intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 6 - Võ Văn Định

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:41

Thêm vào BST
Báo xấu
118
lượt xem 23
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 6 - Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục cung cấp cho các bạn những kiến thức về khái niệm, ảnh hưởng của các bộ điều khiển đến chất lượng của hệ thống, thiết kế hệ thống dùng quỷ đạo nghiệm số, thiết kế hệ thống dùng biểu đồ Bode, thiết kế bộ điều khiển PID, thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 6 - Võ Văn Định

  1. BÀ I GIANG ̉ LÝ  THIẾ T ĐIỀ U KHIÊN T ̉ Ự ĐÔNG ̣ ̣ Thac sĩ ̣   VÕ THANH VIÊT NĂM 2009
  2. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HÊ THÔ ̣ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN LIÊN  ̣ TUC ̣ 6.1 Khái niêm ̉ 6.2 Anh h ưởng cua ca ̉ ̣ ̀u khiên đê ́c bô điê ̉ ́n chất  lượng cua hê thô ̉ ̣ ́ng ̣ 6.3 Thiết kế hê thô ̉ ̣ ̣ ́ng dùng quy đao nghiêm số ̣ 6.4 Thiết kế hê thô ̉ ́ng dùng biêu đồ Bode ̣ ̀u khiên PID 6.5 Thiết kế bô điê ̉ ̣ 6.6 Thiết kế hê thô ̉ ́ng điều khiên hô ̣ ̀i tiếp trang  thái
  3. ̣ 6.1 KHÁI NIÊM Thiết kế là toàn bô quạ ̉ ́ trình bô sung các thiết bi phậ ̀n  cứng  cũng  như  thuât  ̣ toán  phần  mềm  vào  hê ̣ cho  trước  đê ̉ được  hê ̣ mới  thoa  ̉ mãn  yêu  cầu  về  tính  ôn  ̉ đinh,  ̣ đô ̣ chính xác, đáp ứng quá đô… ̣ Có  nhiều  cách  bô ̉ sung  bô ̣ điều  khiên  ̉ vào  hê ̣ thống  cho  trước, ta có thê xe ̉ ́t hai cách sau: Cá ch 1:  Thêm  bô ̣ điều  khiên  ̉ nối  tiếp  với  hàm  truyền  cua  ̉ hê ̣ hở,  phương pháp này goi la ̣ ̀ hiêu chinh nô ̣ ̉ ́i tiếp. ̣ Bô điê ̉ ược sử dung co ̀u khiên đ ̣ ̉ ̀ bô hiêu chinh s ́ thê la ̣ ̣ ̉ ớm  ̉ pha, trê pha, sơm trê pha, P, PD, PI, PID… ̉
  4. ̣ 6.1 KHÁI NIÊM ̉ Đê thiê ̣ ́t kế hê thô ̣ ̉ ́ng hiêu chinh nô ́i tiếp chúng ta có thê ̉ sử  dung  ̣ phương  pháp  QĐNSnhay  phương  pháp  biêu  ̉ đồ  Bode.  Ngoài  ra  môt  ̣ phương  pháp  cũng  thường  được  sử  ̣ dung la ̣ ́nh quá đô chuân ̀ thiết kế theo đăc ti ̣ ̉ R(s) C(s) Gc(s) G(s) ̣ Hê thô ̣ ̉ ́ng hiêu chinh nối tiếp
  5. ̣ 6.1 KHÁI NIÊM Cá ch 2:  Điều  khiên ̉ theo  phương  pháp  trang  ̣ thái,  theo  phương  pháp  này  tất  ca ̉ các  trang  ̣ thái  cua  ̉ hê ̣ thống  được  phan  ̉ hồi trở về ngõ vào và tín hiêu điê ̣ ̉ ̀u khiên co ̣ ́ dang u(t) =  r(t) – K.x(t) Tùy theo các tính véc tơ hồi tiếp trang tha ̣ ́i K mà ta có  phương  pháp  điều  khiên  ̉ phân  bố  cực,  điều  khiên  ̉ tối  ưu  LQR… r(t) u(t) x (t ) Ax(t ) Bu (t ) x(t) c(t) D K ̣ Hê thô ̉ ́ng điều khiên hô ̣ ̀i tiếp trang tha ́i
  6. ̣ 6.1 KHÁI NIÊM Quá  trình  thiết  kế  hê ̣ thống  là  quá  trình  đòi  hoi  ̉ tính  ̣ sáng tao do trong khi thiê ́t kế thường có nhiều thông số  Ng̉ ượ̀ i  thiê đê chon l ựa.́t  kế  phai  ̉ hiêu  ̉ được  anh  ̉ hưởng  cua  ̉ các  khâu  ̣ chinh  hiêu  ̉ đến  chất  lượng  cua  ̉ hê ̣ thống  và  ban  ̉ chất  cua  ̉ từng  phương  pháp  thiết  kế  thì  mới  có  thê ̉ thiết  kế  được hê thô ̣ ́ng có chất lượng tốt. Do đó các phương pháp thiết kế trình bày trong chương  này  chi ̉ mang  tính  gợi  ý,  đó  là  những  cách  thường  được  sử  dung  ̣ chứ  không  phai  ̉ là  phương  pháp  bắt  buôc  ̣ ̣̉ ́p dung môt ca phai tuân theo. Viêc a ̣ ̣ ́ch máy móc thường không đat đ ̣ ược  ̉ kết qua mong muốn trong thực tế. Dù  thiết  kế  theo  phương  pháp  nào  yêu  cầu  cuối  cùng  ̉ cũng vân la ̉ ̀ thoa ma ̃n chất lượng mong muốn, cách thiết  ̣ ựa thông số không quan trong. kế, cách chon l ̣
  7. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐẾN CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.1  Anh hưởng cua c ̉ ực và zero Trong muc nạ ̉ ̀y chung ta khao sa ̉ ́t anh h ưởng cua viêc thêm  ̉ ̣ cực  và  zero  vào  hê ̣ thống  bằng  cách  dựa  vào  quy ̉ đao  ̣ ̣ nghiêm sô ́. Ta thấy: Ims Ims Ims Res Res Res ­ Khi thêm môt c ̣ ực có phần thực âm vào hàm truyền hê ̣ hở thì QĐNS cua hê ki ̉ ̣ ́n có xu hướng tiến gần về phía  ̣ ̉ truc ao, h ̣ ê thô ̉ ̣ ́ng sẽ kém  ôn đinh hơn, đô d ̣ ự trữ biên và  ̣ ự trữ pha giam, đô vot lô đô d ̉ ̣ ̣ ́ tăng.
  8. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐẾN CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.1  Anh hưởng cua c ̉ ực và zero ̣ zero  có  phần  thực  âm  vào  ham  ­  Khi  thêm  môt  ̉ truyền  hê ̣ hở thì QĐNS cua hê ki ̉ ̣ ́n có xu hướng tiến xa truc ao, do  ̣ ̉ ̣ đó hê thô ̉ ̣ ́ng sẽ ôn đinh h ơn, đôn d ̣ ự trữ biên và đô d ̣ ự trữ  ̣ ̣ ́ giam. pha tăng, đô vot lô ̉ Ims Ims Res Res
  9. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 1­ Hiêu chinh s ớm pha L( ) [dB] 20lgα Hàm  10lgα  20dB/dec lg truyền: 1 + α Ts 0 Gc ( s ) =   (α  > 1) (6.1) 1/αT 1/T 1 + Ts ­ 20 ( ) [đô]̣ ̣ tính  tần  Đăc  + 90o số: 1 + α Tjω max Gc ( jω ) = 0 lg 1 + Tjω max
  10. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 1­ Hiêu chinh s ớm pha Dựa  vào  biêu  ̉ đồ  Bode  cua  ̉ khâu  sớm  pha  chúng  ta  thấy  ̣ tính pha luôn luôn dương ( ( ) > 0,    ), do  đó tín  đăc  ̣ hiêu ra luôn luôn s ớm pha hơn tín hiêu va ̣ ̀o. ̣ ̉ Khâu hiêu chinh s ớm pha là bô loc thông cao (xem biêu đô ̣ ̣ ̉ ̀  ̣ ử dung khâu hiêu chinh s Bode biên đô), s ̣ ̣ ̉ ớm pha sẽ mở rông  ̣ được  băng  thông  cua ̉ hê ̣ thống,  làm  cho  đáp  ứng  cua ̉ hê ̣ thống nhanh hơn, do đó khâu hiêu chinh ṣ ̉ ớm pha cai thiên  ̉ ̣ đáp ứng quá đô.̣ Tuy nhiên cũng do tác  đông m ̣ ở rông băng thông ma ̣ ̀ khâu  ̣ ̉ hiêu chinh sớm pha nhay v ̣ ới nhiễu tần số cao.
  11. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 1­ Hiêu chinh s ớm pha ̣ tính  tần  số  cua  Các  thông  số  cần  chú  ý  trên  trên  đăc  ̉ ̣ ̉ khâu hiêu chinh s ớm pha: �α − 1 � ̣ ̣ ­ Đô lêch pha cực đai: ̣ ϕmax −1 = sin � �      (6.2) �α + 1 � ̣ đó  đô ̣ ­  Tần  số  tai  1 ωmax =       (6.3) ̣ lêch pha cực đai: ̣ T α ̣ ̣ ­ Biên đô tai pha c ực đai: ̣ L(ωmax ) = 10 lg ω       (6.4)
  12. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 1­ Hiêu chinh s ớm pha Chứng minh: �1 + jα T ω � �(1 + jα T ω )(1 − jT ω ) � ϕ (α ) = arg � �= arg � � �1 + jT ω � 1+ T ω 2 2 � � �T ω (α − 1) � = arg ( 1 + α T ω + jT ω (α − 1) ) = arctg � 2 2 2 2 � �1 + α T ω � �T ω (α − 1) � �α − 1 � �α − 1 � arctg � �= arctg � �= arcsin �α + 1 � �(2 α )T ω � �2 α � � �
  13. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 1­ Hiêu chinh s ớm pha �α − 1 � Do đó: ϕmax = arcsin � � �α + 1 � 1 ̉ Dấu đăng th ức xay ra khi: ̉ 1 = αT ω 2 2 max � ωmax = T α ̉ Thay  max vào biêu thức biên đô cua khâu s ̣ ̉ ớm pha ta rút ra  được công thức: L(ωmax ) = 10lg ω
  14. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 2­ Hiêu chinh trê ̃ pha L( ) [dB] lg 1/T 1/αT 0 Hàm  ­10lgα  ­20dB/dec truyền: ­20lgα 1 + α Ts Gc ( s ) =   (α  
  15. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 2­ Hiêu chinh trê ̃ pha Dựa vào biêu đô ̉ ̉ ̀ Bode cua khâu trê ̣ ̃ pha chúng ta thấy đăc  ̣ ra  tính  pha  luôn  luôn  âm  ( ( ) 
  16. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 2­ Hiêu chinh trê ̃ pha ̣ Tuy nhiên cũng do tác dung la ̉ ̣ ́ khuếch đai  ̀m giam hê sô ̣ ở  ̣ ̣ miền tần số cao mà khâu trễ pha có tác dung loc nhiê ̃u  ̉ tần số cao anh hưởng đến hê thô ̣ ́ng. Do  hê ̣ số  khuêc1h  đai  ̣ ở  miền  tần  số  thấp  lớn  hơn  nên  ̣ chinh  khâu  hiêu  ̉ trễ  pha  làm  giam ̉ sai  số  xác  lâp  ̣ cua  ̉ hê ̣ thống.
  17. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 2­ Hiêu chinh trê ̃ pha ̣ tính  tần  số  cua  Các  thông  số  cần  chú  ý  trên  trên  đăc  ̉ ̣ ̉ khâu hiêu chinh trê ̃ pha: �α − 1 � ̣ ̣ ­ Đô lêch pha cực tiêu: ̉ ϕmin −1 = sin � �      (6.6) �α + 1 � ̣ đó  đô ̣ ­  Tần  số  tai  1 ωmin =       (6.7) ̣ lêch pha cực tiêu: ̉ T α ̣ ̣ ­ Biên đô tai pha c ực tiêu: ̉ L(ωmin ) = 10 lg ω       (6.8)
  18. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 3­ Hiêu chinh s ớm trễ pha ̣ ̉ Khâu hiêu chinh s ớm trê pha gô ̉ ̣ ̉ ̀m môt khâu trê pha mă ́c  nối tiếp với môt khâu s ̣ ớm pha. ̉ khâu  sớm  trê ̉ pha  có  thê ̉ viết  dưới  Hàm  truyền  cua  ̣ dang: �1 + α1T1s � �1 + α 2T2 s � Gc ( s) = Gc1 ( s)Gc 2 ( s) = � � � �    (6.9) �1 + T1s � �1 + T2 s � ̉ Thoa điê ̣ ̀u kiên: 1 1 α1 < 1,   α 2 > 1,    < α1T1 α 2T2
  19. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 3­ Hiêu chinh s ớm trễ pha ̣ ́nh tần số: Đăc ti �1 + α1T1 jω � �1 + α 2T2 jω � Gc ( jω ) = � � � �   (6.10) �1 + T1 jω � �1 + T2 jω �
  20. ̉ 6.2 ANH H ƯỞNG CÁC BÔ ĐIÊ ̣ ̉ ̀U KHIÊN ĐÊ ́N CHẤT  LƯỢNG CUA HÊ THÔ ̉ ̣ ́NG ̉ 6.2.2  Anh hưởng cua cua khâu hiêu chinh s ̉ ̉ ̣ ̉ ớm trê pha ̉ ̣ ̉ 3­ Hiêu chinh s ớm trễ pha ̉ Biêu đô ̉ ̀ Bode cua khâu s ớm trễ pha: L( ) [dB] 1/T1 1/α1T1 1/α2T2 lg 0 1/T2 20lgα2  ­20dB/dec 20dB/dec 20lgα1 ( ) [đô]̣ ­ 90o max min lg 0 max min ­ 90 o
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2430 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.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2