lược điều khiển tầng. Nêu ưu nhược điểm của sách lược điều khiển tầng. Cho một ví dụ
minh hoạ
Định nghĩa:
Điều khiển tầng là một cấu trúc mở rộng của điều khiển phản hồi vòng đơn, được sử dụng nhằm khắc phục những vấn đề nêu trên. Điều khiển tầng giúp loại bỏ ảnh hưởng của một số dạng nhiễu và cải thiện rõ rệt đặc tính động học của hệ thống. Tư tưởng chính của điều khiển tầng là phân cấp điều khiển nhằm loại bỏ ảnh hưởng cảu nhiễu ngay tại nơi nó phát sinh. Trong rất nhiều trường hợp, cấu trúc điều khiển tầng cũng cho phép kết hợp sử dụng nhiều sách lược điều khiển khác nhau, ví dụ kết hợp điều khiển phản hồi và điều khiển tỉ lệ.
Cấu trúc:
Một cấu trúc điều khiển tầng có thể bao gồm hai hoặc nhiều vịng điều khiển, trong đó có ít nhất một vòng điều khiển phản hồi. Trong bất cứ trường hợp nào, bộ điều khiển thứ cấp phải nhanh hơn nhiều so với bộ điều khiển sơ cấp. Vịng ngồi nhiệm vụ là phản ứng với mệnh lệnh giá trị đặt và nhiễu tồn cục. Vịng trong nhiệm vụ là phản ứng và triệt tiêu nhiễu cục bộ.
Cấu trúc thứ nhất (cấu trúc nối tiếp) còn được gọi là cấu trúc truyền thống. Ở đây ta có hai giá trị đo phản hồi về hai bộ điều khiển, nhưng chỉ có một biến điều khiển (u2). Tuy nhiên, bậc tự do của hệ thống không hề tăng lên, nên hai bộ điều khiển khơng hồn tồn độc lập với nhau. Đầu ra u1 của bộ điều khirn sơ cấp đóng vai trị là giá trị đặt cho bộ điều khiển thứ cấp. Nguyên lý làm việc của cấu trúc này như sau. Giả sử có nhiễu tác động lên q trình và ảnh hưởng của nó có thể nhận biết nhanh hon qua một biến đo khác (y2), bộ điều khiển thứ cấp sẽ có tác dụng loại trừ hoặc ít ra là giảm đáng kể ảnh hưởng của nó tới biến thực y1. Bộ điều khiển sơ cấp có chuéc năng đáp ứng với giá trị đặt thay đổi và loại trừ ảnh hưởng của những nguồn nhiễu cịn lại, nhằm duy trì biến cần điều khiển y1 tại giá trị đặt r. Nói một cách khác, vịng điều khiển ngồi có nhiệm vụ phản ứng với mệnh lệnh phía trên (giá trị đặt) và với nhiễu mang tính tồn cục, cịn vịng điều khiển trong có trách nhiệm với nhiễu cục bộ.
Cấu trúc thứ 2 ( cấu trúc song song)…………khiển thứ cấp (u2) tại một giá trị đặt Ru2. Ở đây ta có hai biến điều khiển nhưng chỉ có một biến được đo. Như vậy một bậc tự do của hệ thống được lợi dụng phục vụ mục đích khác. Bộ điều khiển thứ cấp có vai trị chủ yếu trong việc duy trì biến cần điêu khiển y bám nhanh giá trị đặt, song tín hiệu ra của nó (u2) lại được coi là biến cần điều khiển của bộ điều khiển sơ cấp. Như vậy, nhiệm vụ của bộ điều khiển sơ cấp là can thiệp sao cho biến điều khiển u2 được duy trì gần giá trị đặt Ru2. Tất nhiên biến điều khiển thứ nhất u1 cũng ảnh hưởng tới đầu ra y, nhưng chậm hơn. Giả sử chi phí điều khiển cho kênh thứ nhất rẻ hơn chi phí cho kênh điều khiển thứ 2, thì giải pháp điều khiển này cho phép hạn chế tối thiểu chi phí điều khiển ở kênh thứ hai, trongh khi vẫn đảm bảo tốt yêu cầu chất lượn. Trong trường hợp này giá trị đặt Ru2 cần để thấp như có thể (ví dụ 5% hay 10%). Cũng vì vậy, cấu trúc song song cịn được gọi là khống chế đầu vào.
Ưu điểm:
loại bỏ ảnh hưởng của một số dạng nhiễu và cải thiện rõ rệt đặc tính động học của hệ thống Giảm độ quá điều chỉnh
Cải thiện tính ổn định của tồn hệ kín Nâng cao tính bền vững của hệ kín
Nhược điểm:
Tăng thêm chi phí cho thiết bị đo và điều khiển thứ cấp Ví dụ: