Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Cấu trúc hệ thống điều khiển

3 Cấu trúc hệ thống điều khiển

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án: Điện cơng nghiệp

cho hệ lò xo



Thiết kế phương trình tốn và PID

Hình 1.6



r(t) : tín hiệu vào, chuẩn (reference input), giá trị đặt trước (SetPoint)

y(t) : tín hiệu ra (output), biến được điều khiển (controlled variable), giá trị

thực (Process Value)

yht(t) : tín hiệu hồi tiếp (feedback)

e(t) : tín hiệu sai lệch, sai số (error)

u(t) : tín hiệu điều khiển

z(t): tín hiệu nhiễu

* ghi chú: yht=K.y; e=r-yht; nếu K=1 thì e=r-y

1.3.1 Các nguyên tắc điều khiển

-



Nguyên tắc điều khiển giữ ổn định : duy trì đáp ứng y = hằng số định

trước



-



Điều kiện bù nhiễu (feedforward)



-



Điều khiển san bằng sai lệch (feedback)



-



Điều khiển phối hợp



-



Nguyên tắc điều khiển theo chương trình : tạo đáp ứng y(t) có đặc tính

thời gian định trước.



-



Nguyên tắc điều khiển thích nghi : Điều khiển các đối tượng có mơ hình

tốn và thơng số động (thay đổi trong quá trình làm việc do ảnh hưởng

của môi trường).

1.3.2 Hàm truyền



Hàm truyền của hệ thống là tỉ số giữa ảnh Laplace của tín hiệu ra và ảnh

Laplace của tín hiệu vào khi các điều kiện đầu bằng 0



SV Dương Thiện Tú



8



Đồ án: Điện công nghiệp

cho hệ lò xo



Thiết kế phương trình tốn và PID



- Ta có hàm truyền của các khâu vật lý điển hình của hệ lò xo:



Hình 1.7 Hệ lò xo – khối lượng – giảm chấn

*Nhận xét

-



Khái niệm hàm truyền chỉ dùng cho hệ thống (hay phần tử) tuyến



tính bất biến.

-



Hàm truyền chỉ phụ thuộc vào các thông số và bậc của hệ thống mà



không phụ thuộc vào loại và giá trị của tín hiệu vào , tín hiệu ra.

-



Giả thiết các ĐKĐ =0 nhằm mục đích dùng hàm truyền để nghiên



cứu bản chất động học của hệ thống.

-



Dùng hàm truyền để mô tả và phân tích hệ thống thuận lợi hơn



PTVP vì hàm truyền là phân thức đại số.

*Đánh giá ổn định :

SV Dương Thiện Tú



9



Đồ án: Điện công nghiệp

Thiết kế phương trình tốn và PID

cho hệ lò xo

Ổn định BIBO: (Bound Input- Bound Output, vào chặn ra chặn). Hệ thống

được gọi là ổn định BIBO nếu với tín hiệu vào hữu hạn thì tín hiệu ra cũng hữu

hạn.



Hình 1.8

Ổn định tiệm cận (Lyapunov): Hệ ổn định tiệm cận nếu như khi có nhiễu

tức thời đánh bật hệ ra khỏi trạng thái cân bằng thì sau đó hệ có khả năng tự

quay về trạng thái cân bằng ban đầu.



Hình 1.9

1.3.3 Bộ điều khiển PID



Bộ điều khiển tỉ lệ P giúp giảm thời gian đáp ứng; giảm sai lệch tĩnh nhưng

không triệt tiêu được sai lệch tĩnh. Bộ điều khiển tích phân I có khả năng triệt

tiêu sai lệch tĩnh; nhưng nó có thể làm cho đáp ứng quá độ tồi tệ hơn. Bộ điều

khiển vi phân D giúp giảm độ quá điều chỉnh; cải thiện đáp ứng quá quá độ của

hệ thống, tuy nhiên đôi khi làm hệ mất độ ổn định do khá nhạy cảm với nhiễu.

Các ảnh hưởng của bộ điều khiển P, I, D với hệ kín được tổng hợp trong bảng

dưới đây.



SV Dương Thiện Tú



10



Đồ án: Điện công nghiệp

cho hệ lò xo



Thiết kế phương trình tốn và PID



-Sơ đồ khối



Hình 1.10

- Đồ thị biểu diễn các thơng số cần chỉnh sửa



Hình 1.11

a) Mục tiêu điều khiển

- Triệt tiêu sai số xác lập

- Giảm thời gian xác lập và độ vọt lố

- Hạn chế giao động

b) Các phương pháp tìm thơng số PID (Kp,Ki,Kd)

- Chỉ định bằng tay



SV Dương Thiện Tú



11



Đồ án: Điện cơng nghiệp

Thiết kế phương trình tốn và PID

cho hệ lò xo

+ Đặt Ki = Kd = 0. Tăng Kp đến khi hệ thống dao động tuần hồn.

+ Đặt thời gian tích phân bằng chu kỳ dao động

+Điều chỉnh lại giá trị Kp cho phù hợp.

+Nếu dao động thì điều chỉnh lại giá trị Kd

- Phương pháp Ziegler-Nichols

+ Đặt Ki=Kd=0. Tăng Kp cho đến khi hệ thống dao động tuần

hoàn

+ Đặt giá trị Kp=Kc

+ Đo chu kỳ dao động Pc và dựa vào bảng sau để tìm PID



- Chỉnh định dùng phần mềm

+Dùng phần mềm để tự động chỉnh định thơng số PID (thực hiện

trên mơ hình tốn, kiểm nghiệm trên mơ hình thực).

+ Dùng phần mền matlap

-Cohen-coon và Phương pháp phản hồi rơle (Relay feedback). Các bạn

tự tham khảo thêm



SV Dương Thiện Tú



12



Đồ án: Điện công nghiệp

Thiết kế phương trình tốn và PID

cho hệ lò xo

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH TỐN VÀ PID CHO

HỆ LỊ XO-KHỐI LƯỢNG-MA SÁT



2.1 Thiết kế mơ hình hệ lò xo .

Xét hệ “khối lượng – lò xo – ma sát” trên hình 2a. Chuyển động tuyến

tính xét đến có hướng theo phương ngang. Sơ đồ thân tự do của hệ được

biểu diễn trên hình 2.b.

Với :

-K=M=1.

-B là 2 số cuối của mã số sinh viên chia 100

*MSSV: 14D520201017. Vậy B= 0.27



Xây dựng phương trình tốn



2.1.1



Trên hình 2b minh họa trường hợp mà ở đây là lực tác động lên vật có khối

lượng M. Áp dụng định luật newton 2. Cho hệ hình 2b ta có phương trình lực



<=>



Đặt



Biểu diễn tốc độ và gia tốc



tương ứng



SV Dương Thiện Tú



13



Đồ án: Điện cơng nghiệp

Thiết kế phương trình tốn và PID

cho hệ lò xo

Viết lại dưới dạng các thong tin vào/ra ta có:



Ở đây đầu ra là y(t) đầu vào là

Với điều khiện đầu băng không. Hàm truyền đạt giữa Y(s) và F(s) nhận

được bằng phép chuyển đổi Laplace cho cả hai vế phương trình:



=>



(*)



Từ phương trình(*) ta có thể biểu diễn bằng sơ đồ khối



Thiết kế bộ PID bằng phương pháp thử sai dùng phần mềm



2.1.2



Matlap

B1: vào Matlap thực hiện đoạn code sau, và xem đồ thị biểu diễn

của hàm truyền khi chưa được có sự tác động của PID:

num=1;

den=[1 0.27 1];

Gp=tf(num, den)

H=[ 1 ]

M=feedback(Gp, H)

step(M)



Hình 2.1



B2: Ta tiến hành gõ thêm đoạn code để đưa bộ điều chỉnh PID vào

num=1;

SV Dương Thiện Tú



14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Cấu trúc hệ thống điều khiển

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×