Bài giảng Cơ sở tự động: Chương 1

Moân hoïc Moân hoïc

CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG

ề

ể

Biên soạn: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn điều khiển tự động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Giảng viên: HTHoàng, NVHảo, NĐHoàng, BTHuyền, HHPhương, HMTrí

9 September 2011

 Chương 1: Giới thiệu về hệ thống điều khiển tự động

Noäi dung moân hoïc Noäi dung moân hoïc

 Chương 2: Mô hình toán học hệ thống liên tục

 Chương 3: Đặc tính động học

 Chương 4: Đánh giá tính ổn định của hệ thống

 Chương 5: Chất lượng của hệ thống điều khiển

 Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục

 Chương 7: Mô tả toán học hệ rời rạc

 Chương 8: Phân tích hệ rời rạc

 Chương 9: Thiết kế hệ rời rạc

 Chương 10: Ứng dụng

9 September 2011

1 Giới hiệ điề khiể ề hệ hố Ch độ

Taøi lieäu tham khaûo Taøi lieäu tham khaûo

 Giaùo trình: Lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng

h ù h á ñi à khi å ñ

 Baøi taäp: Baøi taäp ñieàu khieån töï ñoäng

Gi ù Nguyeãn Thò Phöông Haø – Huyønh Thaùi Hoaøng NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia TPHCM ï Q ï

 Tham khaûo: taát caû caùc taøi lieäu coù caùc töø khoùa: ù

Nguyeãn Thò Phöông Haø Nguyen Thò Phöông Ha NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia TPHCM

ø kh ù kh û á ù û ù

Th øi li ä control, control theory, control system, feedback control

9 September 2011

TD: Automatic Control Systems, B. C. Kuo. y Modern Control Engineering, K. Otaga. Modern Control System Theory and Design, S.M. Shinners Feedback Control Systems, J.V.De Vegte. Feedback Control Systems J V De Vegte

Chöông 1 Chöông 1

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG

9 September 2011

Noäi dung chöông 1 Noäi dung chöông 1

 Khái niệm điều khiển  Các nguyên tắc điều khiển  Các phần tử trong hệ thống điều khiển tự động  Các phần tử trong hệ thống điều khiển tự động  Phân loại hệ thống điều khiển tự động ể  Một số ví dụ về các hệ thống điều khiển

iệ Khái điề khiể

9 September 2011

ộ số v dụ về c c ệ ố g đ ều

Khaùi nieäm veà ñieàu khieån Khaùi nieäm veà ñieàu khieån

à à

å å

9 September 2011

 Thí duï 1: Laùi xe, muïc tieâu giöõ toác ñoä xe oån ñònh v=40km/h  Thí d 1 L ùi 40k /h

Khaùi nieäm veà ñieàu khieån Khaùi nieäm veà ñieàu khieån

å ñò h ti â

iöõ t á ñ ä Maét quan saùt ñoàng hoà ño toác ñoä

 thu thaäp thoâng tin. äp g

Boä naõo ñieàu khieån taêng toác neáu v<40km/h,

giaûm toác neáu v>40km/h

û xöû lyù thoâng tin

 Tay giaûm ga hoaëc taêng ga

 tac ñoäng len heä thong  taùc ñoäng leân heä thoáng

Keát quaû cuûa quaù trình ñieàu khieån treân: xe chaïy vôùi toác ñoä “gaàn” baèng 40km/h.

g ä g q ò ï ï

 Ñònh nghóa: Ñieàu khieån laø quaù trình thu thaäp thoâng tin, xöû lyù thoâng tin vaø taùc ñoäng leân heä thoáng ñeå ñaùp öùng cuûa heä thoáng “gaàn” vôùi muïc ñích ñònh tröôùc. Ñieàu khieån töï ñoäng laø quaù trình ñieàu khieån khoâng coù söï taùc ñoäng cuûa con ngöôøi.

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng ñôn giaûn Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng ñôn giaûn

9 September 2011

Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc

9 September 2011

Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc

 Ñaùp öùng cuûa heä thoáng khoâng thoûa maõn yeâu caàu

Taïi sao caàn phaûi ñieàu khieån töï ñoäng Taïi sao caàn phaûi ñieàu khieån töï ñoäng

 Taêng ñoä chính xaùc

 Taêng hieäu quaû kinh teá

9 September 2011

û h h á h û kh à ù ù

Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng ñieàu khieån Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng ñieàu khieån

3 thaønh phaàn cô baûn: ñoái töôïng, boä ñieàu khieån, caûm bieán 3 h ø h h à b ñi à khi å bi á ñ ái b û û

Đối tượng Đối tượng

Bộ điều khiển Bộ điều khiển

r(t) y(t) u(t) e(t)



Cảm biến

ế

yht(t)

9 September 2011

Các ký hiệu viết tắt: Các ký hiệu viết tắt:  r(t): tín hiệu đặt hay tín hiệu chuẩn  u(t): tín hiệu và của đối tượng điều khiển  y(t): tín hiệu ra của đối tượng điều khiển  (t): tín hiệu ra của đối tượng điều khiển  yht(t): tín hiệu hồi tiếp  e(t): sai số

 Rat ña daïng  Raát ña dang

 Caùc lôùp ñoái töôïng cô baûn:

 Ñieän  Ñieän

 Cô

 Nhieät  Nhi ät

 Löu chaát

 Hoùa

 Heä thoáng thöïc teá coù theå bao goàm trong noù nhieàu quaù trình cô

Ñoái töôïng Ñoái töôïng

9 September 2011

baûnban

 Cam bien nhieät ñoä  Caûm bieán nhieät ñoä

 Caûm bieán vò trí

 Cam bien toc ñoä  Caûm bieán toác ñoä

 Caûm bieán gia toác

 Caûm bieán khoaûng caùch

Caûm bieán Caûm bieán

 Caûm bieán löu löôïng

 Caûm bieán möùc

 Caûm bieán aùp suaát

 Caûm bieán löïc

 Caûm bieán maøu saéc

 Caûm bieán noàng ñoä,...

9 September 2011

 Cô Cô

 Ñieän

 Ñieu khien töông töï (analog)  Ñieàu khieån töông tö (analog)

 Ñieàu khieån soá (digital)

Boä ñieàu khieån Boä ñieàu khieån

 Ñieàu khieån duøng vi xöû lyù, vi ñieàu khieån, DSP i ñi à khi å DSP i öû l ù Ñi à khi å d ø

 Ñieàu khieån duøng maùy tính

9 September 2011

 Ñieàu khieån duøng caùc boä ñieàu khieån laäp trình (PLC) å à å à

Caùc baøi toaùn cô baûn trong lónh vöïc ñieàu khieån töï ñoäng Caùc baøi toaùn cô baûn trong lónh vöïc ñieàu khieån töï ñoäng

í h h h á ñ bi á Ch h ñ á ù

 Phaân tích heä thoáng: Cho heä thoáng töï ñoäng ñaõ bieát caáu truùc vaø Ph ø h á thoâng soá. Baøi toaùn ñaët ra laø tìm ñaùp öùng cuûa heä thoáng vaø ñaùnh ä giaù chaát löôïng cuûa heä. g

 Thieát keá heä thoáng: Bieát caáu truùc vaø thoâng soá cuûa ñoái töôïng ñieàu khieån. Baøi toaùn ñaët ra laø thieát keá boä ñieàu khieån ñeå ñöôïc heä thong thoa man cac yeu cau ve chat löôïng. h ä th á

ï g

à h át löô th û õ ù â

g ë

à  Nhaän daïng heä thoáng: Chöa bieát caáu truùc vaø thoâng soá cuûa heä ä ò g thoáng. Vaán ñeà daët ra laø xaùc ñònh caáu truùc vaø thoâng soá cuûa heä thoáng.

9 September 2011

g g ï ï Moân hoïc Cô sôû tự động chæ giaûi quyeát baøi toaùn phaân tích heä thoáng vaø thieát keá heä thoáng. Baøi toaùn nhaän daïng heä thoáng seõ ñöôc nghieân cöùu trong moân hoc khaùc.

Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån

9 September 2011

Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài Nguyeân taéc 1:: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài Nguyeân taéc 1

 Muoán heä thoáng ñieàu khieån coù chaát löôïng cao thì baét buoäc phaûi h ûi ù h á coù phaûi hoài thoâng tin, töùc phaûi coù ño löôøng caùc tín hieäu töø ñoái töôïng. ï g

 Caùc sô ñoà ñieàu khieån döïa treân nguyeân taéc phaûn hoài thoâng tin:

 Ñieàu khieån buø nhieãu  Ñieàu khieån san baèng sai leäch  Ñieàu khieån phoái hôïp

h á á h ñi à khi å h b é b l

9 September 2011

Ñi à khi å h ái h

 Sô ñoà ñieàu khieån buø nhieãu S ñ à ñi à khi å b ø hi ã

Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1:: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1

n(t) n(t)

Đối tượng Đối t

Bộ điều khiển Bộ điề khiể

9 September 2011

( ) r(t) y( ) y(t) ( ) u(t)

 Sô ñoà ñieàu khieån san baèng sai leäch i l h

Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1:: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1

S ñ à ñi à khi å b è

n(t)

Đối tượng

Bộ điều khiển

r(t) y(t) u(t) e(t)



Cảm biến

9 September 2011

yht(t)

 Sô ñoà ñieàu khieån keát hôïp S ñ à ñi à khi å k á h

Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1:: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt) Nguyeân taéc 1

n(t) n(t)

Đối tượng

Bộ điều khiển

r(t) r(t) y(t) y(t) u(t) u(t) e(t) e(t)



Cảm biến

9 September 2011

yht(t)

Nguyeân taéc 2:: Nguyeân taéc ña daïng töông xöùng Nguyeân taéc 2 Nguyeân taéc ña daïng töông xöùng

á ù h ñi à khi å ñ d û b h l

 Muoán quaù trình ñieàu khieån coù chaát löôïng thì söï ña daïng cuûa boä ù h á ñieàu khieån phaûi töông xöùng vôùi söï ña daïng cuûa ñoái töôïng. Tính ña , g ä daïng cuûa boä ñieàu khieån theå hieän ôû khaû naêng thu thaäp thoâng tin, löu tröõ thoâng tin, truyeàn tin, phaân tích xöû lyù, choïn quyeát ñònh,...

 YÙ nghóa: Caàn thieát keá boä ñieàu khieån phuø hôïp vôùi ñoái töôïng.  Thí duï: Haõy so saùnh yeâu caàu chaát löôïng ñieàu khieån vaø boä ñieàu à

ï g äp g ä

à å à á

khieån söû duïng trong caùc heä thoáng sau:  Ñieu khien nhieät ñoä ban ui (chap nhaän sai so lôn) vôi ñieu  Ñieàu khieån nhieät ñoä baøn uûi (chaáp nhaän sai soá lôùn) vôùi ñieàu

khieån nhieät ñoä loø saáy (khoâng chaáp nhaän sai soá lôùn).

 Ñieàu khieån möïc nöôùc trong boàn chöùa cuûa khaùch saïn (chæ caàn ñaûm baûo luoân coù nöôùc trong boàn) vôùi ñieàu khieån möïc chaát á loûng trong caùc daây chuyeàn saûn xuaát (möïc chaát loûng caàn giöõ ) khoâng ñoåi). g

 …

9 September 2011

à å à

Nguyeân taéc 3:: Nguyeân taéc boå sung ngoaøi Nguyeân taéc 3 Nguyeân taéc boå sung ngoaøi

 Moät heä thoáng luoân toàn taïi vaø hoaït ñoäng trong moâi tröôøng cuï theå vaø coù taùc ñoäng qua laïi chaët cheõ vôùi moâi tröôøng ñoù. Nguyeân taéc boå sung ngoaøi thöøa nhaäân coù moät ñoái töôïng chöa bieát (hoäp ñen) taùc ñoäng vaøo heä thoáng vaø ta phaûi ñieàu khieån caû heä thoáng laãn hoäp ñen.  Y nghóa: Khi thieát keá heä thoáng töï ñoäng, muoán heä thoáng coù coù  YÙ ù

ä g q g y g ï ë

hó Khi thi át k á h ä th á á h ä th á tö ñ ä ù

9 September 2011

chaát löôïng cao thì khoâng theå boû qua nhieãu

Nguyeân taéc 4:: Nguyeân taéc döï tröõ Nguyeân taéc 4 Nguyeân taéc döï tröõ

 Vì nguyeân taéc 3 luoân coi thoâng tin chöa ñaày ñuû phaûi ñeà phoøng caùc baát traéc xaûy ra vaø khoâng ñöôïc duøng toaøn boä löïc löôïng trong ñieàu kieän bình thöôøng. Voán döï tröõ khoâng söû duïng, nhöng caàn ñeå ñaûm baûo cho heä thoáng vaän haønh an toaøn.

9 September 2011

ï g y g g g ï ä ï

 Moät heä thoáng ñieàu khieån phöùc taïp caàn xaây döïng nhieàu lôùp ñieàu khieån boå sung cho trung taâm. Caáu truùc phaân caáp thöôøng söû duïng la cau truc hình cay. laø caáu truùc hình caây.

 Ña soá heä thoáng ñieàu khieån trong caùc daây chuyeàn saûn suaát hieän

Nguyeân taéc 5: : Nguyeân taéc phaân caáp Nguyeân taéc 5 Nguyeân taéc phaân caáp

9 September 2011

nay co the chia lam 3 cap: nay coù theå chia laøm 3 caáp:  Caáp thöïc thi: ñieàu khieån thieát bò, ñoïc tín hieäu töø caûm bieán. Cap phoi hôïp  Caáp phoái hôp  Caáp toå chöùc vaø quaûn lyù

Nguyeân taéc 5: : Nguyeân taéc phaân caáp Nguyeân taéc 5 Nguyeân taéc phaân caáp

9 September 2011

Thí duï: Heä SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Thí du: Heä SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

Nguyeân taéc 5: : Nguyeân taéc phaân caáp Nguyeân taéc 5 Nguyeân taéc phaân caáp

9 September 2011

Thí duï: Heä thong san xuat linh hoaït (FMS) Thí du: Heä thoáng saûn xuaát linh hoat (FMS)

 Moãi heä thoáng caàn xaây döïng cô cheá caân baèng noäi ñeå coù khaû naêng

Nguyeân taéc 6:: Nguyeân taéc caân baèng noäi Nguyeân taéc 6 Nguyeân taéc caân baèng noäi

9 September 2011

g töï giaûi quyeát nhöõng bieán ñoäng xaûy ra. q y ä g ï g y

Phaân loaïi heä thoáng ñieàu khieån Phaân loaïi heä thoáng ñieàu khieån

9 September 2011

 Heä thoáng lieân tuïc: Heä thoáng lieân tuïc ñöôïc moâ taû baèng phöông

Phaân loaïi döïa treân moâ taû toaùn hoïc cuûa heä thoáng Phaân loaïi döïa treân moâ taû toaùn hoïc cuûa heä thoáng

è û á

 Heä thoáng tuyeán tính: heä thoáng ñöôïc moâ taû bôûi heä phöông trình vi

á trình vi phaân. Heä thong rôi raïc: Heä thong rôi raïc ñöôïc mo ta bang phöông Heä thoáng rôøi rac: Heä thoáng rôøi rac ñöôc moâ taû baèng phöông trình sai phaân.

 Heä thoáng baát bieán theo thôøi gian: heä soá cuûa phöông trình vi

phaân/sai phaân tuyeán tính. Heä thoáng phi tuyeán: heä thoáng moâ taû bôûi heä phöông trình vi phan/sai phan phi tuyen. phaân/sai phaân phi tuyeán

9 September 2011

phaân/ sai phaân moâ taû heä thoáng khoâng ñoåi. Heä thoáng bieán ñoåi theo thôøi gian: heä soá cuûa phöông trình vi phaân/ sai phaân moâ taû heä thoáng thay ñoåi theo thôøi gian.

 Heä thoáng moät ngoõ vaøo – moät ngoõ ra (heä SISO): (Single Input –

ngoõ ra heä thoáng Phaân loaïi döïa treân soá ngoõ vaøo –– ngoõ ra heä thoáng Phaân loaïi döïa treân soá ngoõ vaøo

Single Output). Heä thong nhieu ngo vao – nhieu ngo ra (heä MIMO): (Multi nhieàu ngoõ ra (heä MIMO): (Multi Heä thoáng nhieàu ngoõ vaøo Input – Multi Output).

9 September 2011

Ña soá caùc heä thoáng trong thöïc teá ñeàu laø heä phi tuyeán bieán ñoåi theo thôøi gian, nhieàu ngoõ vaøo, nhieàu ngoõ ra. Mon hoïc Cô sô töï ñoäng chæ ñe caäp ñen ly thuyet ñieu khien heä Moân hoc Cô sôû tö ñoäng chæ ñeà caäp ñeán lyù thuyeát ñieàu khieån heä tuyeán tính baát bieán, moät ngoõ vaøo, moät ngoõ ra

 Muïc tieâu ñieàu khieån thöôøng gaëp nhaát laø sai soá giöõa tín hieäu ra vaø tín hieäu vaøo chuaån caøng nhoû caøng toát. Tuøy theo daïng tín hieäu vaøo ma ta co cac loaïi ñieu khien sau: maø ta coù caùc loai ñieàu khieån sau:

 Ñieàu khieån oån ñònh hoùa: Neáu tín hieäu chuaån r(t) = const, ta goïi

Phaân loaïi theo chieán löôïc ñieàu khieån Phaân loaïi theo chieán löôïc ñieàu khieån

laø ñieàu khieån oån ñònh hoùa.

 Ñieàu khieån theo chöông trình: Tín hieäu vaøo r(t) laø haøm thay ñoåi ñ åi

hö th t ì h Tí hi ä ( ) l ø h ø h ø

 Ñieàu khieån theo doõi: Tín hieäu vaøo r(t) laø haøm khoâng bieát tröôùc

Ñi à khi å theo thôøi gian nhöng ñaõ bieát tröôùc.

9 September 2011

theo thôøi gian.

 Ñieàu khieån kinh ñieån  Ñieàu khieån hieän ñaïi  Ñieàu khieån thoâng minh i h  Ñi à khi å

Lòch söû phaùt trieån lyù thuyeát ñieàu khieån Lòch söû phaùt trieån lyù thuyeát ñieàu khieån

9 September 2011

th â

 Moâ taû toaùn hoïc duøng ñeå phaân tích vaø thieát keá heä thoáng laø haøm

Ñieàu khieån kinh ñieån Ñieàu khieån kinh ñieån

truyeàn.  Ñaëc ñiem:  Ñaëc ñieåm:

 Ñôn giaûn ï g p  AÙp dung thuaän lôi cho heä thoáng tuyeán tính baát bieán moät ngoõ vaøo, moät ngoõ ra.

 Kyõ thuaät thieát keá trong mieàn taàn soá.

 Caùc phöông phaùp phaân tích vaø thieát keá heä thoáng:

y g g ä ä ï ä

 Quyõ ñaïo nghieäm soá.  Ñaëc tính taàn soá: bieåu ñoà Nyquist, bieåu ñoà Bode.  Ñ ë tí h t à  Boä ñieàu khieån:  Sôm tre pha  Sôùm treå pha  PID (Proportional – Integral – Derivative)

9 September 2011

i t bi å ñ à B d á bi å ñ à N

 Moâ taû toaùn hoïc chủ yếu duøng ñeå phaân tích vaø thieát keá heä thoáng laø

Ñieàu khieån hieän ñaïi Ñieàu khieån hieän ñaïi

 Ñaëc ñiem:  Ñaëc ñieåm:

 Coù theå aùp duïng cho heä thoáng phi tuyeán, bieán ñoåi theo thôøi

ế phöông trình traïng thaùi.

 Caùc phöông phaùp thieát keá heä thoáng:

 Ñieàu khieån toái öu.  Ñieàu khieån thích nghi.  Ñieàu khieån beàn vöng  Ñi à khi å b à

gian, nhieàu ngoõ vaøo, nhieàu ngoõ ra.  Kyõ thuaät thieát keá trong mieàn thôøi gian

 Boä ñieàu khieån:

 Hoi tiep traïng thai  Hoài tieáp trang thaùi

9 September 2011

öõ

 Veà nguyeân taéc khoâng caàn duøng moâ hình toaùn hoïc ñeå thieát keá heä

Ñieàu khieån thoâng minh Ñieàu khieån thoâng minh

thoáng.  Ñaëc ñiem:  Ñaëc ñieåm:

 Moâ phoûng/baét chöôùc caùc heä thoáng thoâng minh sinh hoïc. ,  Boä ñieàu khieån coù khaû naêng xöû lyù thoâng tin khoâng chaéc chaén, g coù khaû naêng hoïc, coù khaû naêng xöû lyù löôïng lôùn thoâng tin.

y g g ä

 Caùc phöông phaùp ñieàu khieån thoâng minh  Ñieàu khieån môø (Fuzzy Control).  Maïng thaàn kinh nhaân taïo (Neural Network).  Thuaät toaùn di truyeàn (Genetic Algorithm).  Th ät t ith ) à  …

9 September 2011

ti Al ù di t (G

Noäi dung moân hoïc Cô sôû ñieàu khieån töï ñoäng Noäi dung moân hoïc Cô sôû ñieàu khieån töï ñoäng

 Noäi dung chính cuûa moân hoïc Cô sôû tự động chuû yeáu ñeà caáp ñeán â h Cô ôû t độ  N äi d caùc phöông phaùp kinh ñieån phaân tích, thieát keá heä thoáng tuyeán tính, baát bieán, moät ngoõ vaøo, moät ngoõ ra. Do vaäy kieán thöùc coù ñöôïc töø moân hoïc giuùp kyõ sö coù theå phaân tích, thieát keá heä thoáng ñieàu khieån ôû caáp thöïc thi (caáp ñieàu khieån thieát bò trong heä thoáng ñieàu khien phan cap). khieån phaân caáp)

9 September 2011

û hí h á ñ á á ñ à h û

Caùc moân hoïc lieân quan Caùc moân hoïc lieân quan

 Ñeå coù theå thieát keá ñöôïc caùc heä thoáng ñieàu khieån ôû caáp thöïc thi  Ñ å thö thi ù h ä th á thöïc teá, ngoaøi kieán thöùc veà lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng ngöôøi thieát keá caàn naém vöõng kieán thöùc caùc lieân quan nhö:  Maïch ñieän, maïch ñieän töû  Ño löôøng coâng nghieäp  Kyõ thuaät soá, vi xöû lyù  Ño löôøng ñieàu khieån duøng maùy tính,…

9 September 2011

ñi à khi å ôû ù th å thi át k á ñöô á

 Cac PP ñieu khien hieän ñaïi se ñöôïc ñe caäp ñen trong mon hoïc:  Caùc PP ñieàu khieån hieän ñai seõ ñöôc ñeà caäp ñeán trong moân hoc:

Caùc moân hoïc naâng cao lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng Caùc moân hoïc naâng cao lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng

 Lyù thuyeát ñieàu khieån hiện đại(baäc Ñaïi hoïc). ï )  Ñieàu khieån toái öu (baäc Cao hoïc). ä  Ñieàu khieån thích nghi beàn vöõng (baäc Cao hoïc).  Ñieàu khieån heä ña bieán (baäc Cao hoïc).  Ñieàu khieån heä phi tuyeán (baäc Cao hoïc).

(

 Caùc PP ñieàu khieån thoâng minh seõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong moân hoïc

 Trí tueä nhan taïo va heä chuyen gia (baäc Ñaïi hoïc)  Trí tueä nhaân tao vaø heä chuyeân gia (baäc Ñai hoc)  Heä thoáng ñieàu khieån thoâng minh (baäc Cao hoïc). Maïng neuron nhaän daïng, döï bao va ñieu khien (baäc Cao hoïc).  Mang neuron nhaän dang, dö baùo vaø ñieàu khieån (baäc Cao hoc).

 Caùc PP nhaän daïng heä thoáng seõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong moân hoïc:

 Moâ hình moâ phoûng (baäc Ñaïi hoïc)  Moâ hình hoùa, nhaän daïng vaø moâ phoûng (baäc Cao hoïc)

9 September 2011

å à á

Moät soá thí duï veà caùc heä thoáng ñieàu khieån Moät soá thí duï veà caùc heä thoáng ñieàu khieån

9 September 2011

 Aùp duïng trong haàu heát taát caû caùc lónh vöïc kyõ thuaät

Caùc öùng duïng cuûa lyù thuyeát ñieàu khieån Caùc öùng duïng cuûa lyù thuyeát ñieàu khieån

â ù hi ä át t á ñ ä hi ät ñ ä lö löô

 Heä thoáng saûn xuaát: nhaø maùy xi maêng, nhaø maùy ñöôøng,….  Quaù trình coâng nghieäp: nhieät ñoä, löu löôïng, aùp suaát, toác ñoä,…  Q ù t ì h  Heä cô ñieän töû: caùnh tay maùy, maùy coâng cuï,…  Heä thong thong tin  Heä thoáng thoâng tin  Heä thoáng saûn xuaát vaø truyeàn taûi naêng löôïng ,  Phöông tieän giao thoâng: xe hôi, taøu hoûa, maùy bay, taøu vuõ truï,… g  Thieát bò quaân söï  Thieát bò ño löôøng  Thieát bò ñieän töû daân duïng: maùy ñieàu hoøa, ti vi, tuû laïnh, maùy

ä g y, g y ï, ,

 Thiet bò y te  Thieát bò y teá

9 September 2011

giaët, maùy aûnh, noài côm ñieän,…

 Nhieät ñoä laø ñaïi löôïng tham gia vaøo nhieàu quaù trình coâng ngheä: saûn xuaát xi maêng, gaïch men, nhöïa, cao su, hoùa daàu, thöïc phaåm,...

Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoää Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoää

 Muïc tieâu ñieàu khieån thöôøng laø giöõ cho nhieät ñoä oån ñònh (ñieàu khieån oån ñònh hoùa) hay ñieàu khieån nhieät ñoä thay ñoåi theo ñaëc tính thôi gian ñònh tröôc (ñieu khien theo chöông trình). thôøi gian ñònh tröôùc (ñieàu khieån theo chöông trình)

à å å à

9 September 2011

Nhaø maùy xi maêng Nhaø maùy giaáy

 Heä thoáng saáy noâng saûn (caø pheâ, haït ñieàu, tieâu,….)

Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoää Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoää

9 September 2011

Heä thong say nong san Heä thoáng saáy noâng saûn

9 September 2011

Heä thoáng oån ñònh nhieät ñoää Heä thoáng oån ñònh nhieät ñoää

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä theo chöông trình Heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä theo chöông trình

VCC

4.7k

A1015

PORTD<5>

PORTD<4>

PORTD<6>

PORTD<7>

4 4

5 5

7 7

D6 LED_7DOAN LED 7DOAN

1 C C V

2 C C V

3 C C V

4 C C V

Boä ñieàu khieån vaø giao tieáp ngöôøi duøng Boä ñieàu khieån vaø giao tieáp ngöôøi duøng

. . . .

G G

F F

E E

D D

C C

B B

A A

T O D D

2 1

1 1

0 1

VCC

A B C D E F G DOT

SW5

10k

PIC16F877A

MCLR*/VPP

SW4

V_sensor

SW4

VREF+

DOT A B C D E F G G

2 3 4 5 6 7 7

33 34 35 36 37 38 39 40 40

RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS*/C2OUT

RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD

SW3

PORTC<2>

SW4 SW3 SW2 SW1

SW2

15 16 17 18 23 24 25 26

19 20 21 22 27 28 29 30

PORTD<4> PORTD<5> PORTD<6> PORTD<7>

RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7

RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT

C16

SW2

OSC1/CLKIN

33p

C17

8 9 9 10

SW1

RE0/RD*/AN5 RE1/WR*/AN6 RE2/CS*/AN7

10MHz 10MHz CRYSTAL 14

OSC2/CLKOUT

33p

SW1

VCC

12 31

11 32

VSS VSS

VDD VDD

9 September 2011

+5V

R1 10k

Rf 1

Rf 2

3.3k

18k

OP07

10k

R2 10k

4 8 4 8

+5V +5V

+5V

-5V

7 1

OP07

+5V

OP07

RA0/AN0

4 8

2.2k

-5V

7 1

OP07

4 8

R5 10k

LM335

-5V

R10

22k

10k

+5V

7 1

100

OP07

C17

- Thermocouple +

OP07

Maïch ño nhieät ñoä duøng caëp nhieät ñieän (buø nhieät duøng LM335) Maïch ño nhieät ñoä duøng caëp nhieät ñieän (buø nhieät duøng LM335)

Vout = 0.0391Td

0u 10u

4 8 4 8

4 8

R11 R11 2.2k

-5V

9 September 2011

5V 5V

C C V V

35 LM35 2

V2 R1 2

VOUT

25k

OP07

10uF

D N G G

5V 5V

-5V 5

5V 5

Vout

PA0/ADC0

OP07 OP07

100

-5V

Thermo couple

1.8k

1 1

6 6

R3 R3

V1 V1

3.9k

100

OP07

10uF

-5V

0 0

9 September 2011

Maïch ño nhieät ñoä duøng caëp nhieät ñieän (buø nhieät duøng LM35) Maïch ño nhieät ñoä duøng caëp nhieät ñieän (buø nhieät duøng LM35)

FUSE

Heater

+12V

470

U15 MOC3020

Q2 BTA16

220Vac 0Vdc

PORTC<2>

Q2SC1815

47k

R2 330

9 September 2011

MMạạch coâng suaát ch coâng suaát

9 September 2011

Moät heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä thöïc teá Moät heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä thöïc teá

 Ñoäng cô (DC, AC) laø thieát bò truyeàn ñoäng ñöôïc söû duïng raát phoå  Ñ ä át h å

Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô

ô (DC AC) l ø thi át bò t à ñ ä ñöô öû d

 Coù 3 baøi toaùn ñieàu khieån thöôøng gaëp: ñieàu khieån toác ñoä, ñieàu

bieán trong maùy moùc, daây chuyeàn saûn suaát.

g g ëp ä,

9 September 2011

khieån vò trí, ñieàu khieån moment.

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten

9 September 2011

Ñieàu khieån PID vò trí ñoäng cô DC Ñieàu khieån PID vò trí ñoäng cô DC

9 September 2011

Ñieàu khieån PID soá toác ñoä ñoäng cô DC Ñieàu khieån PID soá toác ñoä ñoäng cô DC

 Ñoäng cô: DC AC  Ñoäng cô: DC, AC  Caûm bieán: bieán trôû, maùy phaùt toác, encoder )  Boä ñieàu khieån: DC Driver, AC Driver (Inverter)

Moät heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô thöïc teá Moät heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô thöïc teá

( , ä

DC Motor

Encoder

9 September 2011

DC Driver

 Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng thöôøng gaëp trong caùc quaù trình coâng nghieäp cheá bieán thöïc phaåm, nöôùc giaûi khaùc, caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi,... h á

Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng

 Ñieàu khieån möïc chaát loûng, ñieàu khieån löu löôïng chaát loûng

 Caùc loaïi caûm bieán ño möùc chaát loûng:

 Caûm bieán ño dòch chuyeån: bieán trôû, encoder

 Caûm bieán aùp suaát

ù h ûi û l ù

9 September 2011

Cam bien ñieän dung  Caûm bieán ñieän dung

Moät thí duï heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng Moät thí duï heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng

Hình veõ tham khaûo töø giaùo trình: Cô sôû töï ñoäng hoïc, Löông vaên Laêng, NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia

9 September 2011

Moâ hình ñieàu khieån möïc chaát loûng trong phoøng thí nghieäm Moâ hình ñieàu khieån möïc chaát loûng trong phoøng thí nghieäm

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån ñoä ñaäm ñaëc boät giaáy Heä thoáng ñieàu khieån ñoä ñaäm ñaëc boät giaáy

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay Heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay Heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay

9 September 2011

Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån goùc caùnh naâng maùy bay

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån maùy CNC Heä thoáng ñieàu khieån maùy CNC

9 September 2011

Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån maùy CNC Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån maùy CNC

9 September 2011

Heä thoáng chöng caát (coâng ngheä hoùa hoïc) Heä thoáng chöng caát (coâng ngheä hoùa hoïc)

9 September 2011

Heä thoáng ñieàu khieån maùy phaùt ñieän hôi nöôùc Heä thoáng ñieàu khieån maùy phaùt ñieän hôi nöôùc

ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG

TAÏI SAO CAÀN CÔ SÔÛ TOAÙN HOÏC? TAÏI SAO CAÀN CÔ SÔÛ TOAÙN HOÏC?

9 September 2011

Caùc chieán löôïc ñieàu khieån Caùc chieán löôïc ñieàu khieån

n(t) (t)

Đối tượng Đối t

Bộ điều khiển Bộ điề khiể

( ) r(t) y( ) y(t) ( ) u(t) e(t) e(t)



Cảm biến

 ON-OFF: Tín hieäu ñieàu khieån u(t) chæ coù hai möùc 0 hoaëc 1

 Lieân tuïc: Tín hieäu ñieàu khieån u(t) nhaän giaù trò lieân tuïc baát kyø.

9 September 2011

yht(t)

 Ñôn giaûn, khi phaân tích vaø thieát keá khoâng caàn döïa vaøo toaùn hoïc

 Chæ cho keát quaû ñieàu khieån toát khi ñoái töôïng ñieàu khieån khoâng coù

Ñieàu khieån ON--OFFOFF Ñieàu khieån ON

å à à å

 Moät soá thí duï:

 Ñieàu khieån caùc phaàn töû khí neùn  Ñieàu khieån ñoäng cô keùo baêng taûi trong moät soá daây chuyeàn saûn

quaùn tính hoaëc coù quaùn tính raát beù.

 Cac öng duïng khac khi khong can yeu cau ñieu khien chính  Caùc öùng dung khaùc khi khoâng caàn yeâu caàu ñieàu khieån chính

xuaát.

9 September 2011

xaùc.

Thí duï ñieàu khieån möïc chaát loûng trong boàn chöùa Thí duï ñieàu khieån möïc chaát loûng trong boàn chöùa

Maùy bôm

9 September 2011

Van xaû V û Boàn chöùa

 Ph Phao

9 September 2011

Caûm bieán möùc chaát loûng Caûm bieán möùc chaát loûng

 Cam bien ñieän dung  C û

Caûm bieán möùc chaát loûng Caûm bieán möùc chaát loûng

bi á ñi ä d

ä g  Nguyeân lyù hoaït ñoäng y

g y ï  Phaùt hieän ra chaát loûng: ON  Khoâng phaùt hieän chaát loûng: OFF

9 September 2011

LLLL

 Relay  Relay

Thieát bò ñieàu khieån Thieát bò ñieàu khieån

R R

Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng Ti á ñi å thöôø ñ ù Nam chaâm ñieän N h â ñi ä

Tieáp ñieåm thöôøng môû

9 September 2011

Loø xo

Sô ñoà ñieàu khieån möùc chaát loûng trong boàn Sô ñoà ñieàu khieån möùc chaát loûng trong boàn

+24V 0V Sô ñoà ñieàu khieån

LH LL K1

K1K1

Sô ñoà ñoäng löïc

~220V ~220V M M

9 September 2011

OFF möùc chaát loûng Ñaùp öùng cuûa heä thoáng ñieàu khieån ON--OFF möùc chaát loûng Ñaùp öùng cuûa heä thoáng ñieàu khieån ON

y(t)

HIGHHIGH

LOW

9 September 2011

Dao ñoäng Dao ñoäng t t

Thí duï ñieàu khieån coång töï ñoäng Thí duï ñieàu khieån coång töï ñoäng

cong coång

ñoäng cô

cam bien LS2 caûm bieán LS2 (coâng taéc haønh trình) cam bien LS1 caûm bieán LS1 (coâng taéc haønh trình)

Yeâu caàu: Nhaán nuùt [MÔÛ]  coång môû

9 September 2011

MÔÛ ÑOÙNG DÖNG DÖØNG Nhaán nuùt [ÑOÙNG]  coång ñoùng Nhan nut [DÖNG]  cong döng Nhaán nuùt [DÖØNG]  coång döøng

 Cong tac hanh trình  Coâng taéc haønh trình

9 September 2011

Caûm bieán vò trí Caûm bieán vò trí

 Cam bien ñieän cam  Caûm bieán ñieän caûm

9 September 2011

Caûm bieán vò trí Caûm bieán vò trí

Sô ñoà ñieàu khieån coång töï ñoäng Sô ñoà ñieàu khieån coång töï ñoäng

+24V 0V

Môû Döøng K1 LS1 K2

K1 K1

Ñoùng K1 K2 LS2 LS2

9 September 2011

Sô ñoà ñoäng löïc ñieàu khieån coång töï ñoäng Sô ñoà ñoäng löïc ñieàu khieån coång töï ñoäng

Nguoàn DC  +

K1 K2

K1 K1 K2 K2

9 September 2011

Sô ñoà ñoäng löïc ñoäng cô DC

Sô ñoà ñoäng löïc ñieàu khieån coång töï ñoäng Sô ñoà ñoäng löïc ñieàu khieån coång töï ñoäng

3Pha220V

K1 K1 K1 K2 K2 K2

9 September 2011

Sô ñoà ñoäng löïc ñoäng cô AC

 Chat löôïng ñieu khien co ñam bao khong neu cong co quan  Chaát löông ñieàu khieån coù ñaûm baûo khoâng neáu coång coù quaùn

Khuyeát ñieåm Khuyeát ñieåm

 AÙp duïng sô ñoà töông töï ñeå ñieàu khieån thang maùy di chuyeån

tính lôùn?

töø taàng naøy ñeán taàng khaùc ngöôøi söû duïng thang coù caûm thaáy

9 September 2011

an toaøn, thoaûi maùi?

Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten

Bieán trôû ë ) ( ò (vò trí ñaët)

AÊn-ten

Boä ñieu khien Boä ñieàu khieån

Ñoäng cô

9 September 2011

Bieán trôû (caûm bieán vò trí) á û

 e(t) = 0  u(t)=0

 e(t) > 0  u(t)=+V

 e(t) < 0  u(t)=V  e(t) < 0  u(t)=V

Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten: Ñieàu khieån ON--OFFOFF Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten: Ñieàu khieån ON

(t)c(t) Dao ñoäng

9 September 2011

 |e(t)|    u(t)=0

 e(t) >   u(t)=+V

 e(t) <    u(t)=V

Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten: Ñieàu khieån ON--OFFOFF Heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò anten: Ñieàu khieån ON

c(t) c(t)

 nhoû: Dao ñoäng  lôùn: Sai soá

9 September 2011

t t

Heä thoáng phaùt hieän hoäp söõa roãng Heä thoáng phaùt hieän hoäp söõa roãng

Hoäp söõa

Loaïi boû

CBCB

Ñaït

9 September 2011

Cy-lanh khí C l h khí

lanh khí neùn Thieát bò chaáp haønh: cy--lanh khí neùn Thieát bò chaáp haønh: cy

9 September 2011

Xylanh khí 2 chieu Xylanh khí 2 chieàu

lanh khí neùn Thieát bò chaáp haønh: cy--lanh khí neùn Thieát bò chaáp haønh: cy

9 September 2011

Xylanh khí 1 chieu Xylanh khí 1 chieàu

9 September 2011

Relay thôøi gian (Timer) Relay thôøi gian (Timer)

Sô ñoà ñieàu khieån loaïi boû hoäp söõa roãng Sô ñoà ñieàu khieån loaïi boû hoäp söõa roãng

+24V +24V 0V

CB T2 R

Giö traïng thai loi Giöõ trang thaùi loãi

i R T1 Thôøi gian trì hoaõn Th øi ì h õ tröôùc khi ñaåy hoäp

T1 T1 Thôøi gian ñaåy hoäp T2

K K

9 September 2011

Van khí ñaåy hoäp å

9 September 2011

Daây chuyeàn ñoùng hoäp taùo Daây chuyeàn ñoùng hoäp taùo

9 September 2011

Phaùt hieän taùo: Caûm bieán quang Phaùt hieän taùo: Caûm bieán quang

9 September 2011

Thieát bò ñeám taùo: Boä ñeám (Counter) Thieát bò ñeám taùo: Boä ñeám (Counter)

9 September 2011

Daây chuyeàn ñoùng hoäp taùo: Sô ñoà ñieàu khieån Daây chuyeàn ñoùng hoäp taùo: Sô ñoà ñieàu khieån

Programmable Logic Controller) Boä ñieàu khieån laäp trình (PLC  Programmable Logic Controller) Boä ñieàu khieån laäp trình (PLC

9 September 2011

Haïn cheá cuûa phöông phaùp ñieàu khieån ON--OFFOFF Haïn cheá cuûa phöông phaùp ñieàu khieån ON

y(t)

9 September 2011

ä g  Ñoái töôïng coù quaùn tính, ñaùp öùng coù dao ñoäng ï g p q g ,

Caûi thieän chaát löôïng khi ñoái töôïng coù quaùn tính? Caûi thieän chaát löôïng khi ñoái töôïng coù quaùn tính?

y(t)

 Caàn hieåu bieát veà ñaëc tính ñoäng hoïc cuûa heä thoáng.

9 September 2011

 Mo hình toan hoïc  Moâ hình toaùn hoc  Ly thuyet ñieu khien töï ñoäng  Lyù thuyeát ñieàu khieån tö ñoäng

Bài giảng Cơ sở tự động: Chương 1 - TS. Huỳnh Thái Hoàng

Chủ đề:

Điều khiển điện tử ECU

CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG

ề

ể

Biên soạn: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn điều khiển tự động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Giảng viên: HTHoàng, NVHảo, NĐHoàng, BTHuyền, HHPhương, HMTrí

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG

Khaùi nieäm veà ñieàu khieån Khaùi nieäm veà ñieàu khieån

à à

à à

å å

 Phaân tích heä thoáng: Cho heä thoáng töï ñoäng ñaõ bieát caáu truùc vaø Ph ø h á thoâng soá. Baøi toaùn ñaët ra laø tìm ñaùp öùng cuûa heä thoáng vaø ñaùnh ä giaù chaát löôïng cuûa heä. g

Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån

Phaân loaïi heä thoáng ñieàu khieån Phaân loaïi heä thoáng ñieàu khieån

Moät soá thí duï veà caùc heä thoáng ñieàu khieån Moät soá thí duï veà caùc heä thoáng ñieàu khieån

. . . .

Vout = 0.0391Td

Hình veõ tham khaûo töø giaùo trình: Cô sôû töï ñoäng hoïc, Löông vaên Laêng, NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia

ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG

TAÏI SAO CAÀN CÔ SÔÛ TOAÙN HOÏC? TAÏI SAO CAÀN CÔ SÔÛ TOAÙN HOÏC?

Programmable Logic Controller) Boä ñieàu khieån laäp trình (PLC  Programmable Logic Controller) Boä ñieàu khieån laäp trình (PLC

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok