báo cáo bài 7 dùng hàm truyền PID

BÁO CÁO THÍ NGHI MỆ

NG D NG MATLAB THI T K B ĐI U KHI N CHO CÁC H TH NG T Đ NGỨ Ụ Ế Ế Ộ Ề Ể Ệ Ố Ự Ộ

• Thi t k b hi u ch nh s m pha.ế ế ộ ệ ỉ ớ

Cho h th ng nh hình vẽ:ệ ố ư

• Dùng công c ụ sisotool nh p vào hàm truy n h th ng. D a vào QĐNS c a h th ngậ ề ệ ố ự ủ ệ ố kh o sát h th ng có n đ nh không? Gi i thích? Vẽ đáp ng quá đ c a h th ng ả ệ ố ổ ị ả ứ ộ ủ ệ ốv i đ u vào hàm n c đ minh h a h th ng có n đ nh hay không? L u hình vẽ này ớ ầ ấ ể ọ ệ ố ổ ị ưđ so sánh v i đáp ng c a h th ng sau khi hi u ch nh.ể ớ ứ ủ ệ ố ệ ỉ

• Thi t k b hi u ch nh s m pha đ h th ng só đ v t l POT nh h n 20% và th iế ế ộ ệ ỉ ớ ể ệ ố ộ ọ ố ỏ ơ ờ gian xác l p nh h n 8s. Trình này rõ quá trình thi t k này.ậ ỏ ơ ế ế

• Vẽ đáp ng quá đ c a h th ng sau khi hi u ch nh đ ch ng minh h th ng đ t ứ ộ ủ ệ ố ệ ỉ ể ứ ệ ố ạđ c các yêu c u câu b. L u hình vẽ này đ báo cáo.ượ ầ ở ư ể

BÀI LÀM

• Nh p hàm truy n G(s) và H(s) và kh i đ ng trình thi t k sisotool nh sau:ậ ề ở ộ ế ế ư

>> G=tf(250,conv([50 1],[500 1]));

>> H=tf(1,1);

>> sisotool

T c a s ừ ử ổ SISO Design ta nh p hàm truy n vào h th ng b ng cách ch n ậ ề ệ ố ằ ọ menu File→ Import. Ti n hành gán các hàm truy n G(s) và H(s) c a s ế ề ở ử ổ Command windows vào h th ng.ệ ố

Sau khi gán xong các hàm truy n G(s) và H(s) vào h th ng. Lúc này, ề ệ ố SISOTool sẽ t ựđ ng vẽ QĐNS và gi n đ Bode c a h th ng nh sau:ộ ả ồ ủ ệ ố ư

đây ta s d ng QĐNS đ thi t k h th ng, do đó đ ti n l i cho quá trình thi t Ở ử ụ ể ế ế ệ ố ể ệ ợ ếk ta ch hi n th m i QĐNS c a h th ng còn gi n đ Bode có th b qua. Đ hi n ế ỉ ể ị ỗ ủ ệ ố ả ồ ể ỏ ể ểth mõi QĐNS, t c a s ị ừ ử ổ SISO Design ta ch n ọ Menu View → Design Plots Configuration và thi t l p các thu c tính nh hình sau:ế ậ ộ ư

Lúc này ta đ c QĐNS c a h th ng nh sau:ượ ủ ệ ố ư

D a vào QĐNS ta nh n th y h th ng này n đ nh vì các nghi m c a h th ng đ u ự ậ ấ ệ ố ổ ị ệ ủ ệ ố ền m bên trái c a m t ph ng ph c. Đ vẽ đáp ng quá đ c a h th ng, t c a s ằ ủ ặ ẳ ứ ể ứ ộ ủ ệ ố ừ ử ổSISO Design, ta ch n Menu ọ Analysis → Other Loop Responses và thi t l p các ế ậthông s nh hình sau:ố ư

D a vào đáp ng quá đ c a h th ng, ta th y h th ng n đ nh. Tuy nhiên, h ự ứ ộ ủ ệ ố ấ ệ ố ổ ị ệth ng này có đ v t l và th i gian xác l p l n.ố ộ ọ ố ờ ậ ớ

• Ti n hành thi t k khâu hi u ch nh s m pha cho h th ng. Đ thêm b hi u ch nh ế ế ế ệ ỉ ớ ệ ố ể ộ ệ ỉs m pha vào h th ng ta click chu t ph i vào QĐNS và ch n ớ ệ ố ộ ả ọ Add pole/zero→Lead. Sau đó click chu t ph i vào 1 v trí b t kỳ trên tr c th c, h th ng sẽ t đ ng ch n ộ ả ị ấ ụ ự ệ ố ự ộ ọv trí c a zero n m g n g c t a đ h n c c. Lúc này QĐNS sẽ có d ng nh sau:ị ủ ằ ầ ố ọ ộ ơ ự ạ ư

Đ thi t l p các giá tr đ v t l POT và th i gian xác l p, ta click chu t ph i vào ể ế ậ ị ộ ọ ố ờ ậ ộ ảQĐNS ch n ọ Design Requirements → New và thi t l p các giá tr v đ v t l c a ế ậ ị ề ộ ọ ố ủh th ng và th i gian xác l p theo yêu c u. đây, ta thi t l p đ v t l nh h n ệ ố ờ ậ ầ Ở ế ậ ộ ọ ố ỏ ơnh h n 20% và th i gian xác l p c a h th ng nh h n 8s.ỏ ơ ờ ậ ủ ệ ố ỏ ơ

Lúc này, QĐNS c a h th ng sẽ gi i h n vùng th a đi u ki n c n thi t k và có ủ ệ ố ớ ạ ỏ ề ệ ầ ế ếd ng nh sau:ạ ư

Đ tìm c c và zero c a b hi u ch nh, ta áp d ng ph ng pháp kh c c. Di chuy n ể ự ủ ộ ệ ỉ ụ ươ ử ự ểzero c a C(s) trung v i c c g n tr c o nh t (khác 0), đây là p = - 0.002. Di ủ ớ ự ầ ụ ả ấ ởchuy n c c c a b hi u ch nh ti n ra xa tr c o đ nhánh QĐNS ti n v vùng th a ể ự ủ ộ ệ ỉ ế ụ ả ể ế ề ỏmãn yêu c u thi t k . Lúc này, QĐNS có d ng nh sau:ầ ế ế ạ ư

Đ xem hàm truy n c a b hi u ch nh sau khi thi t k xong, c a s ể ề ủ ộ ệ ỉ ế ế ở ử ổ Control and Estimation tool manager, ch n th ọ ẻ Compensator Editer. Lúc này ta th y, Hàm ấtruy n C(s) c a h th ng có d ng nh sau:ề ủ ệ ố ạ ư

Lúc này, quá trình thi t k đã hoàn t t. Hàm truy n c u b hi u ch nh C(s) là:ế ế ấ ề ả ộ ệ ỉ

• Đ vẽ đáp ng quá đ c a h th ng, c a s ể ứ ộ ủ ệ ố ở ử ổ SISO Design ta ch n menu ọ Analysis → Other Loop Responses và thi t l p nh sau:ế ậ ư

Và đáp ng c a h th ng có d ng:ứ ủ ệ ố ạ

D a vào đáp ng quá đ , ta th y đ v t l và th i gian xác l p c a h th ng lúc này ự ứ ộ ấ ộ ọ ố ờ ậ ủ ệ ố

gi m đi nhi u so v i lúc ch a hi u ch nh. Và h th ng cũng đáp ng yêu c u thi t ả ề ớ ư ệ ỉ ệ ố ứ ầ ế

k là đ v t l nh h n 20% và th i gian xác l p nh h n 8s.ế ộ ọ ố ỏ ơ ờ ậ ỏ ơ

• Thi t k b hi u ch nh tr pha.ế ế ộ ệ ỉ ễ

Cho h th ng nh hình vẽ:ệ ố ư

• Thi t k b hi u ch nh tr pha đ h th ng có sai s xác l p v i đ u vào hàm d c ế ế ộ ệ ỉ ễ ể ệ ố ố ậ ớ ầ ốb ng 0.1. Trình bày rõ quá trình thi t k kèm hình vẽ.ằ ế ế

• Vẽ đáp ng quá đ c a h th ng sau khi hi u ch nh đ ch ng minh h th ng đ t ứ ộ ủ ệ ố ệ ỉ ể ứ ệ ố ạđ c các yêu c u câu a.ượ ầ ở

BÀI LÀM

• C p c c c a h th ng tr c khi hi u ch nh là nghi m c a ph ng trình:ặ ự ủ ệ ố ướ ệ ỉ ệ ủ ươ

V y c p c c quy t đ nh là:ậ ặ ự ế ị

Bây giờ ta xác định các thông số của bộ hiệu chỉnh trễ pha. Hệ số vận tốc của hệ thống trước khi hiệu chỉnh là:

Sau khi hi u ch nh ta có:ệ ỉ

Lúc này:

Tiếp theo ta chọn cực và zero của C(s). Để bộ hiệu chỉnh pha không ảnh hưởng nhiều đến đặc tính quá độ của hệ thống ta phải chọn cực và zero của C(s) rất nhỏ so với phần thực của cặp nghiệm quyết định của hệ thống.

Do đó, ta chọn:

Mà:

Lúc này, ta có:

Với Kc ta có:

Vậy khâu hiệu chỉnh trễ pha cần thiết kế là:

Bây giờ, ta nhập hàm truyền của hệ thống vào matlab và khởi động trình thiết kế sisotool.

>> G=tf(250,conv([50 1],[500 1]));

>> H=tf(1,1);

>> sisotool

Sau đó, ta import các hàm truy n G(s) và H(s) vào t ng t nh đ i v i khâu s m ề ươ ự ư ố ớ ớpha.

Đ thêm khâu hi u ch nh tr pha, ta click chu t ph i vào vùng thi t k ch n ể ệ ỉ ễ ộ ả ế ế ọ add pole/zerolag nh sau:ư

Sau đó, ta nh p chu t vào v trí b t kỳ trên tr c th c c u QĐNS đ xác đ nh v trí ấ ộ ị ấ ụ ự ả ể ị ịc a c c và zero c a b hi u ch nh, ủ ự ủ ộ ệ ỉ sisotool sẽ gán t đ ngự ộ v trí c a c c n m g nị ủ ự ằ ầ g c t a đ h n zero.ố ọ ộ ơ

Sau đó, ta ti n hành ch nh l i các thông s c u b hi u ch nh tr pha cho đúng v i ế ỉ ạ ố ả ộ ệ ỉ ễ ớcác thông s tìm đ c trên. Click chu t ph i và ch n menu ố ượ ở ộ ả ọ Edit Compensator. Ti n hành thay đ i các thông s nh hình d i:ế ổ ố ư ướ

QĐNS c a h th ng sau khi hi u ch nh sẽ nh sau:ủ ệ ố ệ ỉ ư

• Ti n hành vẽ đáp ng quá đ c a h th ng sau khi đã hi u ch nh xong. Ta đ c:ế ứ ộ ủ ệ ố ể ỉ ượ

T đáp ng quá đ c a h th ng ta nh n th y r ng h th ng này n đ nh.ừ ứ ộ ủ ệ ố ậ ấ ằ ệ ố ổ ị