BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
----------------- ∆ -----------------⸙ ⸙
Tài liệu hướng dẫn thực tập
hệ thống điều khiển tự động
Biên soạn:
Tp. Hồ Chí Minh, 2021
Tài liệu hướng dẫn môn Thực Tập Hệ Thống Điều Khiển Tự Động 2021
Mục Lục
Danh sách hình ảnh..............................................................................................................6
Bài số 1. Ứng dụng Matlab trong mô tả toán học hệ thống..............................................8
1.1 Mục đích thí nghiệm.............................................................................................8
1.2 Hướng dẫn.............................................................................................................8
1.2.1 Các lệnh cơ bản..............................................................................................8
1.2.2 Một số lệnh mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động..............................9
1.3 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................11
1.3.1 Hãy tìm hàm truyền của hệ thống có sơ đồ ở hình 1 và hình 2...................11
1.3.2 Biểu diễn các hàm truyền trên bằng hệ phương trình biến trạng thái..........11
1.3.3 Khi hàm truyền của hệ thống ở hình 3 được tính toán theo các hàm Matlab
như sau:12
1.4 Câu hỏi mở:.........................................................................................................14
1.5 Tài liệu tham khảo...............................................................................................14
Bài số 2. Ứng dụng Matlab trong khảo sát tính ổn định của hệ thống...........................15
2.1 Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ Bode................................................................15
2.1.1 Mục đích thí nghiệm....................................................................................15
2.1.2 Hướng dẫn....................................................................................................15
2.1.3 Yêu cầu thực hiện:.......................................................................................16
2.2 Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ Nyquist............................................................16
2.2.1 Mục đích thí nghiệm....................................................................................16
2.2.2 Hướng dẫn....................................................................................................16
2.2.3 Yêu cầu thực hiện:.......................................................................................16
2.3 Khảo sát hệ thống dùng phương pháp quĩ đạo nghiệm số..................................17
2.3.1 Mục đích thí nghiệm....................................................................................17
2.3.2 Hướng dẫn....................................................................................................17
2.3.3 Yêu cầu thực hiện:.......................................................................................18
2.3.4 Gợi ý............................................................................................................18
2.4 Bài tập.................................................................................................................19
2.5 Câu hỏi mở:.........................................................................................................19
2
Tài liệu hướng dẫn môn Thực Tập Hệ Thống Điều Khiển Tự Động 2021
2.6 Tài liệu tham khảo:..............................................................................................19
Bài số 3. Ứng dụng Matlab trong khảo sát chất lượng của hệ thống..............................20
3.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................20
3.2 Hướng dẫn...........................................................................................................20
3.3 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................20
3.4 Câu hỏi mở:.........................................................................................................21
3.5 Tài liệu tham khảo:..............................................................................................21
Bài số 4. Ứng dụng Simulink trong mô phỏng và đánh giá chất lượng của hệ thống....22
4.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................22
4.2 Hướng dẫn...........................................................................................................22
4.3 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................26
4.3.1 Khảo sát mô hình điều khiển nhiệt độ.........................................................26
4.3.2 Khảo sát mô hình điều khiển tốc độ động cơ...............................................28
4.4 Bài tập.................................................................................................................30
4.5 Tài liệu tham khảo...............................................................................................30
Bài số 5. Thực Hiện Mô Phỏng Bộ Điều Khiển Mờ......................................................31
5.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................31
5.2 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................31
5.3 Hướng dẫn và tiến hành thí nghiệm....................................................................31
5.4 Bài tập.................................................................................................................36
5.4.1 Điều khiển nhiệt độ......................................................................................36
5.4.2 Điều khiển vị trí động cơ.............................................................................36
5.5 Bài tập mở rộng...................................................................................................39
5.6 Tài liệu tham khảo...............................................................................................39
Bài số 6. Khảo sát bộ điều khiển PID cho hệ thí nghiệm động cơ DC...........................40
6.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................40
6.2 Yêu cầu chuẩn bị:................................................................................................40
6.3 Hướng dẫn...........................................................................................................40
6.4 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................41
6.4.1 Xây dựng bộ điều khiển vòng hở.................................................................41
6.4.2 Xây dựng bộ điều khiển hồi tiếp PID..........................................................41
3
Tài liệu hướng dẫn môn Thực Tập Hệ Thống Điều Khiển Tự Động 2021
6.4.3 Khảo sát bộ điều khiển PID.........................................................................42
6.4.4 Thiết kế bộ điều khiển PID..........................................................................43
6.5 Câu hỏi mở:.........................................................................................................43
6.6 Tài liệu tham khảo...............................................................................................43
Bài số 7. Khảo sát bộ điều khiển mờ cho hệ thí nghiệm động cơ DC............................44
7.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................44
7.2 Hướng dẫn...........................................................................................................44
7.2.1 Giới thiệu về phần cứng...............................................................................44
7.2.2 Giới thiệu về bộ điều khiển mờ cho động cơ DC........................................44
7.3 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................46
7.4 Câu hỏi mở:.........................................................................................................47
7.5 Tài liệu tham khảo...............................................................................................47
Bài số 8. Khảo sát bộ điều khiển PID cho hệ lò nhiệt thực nghiệm...............................48
8.1 Mục đích thí nghiệm...........................................................................................48
8.2 Kiến thức cơ bản:................................................................................................48
8.3 Yêu cầu thực hiện:...............................................................................................48
8.4 Câu hỏi mở:.........................................................................................................50
8.5 Tài liệu tham khảo...............................................................................................50
Bài số 9. Khảo sát bội điều khiển PID cho đối tượng bồn nước đơn......................................51
1. Mục đích thí nghiệm...............................................................................................51
9.1 Kiến thức cơ bản:................................................................................................51
9.1.1 Mô phỏng.....................................................Error! Bookmark not defined.
9.1.2 Thực nghiệm................................................Error! Bookmark not defined.
9.2 Câu hỏi mở:.........................................................................................................53
9.3 Tài liệu tham khảo...............................................................................................53
Phụ lục A...........................................................................................................................55
Mạch điều khiển Arduino MEGA 2560 R3...................................................................55
IC điều khiển động cơ L298N...........................................................................................56
Giới thiệu cảm biến đo khoảng cách HC-SR04.............................................................58
Giới thiệu về bơm 385...................................................................................................58
Phụ lục B............................................................................................................................60
4
Tài liệu hướng dẫn môn Thực Tập Hệ Thống Điều Khiển Tự Động 2021
Phụ lục C............................................................................................................................62
Hướng dẫn cài đặt thư viện Simulink Support Package for Arduino Hardware.......62
Hướng dẫn thiết lập bộ điều khiển vòng hở có hồi tiếp trên MATLAB....................62
Hướng dẫn vẽ nhiều dữ liệu trên cùng một đồ thị.....................................................66
5