Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - ĐH Phạm Văn Đồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG<br /> KHOA KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ<br /> ----------***----------<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG<br /> (Bậc ĐH ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí)<br /> (Đào tạo tín chỉ: 02 tín chỉ)<br /> <br /> Biên soạn: ThS. Phạm Trường Tùng<br /> <br /> Quảng Ngãi, 2014<br /> <br /> Lý thuyết điều khiển tự động<br /> <br /> ThS. Phạm Trường Tùng<br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> <br /> Lĩnh vực điều khiển tự động là một lĩnh vực rất rộng và sâu. Lý thuyết điều<br /> khiển được xây dựng trên nền tảng toán học. Chính vì vậy, lĩnh vực này thực sự<br /> là một thách thức cho nhiều người khi nghiên cứu đến.<br /> Hiện nay, các hệ thống tự động được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp<br /> và cuộc sống. Nhằm giúp cho các bạn sinh viên và những người quan tâm đến<br /> lĩnh vực điều khiển thuận lợi cho việc nghiên cứu và học tập, tôi đã tham khảo<br /> và biên soạn bài giảng này.<br /> Bài giảng được biên soạn trên cơ sở chương trình đào tạo môn Lý thuyết<br /> điều khiển tự động của Trường ĐH Phạm Văn Đồng. Quá trình biên soạn tôi có<br /> tham khảo nhiều tài liệu trong và ngoài nước, nhưng nền tảng chính là tài liệu<br /> Modern control engineering của P.N. Paraskevopoulov.<br /> Quá trình biên soạn không tránh những thiếu sót, mong nhận được sự góp<br /> ý của bạn đọc.<br /> Mọi góp ý xin gởi về:<br /> Phạm Trường Tùng – Khoa kĩ thuật công nghệ - Trường ĐH Phạm Văn<br /> Đồng – TP Quảng Ngãi.<br /> E-mail:phamtruongtung@gmail.com.<br /> <br /> 1<br /> <br /> Lý thuyết điều khiển tự động<br /> <br /> ThS. Phạm Trường Tùng<br /> MỤC LỤC<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................... 1<br /> MỤC LỤC ............................................................................................................ 2<br /> CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ...... 5<br /> 1.1. Giới thiệu ................................................................................................ 5<br /> 1.2. Lịch sử của hệ thống điều khiển tự động ............................................. 6<br /> 1.3. Cấu trúc của một hệ thống điều khiển tự động................................... 9<br /> 1.4. Một số các ví dụ điều khiển trong thực tế. ........................................ 15<br /> Bài tập chương 1. ........................................................................................... 16<br /> CHƯƠNG 2. CƠ SỞ TOÁN HỌC ................................................................... 17<br /> 2.1. Những tín hiệu cơ bản ............................................................................ 17<br /> 2.2. Phép biến đổi Laplace ............................................................................ 20<br /> 2.3. Biến đổi Laplace ngược .......................................................................... 29<br /> 2.4. Một số ứng dụng biến đổi Laplace ..................................................... 35<br /> Bài tập chương 2 ............................................................................................ 37<br /> CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THỐNG ............................ 40<br /> 3.1. Giới thiệu ................................................................................................. 40<br /> 3.2. Những vấn đề chính của mô hình toán học .......................................... 41<br /> 3.3. Các hình thức của mô hình toán học .................................................... 42<br /> 3.4. Phương trình vi phân ............................................................................. 43<br /> 3.5. Hàm truyền đạt ....................................................................................... 46<br /> 3.6. Đáp ứng xung. ......................................................................................... 48<br /> 3.7. Phương trình trạng thái ......................................................................... 49<br /> 3.8. Sơ đồ khối ................................................................................................ 52<br /> 3.9. Graph tín hiệu ......................................................................................... 60<br /> 3.10. Mô hình toán học cho các thành phần của hệ thống điều khiển ...... 64<br /> 2<br /> <br /> Lý thuyết điều khiển tự động<br /> <br /> ThS. Phạm Trường Tùng<br /> <br /> Bài tập chương 3 ............................................................................................ 74<br /> CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG MIỀN<br /> THỜI GIAN ....................................................................................................... 77<br /> 4.1. Giới thiệu ................................................................................................. 77<br /> 4.2. Đáp ứng của hệ thống ............................................................................ 77<br /> 4.3. Đáp ứng thời gian của hệ thống bậc một và bậc hai......................... 84<br /> Bài tập chương 4. ........................................................................................... 90<br /> CHƯƠNG 5. ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG .................................................... 93<br /> 5.1. Giới thiệu ................................................................................................. 93<br /> 5.2. Định nghĩa về ổn định ............................................................................ 93<br /> 5.3. Các tiêu chuẩn ổn định đại số ............................................................... 99<br /> Bài tập chương 5. ......................................................................................... 110<br /> CHƯƠNG 6. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ...... 112<br /> 6.1. Giới thiệu về bộ điều khiển PID .......................................................... 112<br /> 6.2. Các bộ điều khiển PD ........................................................................... 113<br /> 6.3. Bộ điều khiển PI Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PI là: ............. 117<br /> 6.4. Bộ điều khiển PID................................................................................. 119<br /> 6.5. Thiết kế bộ điều khiển PID sử dụng các phương pháp Ziegler –<br /> Nichols. ......................................................................................................... 124<br /> Bài tập chương 6. ......................................................................................... 127<br /> CHƯƠNG 7. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẰNG<br /> MATLAB\SIMULINK .................................................................................... 129<br /> 7.1. Giới thiệu Matlab ................................................................................. 129<br /> 7.2. Các lệnh cơ bản trong Matlab ............................................................. 130<br /> 7.2.1. Định nghĩa biến .............................................................................. 130<br /> 7.2.2. M-file ............................................................................................... 130<br /> 7.3. Matlab/Simulink trong điều khiển tự động ....................................... 131<br /> 3<br /> <br /> Lý thuyết điều khiển tự động<br /> <br /> ThS. Phạm Trường Tùng<br /> <br /> 7.3.1. Mở Simulink ................................................................................... 131<br /> 7.3.2. Lập mô hình với Simulink ............................................................. 132<br /> Bài tập chương 7:......................................................................................... 135<br /> BÀI TẬP TỔNG HỢP .................................................................................... 139<br /> BẢNG ĐỐI CHIẾU CÁC TỪ THUẬT NGỮ TIẾNG ANH ....................... 142<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 143<br /> <br /> 4<br /> <br />