Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 1 - ThS. Đỗ Tú Anh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 1 trang bị cho người học những kiến thức nhập môn điều khiển tự động như: Hệ thống điều khiển, hệ thống điều khiển hồi tiếp, các bước thiết kế hệ thống điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để biết thêm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 1 - ThS. Đỗ Tú Anh

Lý thuyết ðiều khiển tự ñộng om .c ng co Nhập môn an th ðiều khiển ng tự ñộng o du u cu ThS. ðỗ Tú Anh Bộ môn ðiều khiển tự ñộng Khoa ðiện, Trường ðHBK HN CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-1 Nhập môn Một hệ thống ñiều khiển tự ñộng là một tổ hợp các phần tử om cùng hoạt ñộng với nhau sao cho toàn bộ hệ thống vận hành .c một cách tự ñộng ñể thực hiện một chức năng (nhiệm vụ) ñặt ng trước. co Ví dụ về các hệ thống ðKTð (từng phần hoặc toàn phần) an • Máy móc thiết bị: tủ lạnh, máy ñiều hòa nhiệt ñộ, thang th máy, vô tuyến ñiều khiển từ xa, hệ thống viễn thông, ng Internet, … o du • Công nghiệp: CN sản xuất giấy, xi măng, CN ô tô, … u cu • Ứng dụng khác: nhà máy ñiện, lò phản ứng (hạt nhân hoặc hóa chất), hệ thống giao thông vận tải, rô bốt, hệ thống vũ khí, máy tính, nông nghiệp, hệ thống tự ñộng hóa tòa nhà, … Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-2 Nhập môn Ưu ñiểm của các hệ thống ðKTð om • Giảm thiểu sự tham gia của con người trong các lĩnh vực kỹ .c thuật kể trên giảm nhân công, tăng năng suất và chất lượng ng sản phẩm, … co • Giảm lao ñộng nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp. an • Nâng cao chất lượng cuộc sống. Một vài phát minh ñáng nhớ th ng • 1769, James Watt phát minh ra máy ñiều chỉnh tốc ñộ ly tâm o du dùng trong ñộng cơ hơi nước. u • 1957, Liên Xô cũ phóng thành công vệ tinh nhân tạo bay cu quanh trái ñất. • 1969, dự án tàu vũ trụ Apollo của Mỹ ñưa con người lần ñầu tiên bước lên mặt trăng. Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-3 Nhập môn Lịch sử phát triển om • 1930 – 1960: ðiều khiển kinh ñiển ðiều khiển tỷ lệ – tích .c phân – vi phân (PID) ng (Classical Control) co • 1960 – nay: ðiều khiển hiện ñại ðiều khiển trong không an gian trạng thái, ðK tối (Modern Control) th ng ưu, ðK số, ðK thích nghi, ðK bền vững, ðK o mờ, … du u cu Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-4 Hệ thống ñiều khiển om u(t) y(t) ðTðK .c Kích thích ðáp ứng ng Tín hiệu vào Tín hiệu ra co Tín hiệu ra y(t) có quan hệ với tín hiệu vào u(t): y(t)=Tu(t), an trong ñó T là một toán tử. th ng ðN 1.1 Xét ñối tượng T cần ñiều khiển và ñáp ứng mong muốn o y(t), hãy tìm một tín hiệu vào u(t) thích hợp sao cho với tín hiệu du ñó, hệ thống sẽ ñạt ñược tín hiệu ra mong muốn y(t). Ở ñây, tín u hiệu vào thích hợp u(t) ñgl tín hiệu ñiều khiển. cu Trên thực tế, bài toán tìm tín hiệu ñiều khiển u(t) ñược chuyển thành bài toán tổng hợp (thiết kế) bộ ñiều khiển. Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-5 Hệ thống ñiều khiển ðN 1.2 Hệ thống ñiều khiển vòng hở (open-loop) là hệ thống om mà tín hiệu vào u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có .c nghĩa là u(t) không phải là một hàm của y(t). ng ðN 1.3 Hệ thống ñiều khiển vòng kín (closed-loop) là hệ co thống mà tín hiệu vào u(t) phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có an nghĩa là u(t) là một hàm của y(t). th ng r(t) u(t) y(t) Bộ ðK Bộ ðK ðTðK o (controller,regulator, du compensator) u cu r(t) u(t) y(t) r(t) – tín hiệu ñặt Bộ ðK ðTðK (reference signal) Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-6 Hệ thống ñiều khiển ụ Máy giặt quần áo là một hệ thống ðK vòng hở om d Ví .c r(t) Bộ lập trình u(t) Máy giặt y(t) ng Tín hiệu (Bộ ðK) Tín hiệu (ðTðK) Quần áo ñã co ñặt ðK ñược giặt an th ng í dụ Bình nước nóng là một hệ thống ðK vòng kín V o du r(t) Bộ ðC nhiệt u(t) Bình nước nóng y(t) u (Bộ ðK) (ðTðK) cu Tín hiệu Tín hiệu Nhiệt ñộ ñặt ðK nước Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-7 Hệ thống ñiều khiển om • Ở hệ thống ðK vòng kín, thông tin liên quan ñến ñầu .c ra của hệ ñược ñưa trở lại ñầu vào tác ñộng hồi tiếp. ng • Nếu chất lượng của hệ thống chưa ñược thỏa mãn, co nhờ tác ñộng hồi tiếp, bộ ðK sẽ vẫn “hành ñộng” ñể an ñưa hệ thống ñạt tới chất lượng mong muốn. th • Các hệ thống ðK vòng kín ñược sử dụng khi yêu cầu ng chất lượng ðK cao (về ñộ chính xác, tốc ñộ, …) o du u cu Trong phạm vi chương trình, chúng ta chỉ quan tâm ñến các hệ ñiều khiển hồi tiếp. Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-8 Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp Sơ ñồ hoàn chỉnh om .c Bộ so sánh ng r(t) e(t) u(t) y(t) + Thiết bị ðK Thiết bị CH ðTðK co _ an yˆ (t ) th ng Thiết bị ño o du e(t) Tín hiệu sai lệch u yˆ (t ) Tín hiệu ño ñược cu Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-9 Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp ụ Hệ thống ñiều khiển lò phản ứng hạt nhân om d Ví .c ng co an th o ng du u Sơ ñồ khối cu cấu trúc ??? Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2-10 Các bước thiết kế hệ thống ñiều khiển 1. Nghiên cứu ñối tượng cần ðK và quyết ñịnh các loại cảm biến và thiết bị chấp hành sẽ sử dụng. om 2. Mô hình hóa hệ thống cần ðK; ñơn giản hóa mô hình nếu cần thiết. .c 3. Phân tích mô hình; xác ñịnh các tính chất của nó. ng 4. Quyết ñịnh các chỉ tiêu chất lượng của hệ. co 5. Quyết ñịnh cấu trúc ñiều khiển. an th 6. Thiết kế bộ ðK thỏa mãn các chỉ tiêu CL ñặt ra, nếu không, giảm ng bớt chỉ tiêu hoặc tổng quát hóa cấu trúc bộ ðK. o 7. Mô phỏng hệ thống ðK vừa nhận ñược, hoặc trên máy tính hoặc du trên ñối tượng thử nghiệm. u cu 8. Lặp lại bước 1 nếu cần thiết. 9. Chọn các phần cứng và phần mềm và thực hiện bộ ðK. 10.Chỉnh ñịnh trực tuyến (on-line) bộ ðK nếu cần thiết. Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt