zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 6

Chia sẻ: Dangnhuy08 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Báo xấu

24
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 6 Tổng hợp hệ thống điều khiển và thực thi các bộ điều khiển Pid, được biên soạn với mục tiêu ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh / bộ điều khiển khi mắc nối tiếp với hệ hở; Tổng hợp bộ điều khiển bằng phương pháp Zeigler - Nichols; Thực thi bộ điều khiển PID bằng khuếch đại thuật toán.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 6

BÀI 6 TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THỰC THI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1
MỤC TIÊU BÀI HỌC § Mục đích của bài học số 6: Cung cấp kiến thức cơ sở về « Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh / bộ điều khiển khi mắc nối tiếp với hệ hở « Tổng hợp bộ điều khiển bằng phương pháp Zeigler - Nichols « Thực thi bộ điều khiển PID bằng khuếch đại thuật toán LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2
NỘI DUNG BÀI 6 6.1 Giới thiệu chung 6.2 Phân loại các bộ điều khiển 6.3 Chỉnh định PID nhờ Zeigler - Nichols 6.4 Cấu trúc bộ điều khiển PI bằng khuếch đại thuật toán 6.5 Cấu trúc bộ điều khiển PID bằng khuếch đại thuật toán LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 3
6.1 GIỚI THIỆU CHUNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 4
6.1 GIỚI THIỆU CHUNG Thiết kế là toàn bộ quá trình bổ sung các thiết bị phần cứng cũng như thuật toán phần mềm vào hệ cho trước để được hệ mới thoả mãn yêu cầu về tính ổn định, độ chính xác, đáp ứng quá độ, … Cách 1: điều khiển nối tiếp Cách 2: phản hồi trạng thái Bộ điều khiển sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, phương pháp điều khiển phân bố điểm P, PD, PI, PID, … cực, điều khiển tối ưu LQR, … phương pháp QĐNS, biểu đồ Bode, thiết kế theo đặc tính quá độ chuẩn. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 5
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 6
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Ảnh hưởng của điểm cực và điểm không • Khi thêm một điểm cực có phần thực âm • Khi thêm một điểm không có phần thực vào hàm truyền hệ hở thì QĐNS của hệ kín âm vào hàm truyền hệ hở thì QĐNS của hệ có xu hướng tiến gần về phía trục ảo kín có xu hướng tiến xa trục ảo LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 7
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Ảnh hưởng khâu điều khiển sớm trễ pha - Bộ điều khiển sớm pha hay còn gọi là một bộ lọc - Bộ điều khiển trễ pha hay còn gọi là bộ lọc thông thông cao: thấp: "#$%& "#$%& Hàm truyền: 𝐺! 𝑠 = (𝛼 > 1) Hàm truyền: 𝐺! 𝑠 = (𝛼 < 1) "#%& "#%& • đáp ứng của hệ thống nhanh hơn • tín hiệu ra luôn luôn trễ pha hơn tín hiệu vào • hệ thống nhạy với nhiễu tần số cao. • lọc nhiễu tần số cao ảnh hưởng đến hệ thống • làm giảm sai số xác lập của hệ thống. - Bộ điều khiển sớm trễ pha: "#$! %! & "#$" %" & " " Hàm truyền: 𝐺! 𝑠 = 𝐺!" 𝑠 . 𝐺!' 𝑠 = (𝛼" < 1, 𝛼' > 1, 𝑣à < ) "#%! & "#%" & $! %! $" %" bộ lọc chắn dải: • hệ số khuếch đại ở miền tần số cao lớn làm cải thiện đáp ứng quá độ; • hệ số khuếch đại ở miền tần số thấp lớn làm giảm sai số xác lập LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 8
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển khuếch đại / tỉ lệ P 𝐺! 𝑠 = 𝐾( 10 𝐺 𝑠 = 𝑠+2 𝑠+3 • 𝐾( càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ, tuy nhiên khi 𝐾( tăng thì các cực của hệ thống nói chung có xu hướng di chuyển ra xa trục thực, điều đó có nghĩa là đáp ứng của hệ thống càng dao động, độ quá điều chỉnh càng lớn. • Nếu 𝐾( tăng quá giá trị hệ số khuếch đại giới hạn thì hệ thống sẽ trở nên mất ổn định. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 9
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển vi phân tỉ lệ PD 𝐺! 𝑠 = 𝐾( + 𝐾) 𝑠 = 𝐾( 1 + 𝑇) 𝑠 • Đáp ứng quá độ của hệ thống khi thay đổi giá trị 𝑻 𝑫 và giữ hệ số 𝑲 𝑷 bằng hằng số: 𝑻 𝑫 càng lớn thì đáp ứng càng nhanh, thời gian tăng càng ngắn. Tuy nhiên, nếu thời gian tăng nhanh quá thì sẽ dẫn đến quá điều chỉnh dù đáp ứng không có dao động. • Khi đã xác định được 𝑇) thì ảnh hưởng của 𝐾( tương tự như ảnh hưởng của khâu khuếch đại, nghĩa là là 𝐾( càng tăng (nhưng phải nhỏ hơn 𝐾,- ) thì sai số xác lập càng giảm, tuy nhiên sai số xác lập lúc nào cũng khác 0. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 10
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển tích phân tỉ lệ PI 𝐾. 1 𝐺! 𝑠 = 𝐾( + = 𝐾( 1 + • càng giảm hằng số thời gian tích phân 𝑇. thì độ quá 𝑠 𝑇. 𝑠 điều chỉnh của hệ thống càng cao, hệ thống càng chậm xác lập. à Từ đây, ta rút ra kết luận khi thiết kế khâu PI nên chọn điểm không −1/𝑇. nằm gần gốc toạ độ để hằng số thời gian tích phân 𝑇. có giá trị lớn nhằm hạn chế độ quá điều chỉnh. • Khi giữ 𝑇. bằng hằng số thì ảnh hưởng của 𝐾( đến chất lượng của hệ thống chính là ảnh hưởng của khâu khuếch đại, 𝐾! càng tăng thì độ quá điều chỉnh càng tăng, tuy nhiên thời gian quá độ gần như không đổi. Nếu 𝐾! vượt quá giá trị hệ số khuếch đại giới hạn thì hệ thống trở nên mất ổn định. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 11
6.2 PHÂN LOẠI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ PID 𝐾. 𝐺! 𝑠 = 𝐾( + 𝐾) 𝑠 + 𝑠 • cải thiện đáp ứng quá độ (giảm quá điều chỉnh, giảm thời gian quá độ) • giảm sai số xác lập (nếu đối tượng không có khâu vi phân lý tưởng thì sai số xác lập đối với tín hiệu vào là hàm bước nhảy đơn vị bằng 0) LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 12
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 13
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS phương pháp thực nghiệm để thiết kế bộ điều khiển P, PI, hoặc PID bằng cách dựa vào đáp ứng quá độ của đối tượng điều khiển Cách 1: Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ hở, áp dụng cho các đối tượng có đáp ứng đối với tín hiệu vào là hàm bước nhảy LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 14
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS phương pháp thực nghiệm để thiết kế bộ điều khiển P, PI, hoặc PID bằng cách dựa vào đáp ứng quá độ của đối tượng điều khiển Cách 1: Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ hở, áp dụng cho các đối tượng có đáp ứng đối với tín hiệu vào là hàm bước nhảy LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 15
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS Ví dụ Dựa vào đáp ứng quá độ thực nghiệm ta có: 𝑇" = 8𝑚𝑖𝑛 = 480𝑠𝑒𝑐 𝑇' = 24𝑚𝑖𝑛 = 1440𝑠𝑒𝑐 Chọn thông số bộ điều khiển PID theo phương pháp Zeigler- Nichols: 𝑇' 1440 𝐾( = 1,2 = = 1,2× 3 = 3,6 𝑇" K 480 𝑇. = 2𝑇" = 2× 480 = 960𝑠𝑒𝑐 𝑇) = 0,5𝑇" = 0,5× 480 = 240𝑠𝑒𝑐 " " Do đó, 𝐺(.) 𝑠 = 𝐾( 1 + + 𝑇) 𝑠 = 3,6 D1 + + %# & /01& 240𝑠 E LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 16
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS Cách 2: • Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín, áp dụng cho các đối tượng có khâu tích phân lý tưởng không có dạng chữ S mà tăng đến vô cùng. • Đối với các đối tượng thuộc loại này, ta chọn thông số bộ điều khiển PID dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín. • Tăng dần hệ số khuếch đại 𝐾 của hệ kín đến giá trị giới hạn 𝐾,- , khi đó đáp ứng ra của hệ kín ở trạng thái xác lập là dao động ổn định với chu kỳ 𝑇,- . LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 17
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS Cách 2: • Tăng dần hệ số khuếch đại 𝐾 của hệ kín đến giá trị giới hạn 𝐾,- , khi đó đáp ứng ra của hệ kín ở trạng thái xác lập là dao động ổn định với chu kỳ 𝑇,- . LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 18
6.3 CHỈNH ĐỊNH PID NHỜ ZEIGLER - NICHOLS LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 19
6.4 PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 20

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.