Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Độngdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van... · Web viewTitle Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động Author

Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động

2

31

K

Ts

+

K

1

(11)(21)

K

TsTs

++

Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động

========================&&&===========================

Vào Start / All Programs/Matlab6.5/Matlab6.5 để mở chương trình MatLab để bắt đầu chương trình

I ) ĐẶC TÍNH CỦA CÁC KHÂU ĐỘNG HỌC CƠ BẢN

1. Khâu Tích Phân

Hàm truyền khâu tích phân có dạng W(s)=

K

s

. Khảo sát đặc tính

- K=5 chương trình như sau

>> num=[5];

>> den=[1 0];

>> step(num,den) % ham qua do h(t)

>> impulse(num,den) % ham qua do xung w(t)

>> nyquist(num,den) %ham dac tinh tần số

>> bode(num,den) %dac tinh tần số logarit

Kết quả đồ thị trên Figure

Hàm quá độ h(t)

Hàm quá độ xung k(t)

Đồ thị hàm Nyquist :

Đồ thị Bode (Đặc tính Tần_Loga)

-Với K=15 chương trình như sau

>> num=[15];

>> den=[1 0];



>> nyquist(num,den) %ham dac tinh tan

>> bode(num,den) %dac tinh tan_Loga

Kết quả thu được

Hàm quá dộ xung h(t)

Hàm quá dộ xung k(t)

Hàm đặc tính Nyquist :

Đặc tính tần số Logarit

2. Khâu Vi Phân Thực Tế

Hàm truyền có dạng W(s)=

1

Ks

Ts

+

Với tham số K=20 ; T=0.1 ta có chương trình như sau

>> num=[20 0];

>> den=[0.1 1];

>> W=tf(num,den);

>> step(num,den)

>> impulse(num,den)

>> bode(num,den)



Đồ thị Bode

Hàm đặc tính tần số nyquist:

3. Khâu Quán Tính Bậc Nhất

Hàm truyền đạt có dạngW(s)=

1

K

Ts

+

Với tham số K=20, T=50 ,T=100 ta có chương trình như sau

>> num=[20];

>> den=[50 1];



>> nyquist(num,den) %ham dac tinh tan

>> bode(num,den) %dac tinh tan_Loga

Kết quả thu được

Hàm quá độ

Hàm quá độ xung

Hàm đặc tính Nyquist

Hàm đặc tính Bode

4. Khâu Bậc 2

Hàm truyền W(s)=

22

21

s

K

TsdT

++

Khảo sát với các tham số sau K=20 ; T=10;

d : 0(1 (bước tính 0.25)

Chương trình khảo sát hàm trên

>> num=[20];

>> den=[100 20*d 1];

>> step(num,den) %hàm quá độ h(t)

>> impulse(num,den) %hàm quá độ xung W(t)

>> bode(num,den) %đồ thị Bode

>> nyquist(num,den) %đặc tính tần số nyquist

Với d=0 ta có kết quả sau :


Hàm quá độ xung k(t):

Đồ thị bode:

Hàm đặc tính tần số nyquist :

1. Với d=0,25 ta có các đặc tính sau :

Hàm quá độ h(t) :


Đồ thị bode

Hàm đặc tính tần số nyquist :

d=0,5

d=0.75

Hàm đặc tính tần

Nhận xét :

-Ta nhận thấy d càng tiến dần đến 1 thì độ quá điều chỉnh của hệ thống càng giảm do sự dao động của hệ thống trước khi tiến tới trạng thái xác lập càng ít dần .Tại d=0 ta thấy hệ thống tiến thẳng tới trạng thái xác lập mà không dao động.

5. Hệ Thống Kín

Hàm viết trong MatLab

>> w1=tf(8,[1 2]);

>> w2=tf(1,[0.5 1])*tf(1,[1 1]);

>> w3=tf(1,[0.005 1]);

>> wh=w1*w2*w3;

>> wk=feedback(w1*w2,w3);

>> nyquist(wh)

>> bode(wh)

>> step(wk)

>> impulse(wk)

· Đường đặc tính Nyquist

Bode cho hệ hở


· Hàm quá độ xung w(t) hệ thống kín

6. Phương Trình Trạng Thái

-Hàm truyền có dạng Wk(s)=

32

2

0.040.541.53

sss

+++

Phương trình trạng thái

x=Ax+Bu

y=Cx+Du

Viết hàm trong MatLab

>> num=[2];

>> den=[0.04 0.54 1.5 3];

>> w=tf(num,den);

>> [A B C D]=tf2ss(num,den);

>> step(A,B,C,D)

>> impulse(A,B,C,D)

>> nyquist(A,B,C,D)

>> bode(A,B,C,D)

A = [-13.5000 -37.5000 -75.0000

1.0000 0 0

0 1.0000 0 ]

B = [ 1

0

0]

C = [0 0 50]

D = [ 0]

-Hàm quá độ

-Hàm quá độ xung

-Hàm Nyquist

-Đồ Thị Bode

II ) KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

1. Xác Định Trị Số K Giới Hạn Kgn

Sơ đồ của hệ thống

Khảo sát hệ thống với k1=25 k2=8 t1=1 t2=0.1 t3=0.4

a) Xác định Kgh

Viết hàm tính Kgh

>> w=tf(25,[1 1])*tf(1,[0.1 1])*tf(8,[0.4 1]);

>> rlocus(w)

>> [k,p]=rlocfind(w)

k = 0.0907

p = -13.3713

-0.0643 + 5.9812i

-0.0643 - 5.9812i

b)Viết hàm cho mô hình hệ thống

>> wh=tf(0.0907,1)*tf(25,[1 1])*tf(1,[0.1 1])*tf(8,[0.4 1]);

>> wk=feedback(tf(0.0907,1)*tf(25,[1 1])*tf(1,[0.1 1]),tf(8,[0.4 1]));

>> nyquist(wh)

>> bode(wh)

>> step(wk)

>> impulse(wk)

- Đặc tính tần

-Đặc tính tần số_Logarit

-Hàm quá độ


2. Chỉnh Định Tham Số Bộ Điều Khiển PID

Sơ đồ hàm truyền đạt bộ PID

Hàm truyền đạt của bộ PID là

PID

1

1

W()()

1

d

PID

id

Ts

SK

TsTs

a

+

=+

+

Hàm truyền đạt của đối tượng là

PID

12

W()

(1)(1)

DT

K

s

TsTs

=

++

Khảo sát hệ thống với KPID=50 ,Ti=2,Td=0.5,α=0.05,KDT=5,T1=1,T2=0.2

Chương trình MatLab cho hệ thống

>> wpid=tf(50,[2 0])+tf([50*0.5 50],[0.05*0.5 1]);

>> wdt=tf(5,[1 1])*tf(1,[0.2 1]);

>> wh=wpid*wdt;

>> wk=feedback(wh,1);

>> nyquist(wh)

>> bode(wh)

>> step(wk)

>> impulse(wk) Hàm đặc tính tần

Đồ Thị Bode

Hàm quá độ


III ) TỔNG HỢP MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

1. Hệ Thống Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ

Hàm MatLab cho hệ thống

>> w1=tf(1,1);

>> w2=tf(20,[2 1]);

>> w3=tf(15,[1 0.5 1]);

>> w4=tf(0.012,1);

>> wh=w1*w2*w3*w4;

>> wk=feedback(w1*w2*w3,w4);

>> step(wk)

-Hàm Quá độ (trong trường hợp hệ thống không ổn định )

chọn K3=0.0012 (hệ thống ổn định ) hàm quá độ của hệ thống có dạng sau

2. Dùng Phương Pháp Quĩ Đạo Nghiệm Số Để Xác Định Trị Số Giới Hạn Kgh Của Hệ Thống Kín

Hàm trong MatLab

w=tf(.5,[1 0])*tf(1,[1 1])*tf(1,[5 1]);

rlocus(w)

rlocfind(w)

[k,p]=rlocfind(w)

pause

w2=tf(1,1)

w1=feedback(2*w,w2)

step(w1)

k =

2.6310

p =

-1.2138

0.0069 + 0.4655i

0.0069 - 0.4655i

Quá trình quá độ của hệ kín

-hệ thống ở biên giới ổn định K=3

-Hệ thống ổn định K=2

IV ) KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÙNG SIMULINK

Sơ đồ khối mô phỏng trên Simulink

Thư viện các link kiện cần dùng mô phỏng

· Scope : Commonly Used Blocks

· Matrix Gain :Commonly Used Blocks

· PID controller :Simulink Extras\ Additional Linear

· Transfer Fcn : Continuous

· Sum :Commonly Used Blocks

· Step : Sources

· Mux :Commonly Used Blocks

Kết quả khảo sát trên Scope của Simulink

Với K=0

Dựa vào đồ thị ta xác định được

Thời gian quá độ của hệ thống là 3s

Độ quá điều chỉnh là (1.32-1)/1*100%=32%

Với K#0 có bù đầu vào

dựa vào đồ thị ta xác định được

Thời gian quá độ ~0

Độ quá điều chỉnh là = (1.0295-1)/1*100%=2.9%

Nh ận x ét :

Khi chưa có bù đầu vào (K=0) thời gian quá độ lớn và độ quá điều chỉnh cũng lớn

Khi có bù đầu vào (K=1) thời gian quá độ~0 và độ quá điều chỉnh rất nhỏ

� EMBED Equation.DSMT4 ��



X

X

WPID(S)

WDT(S)

Nhãm Sinh Viªn Thùc HiÖn

HOÀNG LÊ HÙNG

TRẦN QUANG HUY

TRIỆU QUANG HUY

Líp ĐiÖn Tö 1 - K47

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

_1194118690.unknown

_1194125560.unknown

_1194125731.unknown

_1194123572.unknown

_1194123600.unknown

_1194123651.unknown

_1194122207.unknown

_1194117767.unknown

_1194118106.unknown

_1194113714.unknown

Documents

Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Độngdulieu.tailieuhoctap.vn/books/luan-van-de-tai/luan-van... · Web viewTitle Báo Cáo Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động Author