Báo cáo đồ án: Lý thuyết điều khiển tự động

Chia sẻ: Thu Anh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

259
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đồ án "Lý thuyết điều khiển tự động" giới thiệu đến các bạn cách thiết kế bộ điều khiển bù pha dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số, thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống, thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái bằng phương pháp đặt cực,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đồ án để nắm bắt đầy đủ nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đồ án: Lý thuyết điều khiển tự động

1 HỌC KÌ 2 NĂM HỌC 2013-2014 BÁO CÁO ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GVHD: Trần Nhựt Thanh Nhóm:27 SVTH: 1. Bùi Văn Xê. MSSV:B1205025 2. Nguyễn Việt Hùng. MSSV:B1209199 3. Trương Kim Chi. MSSV:B1209183
2 CT377-Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động BÁO CÁO ĐỒ ÁN SỐ 13 Đề tài 13: Điều khiển hệ thống bóng và thanh (Ball and Beam) Hình 6: Hệ thống bóng và thanh Yêu cầu điều khiển: Thiết kế bộ điều khiển bù pha dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số Thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái bằng phương pháp đặt cực 1. Thiết kế bộ điều khiển bù pha dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số Đối với vấn đề này, chúng tôi sẽ giả định rằng quả bóng sẽ lăn mà không bị trượt và ma sát giữa chùm bóng là không đáng kể. Các hằng số và các biến ví dụ này được định nghĩa như sau:
3 1. (M) khối lượng của bóng 0.11 kg 2. (R) bán kính của quả bóng 0.015 m 3. (D) cánh tay đòn bẩy bù đắp 0.03 m 4. (G) gia tốc trọng trường 9,8 m / s ^ 2 5. (L) chiều dài của dầm 1,0 m 6. Thời điểm (J) bóng của quán tính 9.99e-6 kg.m ^ 2 7. (R) vị trí bóng phối hợp 8. (Alpha) Góc chùm phối hợp 9. (Theta) góc bánh răng servo Tiêu chuẩn thiết kế  Thời gian giải quyết
4 (6) Chuyển đổi qua lệnh tf trong MATLAB: m=0.111; R=0.015; g=9.8; L=1.0; d=0.03; J=9.99e-6; s=tf('s'); P(s)=m*g*d/L/(J/R^2+m)/s^2 Transfer function: 0.21 ---- s^2 Xác định cặp nghiệm cực trội quyết định Chọn
5 Thời gian quá độ với tiêu chuẩn 2% Chọn wn=2rad/s Cặp nghiệm cực trội quyết định Xác định góc pha cần bù để cặp cực trội quyết định nằm trên QĐNS
6 Vậy khâu hiệu chỉnh được thiết kế như sau: xác định hệ số khuếch đại KC Vậy khâu hiệu chỉnh được thiết kế như sau:
7 2 Thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống Ta thiết kế 1 bộ PID C(s) mắc nối tiếp vào hệ thống sau khi đã thiết kế bộ điều khiển bù pha bằng phương pháp quỹ đạo nghiệm số P(s). Ta vẽ quỹ đạo nghiệm số của hệ thống bằng MATLAB :
8 Root Locus 2.5 2 1.5 1 0.5 Imaginary Axis 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 Real Axis Dùng lệnh rlocfind để tìm Kc,c bằng cách click trái vào giao điểm giữa QĐNS và trục ảo Suy ra Kc=1.03, ωc=26
9 Bộ điều khiển Kp Ki Kd P(tỉ lệ) 0.5Kc PI(tích phân tỉ lệ) 0.45Kc 0.191Kp PID(vi tích phân tỉ 0.6Kc 0.318Kp 0.785Kp/ lệ) PID với 1 ít lọt vố 0.33Kc 0.318Kp 2.07Kp/ PID không lọt vố 0.2Kc 0.53Kp 3.14Kp Tra bảng trên tại dòng PID (vi tích phân tỉ lệ) ta tính được Kp,Ki,Kd Kp=0.6,Ki=4.9,Kd=0.018 Nhân bộ điều khiển PID sau khi thiết kế vào hàm truyền đối tượng và mô phỏng
10 [numc2,denc2]=cloop(conv(num,numc1),conv(den,denc1)); figure(2) step(numc2,denc2) Sauk khi thiết kế:
11 Step Response 1.04 1.02 1 0.98 0.96 Amplitude 0.94 0.92 0.9 0.88 0.86 0 1 2 3 4 5 6 Time (sec) 3 Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái bằng phương pháp đặt cực: H = m * g / (J / (R ^ 2) + m); A = [0 1 0 0 0 0 H 0 0 0 0 1 0 0 0 0]; B = [0 0 0 1]; C = [1 0 0 0]; D = [0]; ball_ss = ss (A, B, C, D) Đối tượng có phương trình trạng thái: A = [0 1 0 0 0 0 7 0 0 0 0 1 0 0 0 0]; B = [0, 0, 0, 1]
12 C = [1 0 0 0]; D = [0]; Các cực theo mong muốn: p1 = -2+2i; p2 = -2-2i; p3 = -20; p4 = -80; Dùng lệnh place trong MATLAB ta tìm được K Mô phỏng lại hệ thống với tín hiệu đầu vào 0.25m,dung lệnh lsim ,plot trong MATLAB
13 -4 x 10 1.5 1 0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5