Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 11 - ThS. Đỗ Tú Anh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 11 trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân vi phân. Nội dung trình bày trong bài này gồm có: Sơ lược về bộ điều khiển PID, bộ điều khiển tỷ lệ P, bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân PI, bộ điều khiển tỷ lệ-vi phân PD,... 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 11 - ThS. Đỗ Tú Anh

Lý thuyết Điều khiển tự động 1 om .c ng co Bộ điều khiển an th tỷ lệ-tích phân- ng vi phân (PID) o du u cu ThS. Đỗ Tú Anh Bộ môn Điều khiển tự động Khoa Điện, Trường ĐHBK HN CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-1 Sơ lược về bộ điều khiển PID Sơ đồ khối một hệ thống điều khiển tự động om .c ng co an Bộ điều khiển PID th ng HSKĐ tích phân Bộ điều khiển PID HSKĐ tỷ lệ o du u cu HSKĐ vi phân PID Proportional-Intergral-Derivative Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-2 Sơ lược về bộ điều khiển PID (tiếp) Hằng số thời gian vi phân om trong đó và .c ng co Hằng số thời gian tích phân Nhận xét an th • Có một điểm cực nằm tại gốc tọa độ ng • Có hai điểm không với vị trí phụ thuộc vào Kp, Ti , Td. o du Nhiệm vụ u Lựa chọn (chỉnh định) các tham số Kp, Ti, Td để hệ thống đạt được cu chất lượng như mong muốn (tốt nhất có thể). Các bộ điều khiển trong họ PID Bộ điều khiển P, I, PI, PD, PID Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-3 Sơ lược về bộ điều khiển PID (tiếp) Ví dụ về hệ thống điều khiển robot hàn om .c ng co Bộ đk I an th o ng du u cu Điều kiên ổn định 0 < K < 84 Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-4 Sơ lược về bộ điều khiển PID (tiếp) Ví dụ về hệ thống điều khiển độ dày trong quá trình cán kim loại om .c ng co an th Bộ đk P ng Không có giá trị nào của K để hệ ổn định o du Hệ ổn định với K > 0 u cu Bộ đk PD Việc lựa chọn bộ điều khiển phụ thuộc vào mô hình toán học của đối tượng và các yêu cầu chất lượng đặt ra cho hệ thống. Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-5 Bộ điều khiển tỷ lệ P Gc ( s ) = K p om .c Tín hiệu điều khiển ng u(t) tỉ lệ với giá trị tức co thời của sai lệch e(t) an Ưu điểm của luật tỷ lệ Do tính tác động nhanh và tức th ng thời nên cải thiện được tốc độ o du đáp ứng của hệ thống u cu Nhược điểm • Không bảo đảm sai lệch e(t) tiến tới 0 • Hệ nhạy cảm hơn với ảnh hưởng của nhiễu đo Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-6 Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân PI om .c Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với tích ng lũy của sai lệch e(t) co an Ưu điểm của luật tích phân th Cho phép triệt tiêu ng sai lệch tĩnh o du Nhược điểm u • Bô đk thuần túy tích cu phân đáp ứng chậm so với sự thay đổi của e(t) • Hệ kém ổn định hơn. Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-7 Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân PI (tiếp) d ụ V í om 1 Gp = s ( s + 1) .c ng Thay đổi Kp và Ki co như sau an ( K p )1 > ( K p ) 2 > ( K p )3 , ( K i )1 > ( K i ) 2 > ( K i )3 . th o ng du Giảm Kpvà Ki sẽ u làm giảm dao động cu và hệ ổn định hơn. Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-8 Bộ điều khiển tỷ lệ-vi phân PD om .c Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ ng với sự thay đổi của sai lệch co e(t) an Ưu điểm của luật vi phân th • Do đoán trước chiều ng hướng và tốc độ thay đổi o của sai lệch và đưa ra du phản ứng thích hợp nên u làm tăng tốc độ đáp ứng cu của hệ • Hệ ổn định hơn Nhược điểm Quá nhạy cảm với nhiễu đo Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-9 Bộ Đồ điều Tiêu thị khiển Bode chuẩn tỷcủa lệ-vi Nyquist khâu phân bất (tiếp) PDkỳ(tiếp) d ụ V í om 1 Gp = s ( s + 1) .c Xét hai trường hợp ng co • Sử dụng bộ điều khiển P an th • Sử dụng bộ điều ng khiển PD o du Thành phần vi phân làm u giảm độ quá điều chỉnh cu và giảm dao động. Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-10 Bộ điều Đồkhiển Tiêu thị Bode chuẩn tỷ lệ-tích củaNyquist khâu phân-vi bất (tiếp) phân kỳ PID Điểm không: s =−1/ a và om s =−1/ b .c trong đó và Điểm cực: s=0 ng Ưu điểm co Kết hợp được các ưu điểm an của bộ đk PI và PD th ng Bài toán thiết kế bộ đk PID o du Xác định các tham số Kp, Ti, Td sao cho hệ thống đạt được u cu chất lượng mong muốn: t/g tăng và t/g xác lâp ngắn, độ quá điều chỉnh nhỏ, sai lệch tĩnh bằng 0, … Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-11 Bộ điều khiển PID (tiếp) Ảnh hưởng của từng tham số PID tới chất lượng điều khiển om .c Thay đổi tham số Chỉ tiêu chất lượng ng Tăng Kp Giảm Ti Tăng Td co Thời gian đáp ứng giảm giảm ít giảm ít an Thời gian quá độ thay đổi ít giảm giảm th Độ quá điều chỉnh ng tăng tăng giảm ít Hệ số tắt dần thay đổi ít tăng giảm o Sai lệch tĩnh giảm triệt tiêu thay đổi ít du Tín hiệu điều khiển tăng tăng tăng u cu Độ dự trữ ổn định giảm giảm tăng Bền vững với nhiễu đo giảm thay đổi ít giảm Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-12 Bộ điều khiển PID (tiếp) Biểu đồ lựa chọn các thành phần của bộ điều khiển PID om Có cần thiết sai lệch tĩnh đối với Không .c tín hiệu vào bước nhảy bằng 0? ng Có co an Tín hiệu phản hồi về chịu nhiều Không th ảnh hưởng của nhiễu đo? ng o Có yêu cầu độ quá điều chỉnh du nhỏ với thời gian xác lập ngắn? Có Không u cu Có Chọn bộ đk PI Chọn bộ đk PID Chọn bộ đk P Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-13 Hiện thực hóa bộ điều khiển PID om .c ng co an th o ng du u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
11-14 Hiện thực hóa bộ điều khiển PID (tiếp) om .c ng co an th o ng du u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt