Hình 4 .11 Thơng số mơ phỏng ban đầu bộ điều khiển PI
Hình 4.13 Đáp ứng hệ thống sử dụng bộ điều khiển PI khi thay KI=10
Nhìn chung, bộ điều khiển PI đã loại bỏ được sai số xác lập nhưng thời gian xác lập còn chậm.
4.2.3 Bộ điều khiển PD
Có một bộ điều khiển phản hồi nữa được gọi là bộ điều khiển PD. PD viết tắt của vi phân và tỉ lệ. Trong trường hợp này, tín hiệu điều khiển được viết dưới dạng sau đây:
Có thể thấy, tín hiệu điều khiển là một hàm của cả sai lệch và vi phân sai lệch. Hai thông số ảnh hưởng tới bộ điều khiển là Kp và Td. Trong đó, thơng số Td là hằng số vi phân. Đáp ứng của bộ điều khiển tích phân là rất nhanh và có thể cải thiện được độ ổn định của bộ điều khiển. Nhưng bộ điều khiển này có xu hướng khuếch đại tín hiệu nhiễu.
Hình 4.14: Sơ đồ Bond Graph hệ thống điều khiển động cơ sử dụng bộ điều khiển PD Thông số ban đầu được sử dụng được biểu diễn dưới hình dưới đây.
Hình 4.15: Thơng số mô phỏng ban đầu bộ điều khiển PD.
Bằng việc tăng Kp đến 10 rồi đến 100, chúng ta có thể cải thiện được tốc độ của q trình. Đồ thị sau đây biểu diễn ảnh hưởng khi thay đổi Kp:
27
Hình 4.16: Đáp ứng hệ thống sử dụng bộ điều khiển PD với thông số ban đầu
Hình 4.17: Đáp ứng hệ thống sử dụng bộ điều khiển PD với KD=10
Sai số xác lập đã được giảm và tốc độ của bộ điều điều khiển đã được cải thiện mà khơng có dao động xảy ra.
4.2.4 Bộ điều khiển PID
Thuật toán điều khiển được sử dụng phổ biến nhất là bộ điểu khiển PID, viết tắt cho bộ điều khiển tỉ lệ, vi phân và tích phân. Rõ ràng, ba thuật tốn điều khiển đểg tạo ra bộ điệu khiển PID có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Những người thiết kế bộ điều khiển nỗ lực để tối ưu hóa những ưu điểm và giảm thiểu những nhược điểm. Quá trình này được thực hiện trong thực tế bằng việc điều chỉnh ba tham số trong bộ điều khiển PID, đó là Kp, Ti và Td. Quá trình điều chỉnh các tham số này cịn được gọi là hiệu chỉnh.
Tín hiệu điều khiển trong trường hợp này có thể được viết như là tổng của ba thành phần: tỉ lệ, tích phân và vi phân. Tín hiệu điều khiển trong trường hợp này được thể hiện như sau:
Hình 4.18: Sơ đồ Bond Graph hệ thống điều khiển động cơ sử dụng bộ điều khiển PID
Những thông số khác nhau được sử dụng trong mơ hình hóa được trình bày sau đây:
29
Hình 4.19: Thơng số mơ phỏng ban đầu bộ điều khiển PID.
Đáp ứng chúng ta nhận được từ q trình mơ phỏng sử dụng các tham số được trình.
Hình 4.20: Đáp ứng hệ thống sử dụng bộ điều khiển PID với thông số ban đầu.
Hình 4.21: Thay đổi Kp=10
Đây khơng phải đầu ra mong muốn. Đầu ra có thể được hiệu chỉnh bằng việc điều chỉnh tất cả các biến của hệ thống. Với Kp=10. Ti=1 và Td=0.001, đáp ứng có được được thể hiện qua hình:
Hình 4.22: Đáp ứng của hệ thống đạt được khi các tham số được hiệu chỉnh Sau khi sử dụng bộ điều khiển PID, ta đã đạt được tốc độ quay mong muốn với thời gian xác lập ngắn và hệ thống ổn định.
31