MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN MATLAB – SIMULINK
2.2.5.6Khối Transport Delay
Ngõ vào bị trễ bởi một thời gian cho trước. Những thông số: thời gian trễ, thông số đầu.
2.2.5.7 Khối Sign:
Thực thi một hàm dấu
Đó là những thư viện cơ bản, ngoài ra còn nhiều thư viện khác như thư viện đầu nối…việc tìm hiểu hết các chức năng của chúng cũng rất khó khăn. Ngoài những thư viện đã có người sử dụng có thể tạo cho mình một thư viện riêng bằng cách ghép nối các thư viện lại với nhau tạo thành một nhóm hay viết riêng một chương trình để chạy mô phỏng trong Simulink.
II.Đánh giá chất lượng của hệ thống:
1.Độ quá điều chỉnh lớn nhất σmax:
là sai lệch cực đại trong quá trình quá độ so với giá trị xác lập, tính theo đơn vị phần trăm: % 100 * max max ∞ ∞ − = y y y σ .
Thông thường thì σmax =(20:30)%.
2.Thời gian quá độ lớn nhất Tmax:
Về mặt lý thuyết, quá trình quá độ kết thúc khi t→∞. Trong điều khiển tự động, ta có thể xem quá trình quá độ kết thúc khi sai lệch của tín hiệu được điều khiển với giá trị xác lập của nó không vượt qua 5% (một số thì chọn 2%).Khoảng thời gian đó gọi là Tmax.
Thông thường thì Tmax=2 đến 3 chu kỳ dao động quanh giá trị xác lập.
3.Thời gian tăng tm:
Là thời gian từ 0 đến lúc tín hiệu điều khiển đặt được 90% giá trị xác lập lần đầu tiên.
4.Sai số xác lập:
Là sai số giữa tín hiệu đặt và tín hiệu hồi tiếp của hệ thống khi thời gian tiến đến vô cùng.
III.Mô phỏng trên Matlab – Simulink:
Mục tiêu điều khiển là giữ cho mực chất lỏng trong bồn chứa thứ hai bám theo tín hiệu đạt cho trước. Ở đây ta dùng bộ điều khiển PID để điều khiển hệ thống. Để đo mức nước trong bồn 2 ta đặt một cảm biến áp suất dưới đáy của bồn và cảm biến này có độ phân giải là K=6.1cm/v. Lúc này ta có mô hình mô phỏng của hệ thống trên Matlab – Simulink là:
Và đáp ứng của hệ kín là:
Hình 4.4 Đáp ứng ra của hệ kín với bộ PID1
Các thông số của bộ điều khiển PID được chọn theo phương pháp Z-N-1 như trên đảm bảo hệ thống đã cho làm việc ổn định. Từ đồ thị đặc tính quá độ của hệ thống ở trên ta nhận thấy thời gian quá độ quá lớn nhất lớn (147s), độ vọt lố lớn (47.5%), thời gian tăng lớn (16s ) và sai số xác lập lớn, không thỏa mãn yêu cầu đặt ra của một hệ thống điều khiển nên chất lượng của hệ thống không tốt. Để chất lượng của hệ thống được tốt hơn ta sẽ điều chỉnh các thông số của bộ điều khiển PID để giảm thời gian quá độ lớn nhất, độ vọt lố, thời gian tăng và sai số xác lập bằng cách dựa vào bảng 2.1.
-Trước tiên ta giảm thời gian tăng bằng cách tăng hệ số Kp, ở đây ta chọn Kp=92, lúc này thời gian tăng nhỏ (3.77s), đồng thời thời gian quá độ lớn nhất
giảm nhưng vẫn còn lớn (21s) và sai số xác lập nhỏ. Sau khi hiệu chỉnh ta được đáp ứng đầu ra của hệ thống kín là:
Hình 4.5 Đáp ứng ra của hệ kín với bộ PID2
-Ở trên ta nhận thấy độ vọt lố lớn và thời gian quá độ lớn nhất cũng lớn để giảm chúng bằng cách tăng hệ số KD của bộ điều khiển PID. Ta chọn KD =70, lúc này độ vọt lố giảm (21.06% ), thời gian quá độ cũng giảm xuống đáng kể (14.4s) nhưng sai số xác lập chưa triệt tiêu được.
Ta được đáp ứng đầu ra:
Hình 4.6 Đáp ứng ra của hệ kín với bộ PID3 -Để triệt tiêu sai số xác lập ta tăng hệ số KI của bộ điều khiển PID, ở đây ta tăng đến KI= 1.045. Lúc này sai số xác lập được triệt tiêu nhưng độ vọt lố và thời gian quá độ lớn nhất tăng một ít.
Đáp ứng đầu ra lúc này là:
Hình 4.7 Đáp ứng ra của hệ kín với bộ PID4 Vậy cuối cùng ta có các thông số của bộ PID sau khi hiệu chỉnh là: Kp=92, KI=1.045 và KD=70. Từ đáp ứng trên ta xác định được các giá trị:
*100% 21,64% 1 . 6 1 . 6 42 . 7 max = − = σ Tmax=14.4s tm=3.58s
các chỉ tiêu trên đều thỏa mãn các yêu cầu đặt ra của một hệ thống điều khiển. -Để đáp ứng ra của hệ thống không còn vọt lố ta tiếp tục điều chỉnh các thông số của bộ điểu khiển PID, lúc này đáp ứng ra của hệ thống là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.8 Đáp ứng ra của hệ kín với bộ PID5