Bảng 8-2: Thông số thu được khi thay đổi thông số Kp
Kp 1 10 20 50 100 POT(%) 0 0 0 0 0 s s e (Deg/s) 10 10 6 2 1 r T (s) 0 0 130 125 120 xl T (s) 0 0 170 150 145 Nhận xét:
- Khi giá trị Kp=1 và 10 thì điện áp cung cấp cho bơm khơng đủ để bơm hoạt động nên chiều cao mực nước sẽ giữ nguyên là 0 trong quá trình chạy.
- Khi càng tăng giá trị Kp thì giá trị xác lập càng tăng.
- Đồ thị dao động nhiều là do nhiễu tác động nên cần chọn bộ lọc thích hợp ở ngõ ra trước khối scope để giảm thiểu giao động.
b) Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Kd=0 và thay đổi Ki clc;
figure();
plot(ki1.time,ki1.signals(1).values); hold on;
plot(ki2.time,ki2.signals(1).values); hold on; plot(ki3.time,ki3.signals(1).values); hold on; plot(ki4.time,ki4.signals(1).values); hold on; plot(ki5.time,ki5.signals(1).values); grid on; xlabel('Time(s)'); ylabel('Chieu cao (cm)');
Tiến hành biên dịch chương trình ta thu được các đồ thị sau
Hình 8.15: Biểu đồ sai số với các giá trị Ki thay đổi
Bảng 8-3: Thông số thu được khi thay đổi thông số Ki Kp 0 0.1 0.2 0.5 1 POT(%) 0% 0% 0% 0% 0% s s e (Deg/s) 0 0 -2 -6 -7.5 r T (s) 130 198 200 195 200 xl T (s) 170 290 240 200 240 Nhận xét:
- Khi tăng Ki thì giá trị xác lập ngày càng tăng.
- Giá trị đo được trong khoảng từ 0 đến 100 dao động mạnh do nhiễu tác động (dao động của mặt nước và các yếu tố bên ngoài khác) dẫn đến sai số trong khi đo.
- Khi tiến tới gần giá trị xác lập thì đồ thị giao động ít lại hơn vì khoảng cách của mặt nước ngày càng gần cảm biến.
c) Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Ki=0.2 và thay đổi Kd
8.3.3 Thiết kế bộ điều khiển PID
Yêu cầu
- Vẽ các đáp ứng của ngõ ra động cơ DC. - Vẽ các đáp ứng của tín hiệu điều khiển.
- Xác định các thông số POT, Ess, Tr và Tss trên hình vẽ. a) Trường hợp 1 POT <5%. Tr < 1 Tss <1.1 Ess<1.4 b) Trường hợp 1 POT = 0%. Ess < 0.5. Tr < 1.
- Khâu P: Khi tăngKPthì sẽ làm giảm sai số xác lập nhưng lại làm tăng độ vọt lố. - Khâu I: Khi tăng KIthì làm cho hệ thống triệt tiêu sai số xác lập nhưng lại làm tăng
độ vọt lố và thời gian xác lập.
- Khâu D: Chưa thu thập đủ dữ liệu để nhận xét.
Thông thường, khi tăng KD thì làm cho hệ thống giảm độ vọt lố nhưng lại làm tăng thời gian xác lập.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. “Bài giảng Điều khiển tự động”, Nguyễn Thế Hùng.
2. Link 1: Thiết kế bộ điều khiển PID cho bồn nước sử dụng MATLAB nhúng cho Adruino Uno: https://youtu.be/DUgovjj9jmQ.
3. Link 2: Thiết kế bộ điều khiển P, PI, PID, FLC and FPID cho hệ bồn nước đơn m(MATLAB – Adruino) https://www.youtube.com/watch?v=iFauXSf-Afo 4. Link mô phỏng động cơ DC dựa vào hàm truyền của hệ thống trong MATLAB. 5. Simulink: https://www.youtube.com/watch?v=dqgQZrK4zyw&t=711s.
6. Link hướng dẫn vẽ đồ thị trên khối Scope trong MATLAB Simulink: https://www.youtube.com/watch?v=X5F4C6EpOKk&t=8s.
7. Link hướng dẫn vẽ nhiều đáp ứng trên cùng một đồ thị trong MATLAB https://youtu.be/9StfbAkNiZM.
8. “Lý thuyết Điều khiển tự động”, Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, NXB ĐHQG TPHCM.
9. “Bài giảng Điều khiển tự động”, Nguyễn Thế Hùng.
10. “MATLAB for Control System Engineers” Rao V Dukkipati. 11. “MATLAB for Control Engineers” Katsuhiko Ogata.
12. Video hướng dẫn thiết kế bộ điều khiển PID và Fuzzy trên MATLAB Simulink để lập trình cho Adruino: www.youtube.com/watch?v=tyz44ztDNPw&t=744s.