- he độ dày của phôi đầu vào;
2.3.3.2. Quá trình thiết kế
Thiết kế điều khiển đo tự động nhiều vòng được chia làm 3 giai đoạn chính
Giai đoạn 1. Thiết kế vòng trong
Người ta sử dụng phương pháp điều khiển tối ưu H tiêu chuẩn để thiết kế điều khiển đo sử dụng tính tốn về lực cán. Giảm các biến thiên về độ dày và độ cứng đầu vào, độ lệch tâm và loại bỏ nhiễu đo lực cán là những mục tiêu chủ yếu của thiết kế vịng trong. Đó là
min ( )
i
K s Tz
Trong đó Ki là bộ điều khiển vòng trong.
Giai đoạn 2. Giảm mẫu
Trong phương pháp không gian – trạng thái hai – Riccati, từ định lý 1 ta có thể thấy rõ rằng bậc của bộ điều khiển bằng với bậc của máy cán G(s), mà trong đó có cả bậc của hàm trọng số. Do đó, cần thiết phải tiến hành giảm mẫu để tránh truyền lệnh của bộ kiểm soát vịng ngồi khi thiết kế vịng trong được hồn
Nhiễu lệch tâm Pe Điều khiển định vị thủy lực Pr Thước đo độ cứng đầu vào Ph Mm Lực cán Nhiễu đo Khuch đại Lị xo máy Thước n u w x Ms-1
được tính đến trong giai đoạn thiết kế vịng ngoài.
Giai đoạn 3. Thiết kế vịng ngồi
Điều khiển monitor được thiết kế với cơng thức độ nhạy hỗn tạp, trong đó các hàm trọng số W1(s) và W2(s) được chọn để biểu diễn cho các mục tiêu thiết kế. Nói cách khác, W1 được chọn để đảm bảo tìm được giá trị đo tham chiếu và loại bỏ nhiễu đã nói ở phần trên, trong khi W2 được chọn để đảm bảo giảm nhiễu đo độ dày và giúp thiết kế chịu được các lỗi lấy mẫu cao tần. Ngồi ra, vì có thời gian nghỉ ở vòng ngồi do phải đo đạc phơi, phép xấp xỉ Pade được sử dụng để làm mẫu cho thời gian nghỉ. Cuối cùng, bằng cách giải bài toán độ nhạy hỗn tạp, ta đạt được bộ điều khiển Ki, và quá trình thiết kế được hồn thành.
0.00070.00012 0.00012 1000 Ph Pe Ms-1 Pr Mm Ki W1 W2 W3 W4 u z y G
Hình 2.12. Máy cán nguội biểu diễn trên sơ đồ khối tiêu chuẩn
Mơ hình máy cán trong hình 2.11 có thể được vẽ lại dưới dạng tiêu chuẩn trong hình 2.12. Trong hình 2.12, z là thiết bị đo cần được điều khiển, y là lực cán
đã bị nhiễu gây tác động, u là tín hiệu điều khiển vị trí khoảng cán, w1 là nhiễu đo đầu vào, w2 là nhiễu lệch tâm, w3 là nhiễu đo lực cán và tất cả đều được mặc định là các nhiễu trắng; w4 là tín hiệu tham chiếu.
2.3.4. Kết quả
Đáp tuyến tần số của máy cán Gyu, nhiễu đo Gyw1 và nhiễu lệch tâm Gyw2 được trình bày ở hình 2.13. Lưu ý rằng độ dày đầu vào và biến thiên độ cứng có rất nhiều trong dải tần dưới 1 rad/s và nhiễu lệch tâm có nhiều trong dải tần 20 ~ 40
Hình 2.13. Đáp tuyến tần số của máy cán và nhiễu (i) Gyu, (ii) Gyw1, (iii) Gyw2
Hình 2.15. Đáp tuyến tần số chức năng vịng của vịng trong Li = GyuKi
Hình 2.17. Các đáp tuyến tần số
(i) Gzw1, (ii) Tzw1 (vòng trong), (iii) Tzw2 (vịng ngồi)
Bộ điều khiển bộ điều khiển tối ưu H Ki đem đến một khuyếch đại lớn cho tần số tự nhiên mẫu lệch tâm và làm việc ở tần số cao. Hàm vịng kết quả Li = GyuKi
có phản hồi tần số được trình bày ở hình 2.15. Lưu ý rằng pha của hàm truyền vòng là 180o và khuyếch đại lớn hơn phần tử đơn vị (tức là 0.47611) ở tần số thấp. Hành động phản hồi tích cực là bù cho số đo và biến thiên độ cứng đầu vào và là một kết quả của lý thuyết đo BISRA. Lưu ý rằng độ khuyếch đại cao và pha 0o tự động xuất hiện quanh tần số tự nhiên của mẫy nhiễu lệch tâm vì phản hồi tiêu cực cần bù cho nhiễu lệch tâm trong khi điều khiển đo BISRA thực chất là khuyếch đại.
Đáp tuyến tần số của độ nhạy phụ được biểu diễn trong hình 2.13. Đó là đường phẳng tại tần số thấp và Ti(0) = -0.9088, gần với giá trị -0.9442. Đáp tuyến tần số của độ nhạy vịng trong được biểu diễn trong hình 2.16. Nó có vai trị là một bộ lọc khấc bỏ dải với tần số trung tâm xung quanh các tần số lệch tâm tự nhiên. Do đó người ta mong đợi khả năng loại bỏ nhiễu tốt, và đáp tuyến tần sô của Tzw1 đối với Gzw1 và Tzw2 đối với Gzw2 củng cố các kết quả này. Chúng lần lượt được thể hiện trong hình 2.17.
Hạn chế : bộ điều khiển H cho hệ thống cán được giải quyết qua việc giải phương trình Riccati. Do việc giải phương trình Riccati có thể thực hiện dễ dàng
tính hóa với các yêu cầu điều khiển hạn chế trong thực tế cịn đối với các hệ phi tuyến có chứa các tham số khơng biết trước thì nó có hạn chế vì giải phương trình Hamilton- Jacobi- Isaacs rất khó khăn.
Qua việc phân tích các ưu và nhược điểm của một số bộ điều khiển cho hệ