zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Bài giảng Cơ sở lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt: Chương 8+9 - Vũ Thu Diệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Báo xấu

14
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt - Chương 8+9: Chất lượng điều chỉnh, cung cấp cho người học những kiến thức như Chất lượng chuyển trạng thái; Chỉ tiêu tích phân sai số điều chỉnh; Khái quát về bài toán tổng hợp hệ thống; Quan điểm điều khiển bền vững tối ưu;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt: Chương 8+9 - Vũ Thu Diệp

Chương 8: Chất lượng điều chỉnh Khái niệm  Chất lượng điều chỉnh là tập hợp những yếu tố định lượng, thể hiện mức độ tốt xấu theo một nghĩa nào đó của quá trình điều chỉnh trong điều kiện làm việc nhất định. Những yếu tố định lượng đó gọi là chỉ số hay chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh.  Các chỉ số chất lượng được xác định theo đáp ứng ra của hệ thống đối với các tín hiệu vào khác nhau.  Có thể phân loại chất lượng hệ thống theo các tiêu chí sau:  chất lượng chuyển trạng thái (quá trình quá độ),  chất lượng xác lập đối với tác động xung bậc thang,  chất lượng xác lập đối với tác động chu kỳ,  chất lượng động học đối với tác động ngẫu nhiên,  dự trữ ổn định và tính bền vững của hệ thống 160
Chương 8: Chất lượng điều chỉnh Chất lượng chuyển trạng thái  Chất lượng chuyển trạng thái thể hiện rõ trên đáp ứng quá độ của hệ thống.  Thường các chỉ số chất lượng được xác định dựa theo đáp ứng qui chuẩn, tức theo đáp ứng đối với xung bậc thang đơn vị Đặc tính quá độ của hệ thống thay đổi giá trị đặt và khi có nhiễu bậc thang 161
Chương 8: Chất lượng điều chỉnh Chất lượng chuyển trạng thái (tiếp) a) Thời gian điều chỉnh (thời gian quá độ): Tq h(t) – h()   với mọi t  Tq  = (310%)h() b) Sai lệch động cực đại và độ quá điều chỉnh h  h()   max  100% h()  = 10 - 50% c) Độ tắt dần dao động của quá trình quá độ A A1  A2 A2    1 A1 A1 A1 1 m ln(1   )  = 0,75 – 0,95 (m = 0,221 – 0,47 2 162
Chương 8: Chất lượng điều chỉnh Chỉ tiêu tích phân sai số điều chỉnh  J1    (t )dt 0  J1a   |  (t ) | dt 0  J 2    2 (t )dt 0    J 2a    2 (t )   [ ' (t )]2 dt 0 163
Chương 8: Chất lượng điều chỉnh  Sai số điều chỉnh trong chế độ xác lập 164
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Khái quát về bài toán tổng hợp hệ thống Xác định mục đích (1) điều khiển Xác định các biến cần Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển (2) điều khiển Mô tả đặc điểm kỹ (3) thuật Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển (4) Xây dựng mô hình toán học của các khâu (5) Thiết kế các bộ điều (6) khiển và bộ khử Đánh giá chất lượng Kết thúc Không tốt hệ thống Tốt 165 (7)
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Khái quát về bài toán tổng hợp hệ thống  Tổng hợp hệ thống điều khiển là xây dựng hệ thống với các khâu động học liên kết với nhau theo sơ đồ nhất định và các tham số của chúng được tính toán sao cho đảm bảo các tiêu chí đặt ra về chất lượng hệ thống.  Chất lượng hệ thống điều khiển thể hiện chủ yếu ở độ bền vững (tức dự trữ ổn định) và chất lượng quá trình điều khiển.  Quá trình tổng hợp hệ thống thường chia thành hai bài toán tương đối độc lập lẫn nhau: Bài toán xác định bộ điều chỉnh và chọn bộ lọc phản hồi nếu cần và bài toán xác định bộ khử nhiễu và khâu lọc tín hiệu đặt 166
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Tổng hợp bộ điều chỉnh  Tổng hợp bộ điều chỉnh là bài toán cơ bản và phức tạp nhất trong quá trình tổng hợp hệ thống.  Bộ điều chỉnh phải thỏa mãn đồng thời hai yêu cầu:  Đảm bảo hệ thống có độ dự trữ ổn định nhất định và đáp ứng ra đối với đầu vào đặt  Đầu vào nhiễu phải thỏa mãn yêu cầu nhất định hoặc đạt chất lượng tối ưu.  Quá trình tổng hợp hệ thống chia thành hai bước tách biệt: xác định cấu trúc và xác định các tham số của hệ thống. 167
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Quan điểm điều khiển bền vững tối ưu  Bài toán tổng hợp hệ thống điều khiển: Giả sử đối tượng thay đổi không rõ ràng trong phạm vi nhất định và chịu sự tác động của các loại nhiễu loạn. Hãy thiết kế hệ thống điều khiển sao cho đảm bảo quá trình điều khiển ổn định một cách chắc chắn và sai số điều khiển đạt nhỏ nhất có thể.  Quá trình giải có thể qui về ba nội dung chính, như sau: 1) xác định cấu trúc cơ bản của hệ thống theo mục đích điều khiển đặt ra, 2) tổng hợp bộ điều chỉnh đảm bảo tính bền vững và tối ưu của hệ thống, 3) thiết kế bổ sung (nếu cần) các khâu điều khiển và tăng cấu trúc hệ thống. 168
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Cấu trúc bền vững chất lượng cao của hệ thống điều khiển b0  b1s  ...  bm s m W ( s)  a0  a1s  ...  an s n n D( s)  a0  a1s  ...  an s n  an  ( s  si ) i 1 sk   k  jk | k | mk  k Sự phân bố các nghiệm đặc tính của hệ thống Thành phần nào có chỉ số mk nhỏ nhất sẽ dao động mạnh nhất và biến thiên kéo dài nên nó sẽ có ảnh hưởng trội và quyết định dáng điệu chung của đáp ứng ra 169
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Cấu trúc bền vững chất lượng cao của hệ thống điều khiển (tiếp)  Một hệ thống có đáp ứng ra càng ít dao động, tức là nó càng “trơ lỳ” hay càng ít nhạy cảm đối với kích động bên ngoài, thì rõ ràng hệ vật lý đó càng bền vững hơn.  vậy, chỉ số dao động vừa là thước đo độ bền vững của hệ thống vừa là chỉ số phản ảnh chất lượng của quá trình quá độ.  Một hệ thống điều khiển được coi là bền vững nhất khi chỉ số dao động của nó là lớn nhất, đạt giá trị bằng vô cùng → Nghiệm đặc tính của hệ đều trở thành nghiệm thực âm.  Khi tất cả các nghiệm đặc tính của hệ thống là số thực âm thì hệ không có dao động và là một khâu quán tính thuần túy. 170
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Cấu trúc bền vững chất lượng cao của hệ thống điều khiển (tiếp)  Trong số các hệ quán tính, thì đơn giản nhất và thực thi tin cậy nhất là khâu quán tính bậc nhất K W ( s)  ,θ 0 1  θs H ( s) W ( s)  1  H ( s) Hệ thống điều khiển một vòng điển hình H ( s)  R( s)O( s) Y ( s)  Yz ( s)  Yv ( s)  W ( s) Z ( s)  1  W ( s) V ( s) 1 W ( s) 1  Y ( s)  Yz ( s)  W ( s)  1  R( s)  H ( s)     O( s ) 1  W ( s ) O( s ) O( s ) O(s)    R(s)   →Chỉ có thể xây dựng một hệ thống gần lý tưởng: W(s)1 171
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Cấu trúc bền vững chất lượng cao của hệ thống điều khiển (tiếp)  Hàm truyền của hệ bền vững chất lượng cao: 1 W ( s)  , θ 0 1  θs  Hàm truyền của hệ hở: W ( s) 1  1  1 H ( s)   1   1   s   θs  1  W ( s) 1   s    Hàm truyền của bộ điều chỉnh: 1 R( s)  H ( s) O( s)  O( s)1 θs →  là tham số duy nhất cần tìm 172
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Bộ điều khiển bền vững trong trường hợp đối tượng có trễ vận tải b0  b1s  ...  bm s m  s O( s )   e  OPT ( s).e s a0  a1s  ...  an s n 1 1 A( s) τs R( s )  OPT (s)1  eτs  e θs θs B( s) Cấu trúc bộ điều chình bền vững chất lượng cao 1 OPT (s)1  R(s)  A( s) R( s )  θs θsB(s) e τs Hệ bền vững: H ( s)  θs e s Bộ điều chỉnh bền vững W ( s)   s  e s 173
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Hệ bền vững định chuẩn và chỉ số dao động mềm  Hệ bền vững chỉ phụ thuộc vào thời gian trễ mà không phụ thuộc vào các tham số khác của đối tượng và bộ điều chỉnh.  Chỉ số dao động mềm cũng phụ thuộc vào tham số trễ của đối tượng → Xây dựng hệ định chuẩn sao cho các chỉ số chất lượng của một hệ tùy ý có thể suy dễ dàng từ bảng tính toán sẵn các chỉ tiêu định chuẩn Thay  = c :  s e H (s)  c s e s W ( s)  c s  e s Đổi biến: p =s e p H ( p)  c p Hệ có độ trễ  =1. Hằng số quán tính định chuẩn c phụ thuộc vào yêu cầu dự e p trữ ổn định của hệ thống. W ( s)  c p  e p 174
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Hệ bền vững định chuẩn và chỉ số dao động mềm (tiếp)  Nếu chọn = có chỉ số dao động mềm:     1 e 1 e m( )  m0  m0 ,  0    Thay  = (tần số phi thứ nguyên) có chỉ số dao động mềm định chuẩn:  1 e m( )  m0 m   Xét với  ≥ 0: p  m  j  m0 (1  e )  j Đường biên mềm trên mặt phẳng nghiệm 175
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Các nghiệm đặc tính của hệ bền vững định chuẩn Sơ đồ cấu trúc của hệ bền vững định chuẩn  Đa thức đặc tính của hệ hở định chuẩn là D(p)=cp → Hệ chỉ có nghiệm duy nhất tại gốc tọa độ (p =0) → Hệ hở định chuẩn có độ dự trữ ổn định mềm tùy ý. → để tất cả các nghiệm đặc tính của hệ kín và hệ hở cùng nằm bên trái đường biên mềm cho trước, điều kiện cần và đủ là đặc tính mềm của hệ hở không bao điểm (-1,j0) 176
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Các nghiệm đặc tính của hệ bền vững định chuẩn (tiếp)  Đặc tính mềm của hệ hở định chuẩn:  e(  m  j ) em  j (   arctgm) H (m  j )   e 2 c (m  j )   m2  1 c em  A( )   ( )     arctg m c m  1 2 2  Xét hàm pha:   (0)    arctgm0 ,  ()   2  Xét hàm biên độ :  em em0 (1e ) A(0)  lim A( )  lim  lim   0  0   0  Đường cong đặc tính mềm của hệ c m 1 c m ( )  1 2 2 hở định chuẩn  em em0 (1e ) em0 A()  lim  lim  lim 0         c c m 1 c m ( )  1 2 2 177
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Các nghiệm đặc tính của hệ bền vững định chuẩn (tiếp)  Sự thay đổi của mo sẽ làm dịch chuyển đặc tính mềm.  Khi đặc tính mềm đi qua điểm 1 trên trục thực: H (m  j )  A( )e j ( )  1  Tương ứng có cặp nghiệm tại tần số i : pi  mi i  j i  m0i (1  e i )  j i Khi đó góc pha:      i   arctg (mi )    2 i  2  → Tần số cắt:  i   arctg (mi )  2(i  1) 2 Khi chuyển từ cặp nghiệm thứ i sang i+1 thì phần ảo tăng thêm một lượng lớn hơn 2, còn độ lớn của phần thực (là số âm) tăng theo qui luật hàm mũ. 178
Chương 9: Tổng hợp hệ thống điều khiển Các nghiệm đặc tính của hệ bền vững định chuẩn (tiếp)  Cặp nghiệm ứng với điểm cắt đầu tiên sẽ nằm gần gốc toạ độ và gần trục ảo nhất, còn các cặp nghiệm tiếp sau càng nằm xa dần về bên trái.  Cặp nghiệm đầu tiên quyết định độ dự trữ ổn định của hệ thống và có ảnh hưởng mạnh nhất đến dáng điệu của đặc tính quá độ, đó là cặp nghiệm trội của hệ thống.  Hằng số quán tính c của hệ định chuẩn phải được xác định, sao cho điểm cắt đầu tiên giữa đặc tính mềm với nửa âm trục thực là điểm (-1,j0). Khi đó, góc pha bằng  và biên độ bằng 1, tức là:      ( )    2  arctgm    ,    emc c   em c  , c   arctgmc  A( )   1.  c mc  1 2 2   c m  1 2 mc c  Cho mc  m0   c ,   1  e2 mc 1 e 179

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.