưới:
Và QĐNS sau khi thay đổi vị trí cực và zero của bộ hiệu chỉnh C(s) như tính toán:
Sau khi thiết kế xong, ta tiến hành vẽ đáp ứng của hệ thống với đầu vào hàm dốc. Chú ý, công cụ Sisotool không hỗ trợ vẽ đáp ứng của hàm dốc nên ta phải chuyển hệ thống vừa thiết kế sang mô hình SIMULINK để mô phỏng.
Sửa đổi sơ đồ khối để mô phỏng đáp ứng đầu vào hàm dốc như sau:
Đáp ứng quá độ của hệ thống sau khi hiệu chỉnh với thời gian mô phỏng Stop time = 30s