Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 2.4 - TS. Nguyễn Thu Hà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 2.4 - Các thuật toán điều khiển" được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Luật điều khiển tỷ lệ; Luật điều khiển tỷ lệ tích phân; Luật điều khiển tỷ lệ vi phân;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng tại đây!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 2.4 - TS. Nguyễn Thu Hà

16/04/2020 1 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động
1. Luật điều khiển tỷ lệ (Proportional Control) + Tín hiệu điều khiển: u = kpe + Hàm truyền đạt: 𝑈(𝑠) K(s) = = 𝑘𝑝 ; Trong đó kp : hệ số khuếch đại 𝐸(𝑠) + Đặc tính tần biên pha Bode Diagram K(j) = 𝑘p 15 + Đồ thị bode 14.5 Magnitude (dB) 14 . Biên độ tần số : L() = 20lg(kp) 13.5 . Pha tần số: () = 0 13 Nyquist Diagram 1 12.5 1 0.8 0.6 0.5 Phase (deg) 0.4 0 0.2 Imaginary Axis 0 -0.5 -0.2 -1 0 1 -0.4 10 10 -0.6 Frequency (rad/s) -0.8 -1 -1 0 1 2 3 4 5 Real Axis Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 2 tự động
1. Luật điều khiển tỷ lệ (Proportional Control) + Ưu điểm: - Là một thuật toán điều khiển đơn giản, dễ hiểu - Tốc độ tác động nhanh - Chỉ với một tham số cần điều chỉnh + Khuyết điểm: Tồn tại sai lệch tĩnh khi đối tượng không có chứa thành phần tích phân + Ứng dụng: - Điều khiển mức + Ví dụ 𝑅2 𝐾 𝑠 =− 𝑅1 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 3 tự động
2. Luật điều khiển tỷ lệ tích phân (Proportional Integral Control) Nyquist Diagram 80 + Tín hiệu điều khiển: 60 1 𝑢 = 𝑘𝑝 (𝑒 + ‫)𝑡𝑑𝑒 ׬‬ 40 𝑇𝑖 + Hàm truyền đạt: 20 Imaginary Axis 𝑈(𝑠) 1 0 K(s) = 𝐸(𝑠) = 𝑘𝑝(1 + 𝑇 𝑠) ; 𝑖 -20 Trong đó: kp : hệ số khuếch đại -40 Ti : hằng số thời gian tích phân -60 -80 + Đặc tính tần biên pha -1 0 1 2 3 4 5 6 Real Axis 1 1 Bode Diagram K(j) = 𝑘𝑝(1 + 𝑗𝑇 ) =𝑘𝑝(1 − 𝑗 𝑇 ) 50 𝑖 𝑖 40 Magnitude (dB) 30 + Đồ thị Bode 20 . Biên độ tần số : L() = 20lg(kp)- 20lgTi 10 + 20lg 𝑇𝑖𝜔 2 + 1 0 Phase (deg) -45 1 . Pha tần số: () = arctan(- 𝑇 ) 𝑖 -90 -3 -2 -1 0 10 10 10 10 Frequency (rad/s) Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 4 tự động
2. Luật điều khiển tỷ lệ tích phân (Proportional Integral Control) + Ưu điểm: - Triệt tiêu sai lệch tĩnh với đối tượng không có chứa thành phần tích phân và tác động đầu vào là hàm 1(t) - Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp + Khuyết điểm: - Tốc độ tác động chậm hơn quy luật tỉ lệ - Phải chỉnh định hai thông số nên tìm được thông số tối ưu là khó hơn - Có chứa thành phần tích phân nên tăng tính dao động +Ví dụ Kp= Kp Ki= Kp /Ti Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 5 tự động
3. Luật điều khiển tỷ lê vi tích phân (Proportional Integral Derivative Control) Nyquist Diagram 80 + Tín hiệu điều khiển: 60 1 𝑑𝑒 𝑢 = 𝑘𝑝 (𝑒 + ‫𝑡𝑑𝑒 ׬‬ + 𝑇𝑑 𝑑𝑡 ) 40 𝑇𝑖 + Hàm truyền đạt: 20 Imaginary Axis 𝑈(𝑠) 1 0 K(s) = 𝐸(𝑠) = 𝑘𝑝(1 + 𝑇 𝑠+Tds) ; 𝑖 -20 Trong đó: kp : hệ số khuếch đại -40 Ti : hằng số thời gian tích phân -60 Td : hằng số thời gian vi phân -80 + Đặc tính tần biên pha -1 0 1 2 3 4 5 6 Real Axis 1 K(j) = 𝑘𝑝(1 + 𝑗𝑇 +j 𝑇𝑑 ) Bode Diagram 𝑖 55 50 + Đồ thị Bode 45 40 Magnitude (dB) . Biên độ tần số : L() = 20lg(kp)- 20lgTi 35 30 25 + 20lg (Tiω) 2 +(TdTi𝜔 2 −1) 2 20 15 Khi 
3. Luật điều khiển tỷ lê vi tích phân (Proportional Integral Diravative Control) + Ưu điểm: - Triệt tiêu sai lệch tĩnh với đối tượng không có chứa thành phần tích phân và tác động đầu vào là hàm 1(t) - Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp + Khuyết điểm: - Tốc độ tác động tùy thuộc vào thông số Ti và Td , Ti lớn, Td lớn thì thiên về quy luật PD tốc độ tác động nhanh - Ti nhỏ, Td nhỏ thì thiên về quy luật PI tốc độ tác động chậm - Phải chỉnh định ba thông số nên tìm được thông số tối ưu là khó hơn - Có chứa thành phần tích phân nên tăng tính dao động - Có chứa thành phần vi phân nên nhạy cảm với nhiễu +Ví dụ Kp=Kp KI=Kp/Ti KD=Kp.TD Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 7 tự động
4. Luật điều khiển tỷ lê vi phân (Proportional Derivative Control) + Tín hiệu điều khiển: 𝑑𝑒 𝑢 = 𝑘𝑝 (𝑒 + 𝑇𝑑 𝑑𝑡 ) + Hàm truyền đạt: 𝑈(𝑠) K(s) = 𝐸(𝑠) = 𝑘𝑝(1+Tds) ; Trong đó: kp : hệ số khuếch đại Td : hằng số thời gian vi phân + Đặc tính tần biên pha K(j) = 𝑘𝑝(1+j 𝑇𝑑 ) + Đồ thị Bode . Biên độ tần số : L() = 20lg(kp) + 20lg (Tdω) 2 + 1 Khi =1/Td L) = 20lg(kp)+ 20lgTd 𝑃ha tần số: () = arctan(𝑇𝑑 ) Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 8 tự động
4. Luật điều khiển tỷ lê vi phân (Proportional Diravative Control) + Ưu điểm: - Tốc độ tác động nhanh + Khuyết điểm: - Có chứa thành phần vi phân nên nhạy cảm với nhiễu - Tồn tại sai lệch đối với đối tượng không có chứa thành phần tích phân +Ví dụ Kp=Kp KD=Kp.TD Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển 16/04/2020 9 tự động