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 7 - Võ Văn Định

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:138

Thêm vào BST
Báo xấu
103
lượt xem 19
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Chương 7 do Võ Văn Định biên soạn dưới đây trang bị cho các bạn những kiến thức về hệ thống điều khiển rời rạc; phép biến đổi Z; mô tả hệ thống rời rạc bằng hàm truyền; mô tả hệ thống rời rạc bằng phương trình 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 7 - 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 7: MÔ TẢ TOÁN TOÁN HỌC HÊ THÔ ̣ ́NG ĐIỀU  ̉ KHIÊN RỜI RẠC ̣ 7.1 Hê thô ̉ ời rac  ́ng điều khiên r ̣ ̉ 7.2 Phép biến đôi Z ̉ ̣ 7.3 Mô ta hê thô ́ng rời rac bă ̣ ̀ng hàm truyền ̉ ̣ 7.4 Mô ta hê thô ́ng rời rac bă ̣ ̀ng phương trình trang  ̣ thái
  3. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Chương này đề câp đê ̣ ̣ ̣ ̣ ́n môt loai hê thô ̉ ́ng điều khiên có  ̣ môt  hồi  tiếp,  trong  đó  tai  ̣ hay  nhiều  điêm  ̉ là  môt  ̣ chuỗi  xung, không phai lả ̀ hàm liên tuc theo th ̣ ời gian. ̣ Tùy thuôc va ̀o phương pháp lượng tử hóa tinq hiêu ma ̣ ̀ ta  ̣ ̣ có các loai hê thống xử lý tín hiêu kha ̣ ́c nhau. Phương pháp lượng tử hóa theo thời gian cho tín hiêu cọ ́  ̣ ̣ biên đô liên tuc, th ời gian rời rac. Hê thô ̣ ̣ ́ng xử lý loai ti ̣ ́n  ̣ hiêu na ̣ ̀ hê thô ̀y goi la ̣ ́ng rời rac. ̣
  4. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Nếu phép lượng tử hóa được tiến hành theo thời gian và  ca ̉ theo  biên  đô ̣ là  kết  qua ̉ nhân  ̣ được  là  tín  hiêu  ̣ số.  Hê ̣ thống xử lý tín hiêu sộ ̣ ́ là hê thô ́ng số. Trong  hê ̣ thống  rời  rac  ̣ và  hê ̣ thống  số,  thông  số  điều  ̉ ̣ ̉ ́n hiêu chi xuâ khiên – biên đô cua ti ̣ ̉ ̣ ̣ ́c thời điêm  ́t hiên tai ca ̉ rời rac ca ̣ ̣ ́ch đều nhau đúng bằng môt chu ky ̀ lấy mẫu. Vì  có  thời  gian  trê ̉ tất  yếu  do  lấy  mẫu,  viêc  ̣ ôn  ̉ đinh  ̣ hê ̣ thống phức tap h ̣ ơn so với liên tuc, do đọ ̉ ́ đòi hoi nh ững  ̣ kỹ thuât phân ti ̣ ́ch và thiết kế đăc biêt. ̣
  5. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Sự phát triên manh me ̉ ̣ ̉ ̉ ̣ ̃ cua ky thuât sô ̣ ́, kỹ thuât vi x ử lý  ̣ máy  tính  làm  cho  ngày  càng  có  nhiều  hê ̣ và  kỹ  thuât  ̉ thống điều khiên sô ́ được sử dung đê điê ̣ ̉ ̀u khiên. ̉ Hê ̣ thống  điều  khiên ̉ số  có  nhiều  ưu  điêm  ̉ so  với  hê ̣ ̉ liên  tuc  thống  điều  khiên  ̣ như  uyên ̉ chuyên,  ̉ linh  hoat,  ̣ dễ  dàng  đôi ̉ thuât  ̣ toán  điều  khiên,  ̉ dễ  dàng  áp  dung  ̣ các  ̣ thuât toa ̉ ́n điều khiên ph ức tap bă ̣ ̣ ̀ng cáh lâp trình.
  6. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Hiên ̣ nay  các  hê ̣ thống  điều  khiên ̉ số  được  sử  dung  ̣ rất  ̣ rãi,  từ  các  bô ̣ điều  khiên  rông  ̉ đơn  gian  ̉ như  điêu  khiên  ̉ ̣ ̣ nhiêt đô, điê ̉ ̀u khiên đông c ̣ ơ DC, AC… đến các hê thô ̣ ́ng  ̉ phức  tap  điều  khiên  ̣ như  điều  khiên  ̉ robot,  máy  bay,  tàu  ̣ ́c hê thô vũ tru, ca ̣ ̉ ́ng điều khiên qua ́ trình công nghê ho ̣ ́a  ̣ và  các  hê ̣ thống  tự  đông  hoc  ̣ cho  những  ứng  dung  ̣ khác  nhau.
  7. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm r(kT) u(kT) uR(kT) c(t) Máy tính  D/A Đối tượng số cht(kT) A/D ̉ Cam biến Đây  là  sơ  đồ  khối  cua  ̉ hê ̣ thống  điều  khiền  số  thường  ̣ ̣ găp, trong hê thô ̣ ́n hiêu: ́ng có hai loai ti ̣ ̣ ̣ Tín hiêu liên tuc: c(t), u R(t) ̣ và tín hiêu số: r(kT), cht(kT), u(kT)
  8. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Trung  tâm  cua ̉ hê ̣ thống  là  máy  tính  số,  máy  tính  có  chức năng xử lý thông tin phan hô ̉ ̀i từ cam biê ̉ ́n và xuất  ̣ ra tín hiêu điê ̉ ̀u khiên đô ́i tượng. ̉ Vì cam biê ́n và đối tượng là hê thô ̣ ̣ ́ng liên tuc nên cần sử  ̣ ̣ ̉ ̉ dung bô chuyên đôi A/D va ̉ ̀ D/A đê giao tiếp với máy tính. Do  đó  đê ̉ phân  tích  và  thiết  kế  hê ̣ thống  điều  khiên  ̉ số  trước  tiên  ta  phai  ̉ mô  ta ̉ toán  hoc  ̣ được  quá  trình  chuyên  ̉ ̉ đôi A/D va ̀ D/A.
  9. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm ̣ Tuy nhiên, hiên nay không co ́ phương pháp nào cho phép  ̉ mô ta chi ̉ ̉ ́nh xác quá trình chuyên đôi A/D va ̀ D/A do sai  số lượng tử hóa biên đô.̣ ̣ Vì vây thay vi ̉ ̀ khao sa ̣ ́t hê thô ́ng số như sơ đồ khối trên  ̉ ta khao sa ̣ ời rac  ́t hê r ̣ ở hình sau: r(kT) u(kT) uR(kT) c(t) Máy tính  Lấy mẫu Đối tượng số cht(kT) Lấy mẫu ̉ Cam biến Sơ đồ khối hê thô ̣ ̉ ời rac̣ ́ng điều khiên r
  10. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ 7.1.1  Khái niêm Trong chương này, chúng ta phát triên ph̉ ương pháp phân  ̣ tích và thiết kế hê thô ̉ ̣ ̣ ́ng điều khiên liên tuc cho hê thống  ̉ ời rac. điều khiên r ̣ ̣ ̉ Nếu đô phân giai cua phẻ ́p lượng tử hóa biên đô đu nho đê  ̣ ̉ ̉ ̉ ̉ ̉ có thê bo qua sai sô ̉ ́ thì ta có thê xem ti ̣ ́n hiêu sô ́ là tín  ̣ rời  rac,  hiêu  ̣ điều  đó  có  nghĩa  là  lý  thuyết  điều  khiên  ̉ rời  rac  ̣ trình  bày  trong  phần  này  hoàn  toàn  có  thê ̉ áp  ̣ ̉ dung đê phân ti ̣ ́ch và thiết kế các hê thô ̉ ́ng điều khiên sô ́.
  11. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ ̉ 7.1.2  Đăc điêm lấy mẫu ̉ ́n hiêu liên tuc theo th Lấy mẫu là biến đôi ti ̣ ̣ ời gian thành  ̣ ời rac theo th tín hiêu r ̣ ời gian. Xét bô lậ ́y mẫu có đầu vào là tín hiêu liên tuc x(t) đâ ̣ ̣ ̀u  ̣ ời rac x ra là tín hiêu r ̣ *(t) như hình.
  12. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ ̉ 7.1.2  Đăc điêm lấy mẫu x(t) x*(t) T x(t) t 0 x*(t) t 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T … s(t) 1 t 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T …
  13. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ ̉ 7.1.2  Đăc điêm lấy mẫu Quá trình lấy mẫu có thê ̉ mô  ta b ̉ ởi  biêu th ̉ ức  toán hoc  ̣ sau: x(t ) x(t ).s (t )           (7.1) Trong đó s(t) là chuỗi xung dirac: s (t ) (t kT )           (7.2) k ­
  14. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ ̉ 7.1.2  Đăc điêm lấy mẫu Thay (7.2) vào (7.1), đồng thời gia s ̉ ử x(t) = 0 khi t 
  15. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ ̣ ̉ 7.1.2  Đăc điêm lấy mẫu ̣ Đinh ly ̉ ́ thê phuc hô ́  Shannon: Đê co ̉ ̣ ̀i dữ liêu sau khi lâ ̣ ́y  ̣ ́o dang thi mẫu mà không bi me ̣ ̉ ̉ ̀ tần số lấy mẫu phai thoa  ̣ mãn điều kiên: 1 f 2 f c            (7.5) T ̉ ́n hiêu câ Trong đó fc là tần số cắt cua ti ̣ ̀n lấy mẫu. ̣ Trong các hê thô ́ng điều khiên th̉ ực tế, nếu có thê bo qua  ̉ ̉ được  sai  số  lượng  tử  hóa  thì  các  khâu  chuyên ̉ đôi  ̉ A/D  chính là các khâu lấy mẫu.
  16. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ 7.1.3  Khâu giữ dữ liêu ̣ Khâu  giữ  dữ  liêu  ̣ là  khâu  chuyên ̉ tín  hiêu  ̣ rời  rac  ̣ theo  thời gian thành tín hiêu liên tuc theo th ̣ ̣ ời gian. Khâu giữ dữ liêu co ̣ ̣ ́ nhiều dang kha ́c nhau, đơn gian nhâ ̉ ́t  và  được  sử  dung  ̣   nhiều  nhất  trong  các  hê ̣ thống  điều  ̉ ời rac la khiên r ̣ ̀ khâu giữ bâc 0 (Zero – Order Hold – ZOH)  ̣ như hình sau
  17. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ 7.1.3  Khâu giữ dữ liêu ̣ x*(t) xR(t) ZOH r(t) x (t) * 1 t t 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T … 0 c(t) xR(t) 1 t t 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T … 0 T Khâu giữ bâc 0 (ZOH) ̣
  18. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ 7.1.3  Khâu giữ dữ liêu ̣ ̉ Ta tìm hàm truyền cua ZOH. Đê y ̉ ́ rằng nếu tín hiêu va ̣ ̀o  ̉ cua khâu ZOH la ̣ ̀ xung dirac thì tín hiêu ra la ̀ xung vuông  ̣ ̣ có đô rông bă ̀ng T. ta có: R(s) = 1 (vì r(t) là hàm dirac) C ( s) L c(t )          L u (t ) u (t T ) 1 s 1 s e Ts Ts 1 e          s
  19. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ 7.1.3  Khâu giữ dữ liêu ̣ C ( s) ̣ Theo đinh nghi ̃a: GZOH ( s ) R(s) Do đó: Ts 1 e 1 e z GZOH ( s )          (7.6) s s ̉ Biêu th ức (7.6) chính là hàm truyền cua khâu gỉ ữ bâc 0.  ̣ ̣ Trong các hê thô ́ng điều khiên th̉ ực tế, nếu có thê bo qua  ̉ ̉ được  sai  số  lượng  tử  hóa  thì  các  khâu  chuyên ̉ đôi  ̉ D/A  chính là các khâu giữ bâc 0 (ZOH). ̣
  20. ̣ 7.1 HÊ THÔ ̉ ́NG ĐIỀU KHIÊN RỜI RAC ̣ 7.1.3  Khâu giữ dữ liêu ̣ Nhân xe ̣ ́ t: Bằng  các  sử  dung  ̣ pháp  biến  đôi  ̉ Laplace  ta có  thê mô  ̉ ta ̉ quá  trình  lấy  mẫu  và  giữ  dữ  liêu  ̣ bằng  các  biêu  ̉ thức  ̣ toán hoc (7.4) va ̀ (7.6). Tuy nhiên, các biêu th̉ ức toán hoc (7.4) va ̣ ̣ ̀ (7.6) lai ch ứa  hàm  ex  nếu  ta  sử  dung  ̣ đê ̉ mô  ta ̉ hê ̣ rời  rac ̣ thì  khi  phân  ̣ tích, thiết kế hê thô ̣ ́ng sẽ găp nhiê ̀u khó khăn. Ta cần mô  ̉ ta toa ̣ ́n hoc kha ̉ ́c giúp khao sa ̣ ́t hê thô ́ng rời rac dê ̣ ̃ dàng  hơn, nhờ phép biến đôi Z tri ̉ ̀nh bày ở muc 7.2.̣
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2432 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