Hàm quá ựộ của ựối tượng không tự cân bằng ựược mô tả trên hình 2-10.
Hình 2-10. Hàm quá ựộ của ựối tượng không tự cân bằng
Dạng tổng quát hàm truyền ựạt của ựối tượng là:
s
d s e
Ts s
W ( )= 1 W1( ) −τ0 (2-10)
Tuy nhiên trong thực tế các ựối tượng phi tĩnh trong công nghiệp có thể lấy gần ựúng hai dạng là tắch phân có trễ và tắch phân quán tắnh bậc nhất có trễ. Khi ựối tượng là tắch phân có trễ thì hàm truyền ựạt của nó dạng:
s d e Ts s W 1 0 ) ( = −τ (2-11) với α tg T = 1
Trong trường hợp sự sai khác giữa ựường cong và ựường thẳng tắch phân là khá nhỏ có thể bỏ quạ Nhưng khi sự sai khác này lớn thì phải chấp nhận hàm truyền ựạt của ựối tượng có dạng:
τ0
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 22 s d e s T Ts s W 0 ) 1 ( 1 ) ( 1 τ − + = (2-12)
2.1.3. Thiết bị ựiều khiển
Thiết bị ựiều khiển là tập hợp tất cả các phần tử của hệ thống nhằm mục ựắch tạo ra giá trị ựiều khiển tác ựộng lên ựối tượng. Giá trị này ựược gọi là tác ựộng ựiều khiển. Nhiệm vụ cơ bản của ựiều khiển là phải tác ựộng lên ựầu vào của ựối tượng ựiều khiển sao cho ựại lượng cần ựiều khiển ựạt ựược giá trị mong muốn. đại lượng cần ựiều khiển còn ựược gọi là ựầu ra của hệ thống ựiều khiển tự ựộng.
Bộ ựiều khiển là một phần tử quan trọng trong hệ thống tự ựộng ựiều chỉnh truyền ựộng ựiện bởi vì nó ựảm bảo chất lượng ựộng và tĩnh của hệ thống. Bộ ựiều khiển có 2 nhiệm vụ:
- Khuếch ựại tắn hiệu sai lệch nhỏ của hệ thống
- Tạo hàm ựiều khiển nhỏ ựảm bảo chất lượng ựộng và tĩnh của hệ Tùy theo từng loại tắn hiệu ựiều khiển mà ta có các bộ ựiều khiển tương tự và bộ ựiều khiển số. Bộ ựiều khiển tạo ra tác ựộng ựiều khiển theo các quy luật ựiều khiển bao gồm quy luật ựiều khiển vị trắ và quy luật ựiều khiển liên tục.
2.1.3.1. Các quy luật ựiều khiển vị trắ
Quy luật ựiều khiển vị trắ gồm ựiều khiển hai vị trắ và ba vị trắ. Trong quy luật ựiều khiển hai vị trắ tác ựộng ựiều khiển ựược xác ựịnh theo biểu thức U= Bsignẹ Nghĩa là khi e > 0 thì signe =1 và U = B = Umax còn khi e < 0 thì signe =-1 và U= -B =Umin
Quá trình ựiều khiển mang tắnh tự dao ựộng với biên ựộ ựược xác ựịnh theo công thức 2 min max y y − = ∆
Chất lượng của quá trình ựiều chỉnh còn ựược ựánh giá thông qua sự sai lệch tĩnh và ựược xác ựịnh theo công thức:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 23 2 min max y y x− − = δ
Biên ựộ dao ựộng của quá trình ựiều chỉnh phụ thuộc vào Umax - Umin. Trong thực tế, giá trị này tương ựối lớn, vì vậy biên ựộ dao ựộng lớn, ựối với nhiều trường hợp không ựáp ứng ựược yêu cầu về chất lượng của quá trình ựiều khiển.
Hình 2-11. Quá trình quá ựộ ựiều khiển hai vị trắ
để nâng cao chất lượng quá trình quá ựộ của hệ thống, sử dụng quy luật ựiều khiển 3 vị trắ. Quy luật 3 vị trắ ựược mô tả như sau:
- Nếu e > b thì U= Umax - Nếu 0 ≤ e ≤ b thì U= Unor - Nếu e < 0 thì U= Umin
Hình 2-12. Quá trình quá ựộ ựiều khiển ba vị trắ
max U min U y(t) x t t nor U x-b
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 24 Do ở trạng thái xác lập hệ thống chỉ tác ựộng giữa Unor và Umin nên biên ựộ dao ựộng giảm.Ưu ựiểm của ựiều khiển vị trắ là ựơn giản, dễ sử dụng, ựộ tin cậy caọ
Nhược ựiểm cơ bản của nó là ở trạng thái xác lập tồn tại quá trình tự dao ựộng mà trong nhiều quy trình công nghệ không cho phép. Trong trường hợp ựó phải sử dụng quy luật ựiều khiển liên tục.
2.1.3.2. Quy luật ựiều khiển liên tục.
Quy luật ựiều chỉnh liên tục ựược hình thành dựa trên các phương trình toán học mô tả mối liên hệ giữa tác ựộng ựiều khiển U và tắn hiệu sai lệch ẹ
ạ Quy luật ựiều chỉnh tỉ lệ (P)
Trong quy luật ựiều chỉnh tỉ lệ tác ựộng ựiều chỉnh ựược xác ựịnh theo công thức U= Km.e
Trong ựó Km là tham số ựiều chỉnh gọi là hệ số khuếch ựạị - Trạng thái xác lập Ud =Km.σ với σ là giá trị sai lệch tĩnh.
- Hàm quá ựộ h(t) = Km.1(t)
Hình 2-13. đặc tắnh quá ựộ của quy luật tỉ lệ
- Hàm truyền ựạt của bộ ựiều chỉnh có dạng: W(s)= Km
- Hàm truyền tần số của nó là: W(jω)= K - đặc tắnh pha tần số: ϕ(ω)= 0
Từ các ựặc tắnh trên ta thấy quy luật tỉ lệ phản ứng như nhau ựối với tắn
t Km
h(t)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 25 hiệu ở mọi tần số. Góc lệch pha giữa tắn hiệu ra và tắn hiệu vào bằng không, vì vậy tắn hiệu ựiều khiển sẽ xuất hiện ngay khi có tắn hiệu sai lệch. Giá trị và tốc ựộ thay ựổi của tắn hiệu ựiều khiển U tỉ lệ với giá trị và tốc ựộ thay ựổi của tắn hiệu vàọ
Ưu ựiểm cơ bản của quy luật tỉ lệ là tốc ựộ tác ựộng nhanh. Hệ thống ựiều chỉnh sử dụng quy luật tỉ lệ có tắnh ổn ựịnh cao, thời gian ựiều chỉnh ngắn.
Nhược ựiểm cơ bản của quy luật tỉ lệ là không có khả năng triệt tiêu sai lệch tĩnh.