Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Oi : đối tượng điều khiển (thuộc tầng hay vòng thứ i).

Oi : đối tượng điều khiển (thuộc tầng hay vòng thứ i).

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Ci : bộ khử nhiễu tác động tại vòng thứ i.

- Li : tín hiệu nhiễu (mơ phỏng nhiễu ngồi), tác động theo đối tượng nhánh

Bi.Z : tín hiệu đặt của hệ thống, được biểu diễn dưới dạng một khâu động học.

Ngoài ra, trên sơ đồ cấu trúc hệ thống còn có các ký hiệu tên gọi của các tín

hiệu trung gian (khơng phải là khâu động học), như sau:

- Y : đại lượng điều khiển đầu ra chính của hệ thống.

- y1 ; đầu ra thuộc vòng ngồi cùng, trùng với đầu ra chính của hệ thống: y1Y.

- y2, y3, … : các đầu ra lấy tại đầu ra của đối tượng Oi thuộc tầng thứ i.

- M : tín hiệu tác động của bộ điều chỉnh thuộc vòng trong cùng (chữ M thay

cho  : dùng để ký hiệu vị trí của cơ cấu chấp hành hay độ mở của van điều

chỉnh).

Mỗi hệ thống đã cho có thể mô phỏng dựa theo sơ đồ cấu trúc chuẩn (hình

1), bằng cách chỉ nhập vào máy những khâu được chọn. Từ các khâu đã nhập,

CASCAD tự động hình thành hệ thống theo lơgíc cấu trúc thơng thường. Những

khâu có tên trong sơ đồ cấu trúc chuẩn nhưng khơng có dữ liệu nhập, thì là khâu

rỗng và bằng khơng trong q trình tính tốn. Dữ liệu của mỗi khâu được nhập vào

máy là các tham số của hàm truyền của khâu cho dưới một trong ba dạng sau:

- Binomial - dạng nhân tử nhị thức:

W ( s) 



e  Ts b0 (1  b1 s )(1  b2 s )...( 1  bm s )



(1  a1 s )(1  a 2 s )...( 1  a n s ) ,

sq



(1)



- Trinomial - dạng nhân tử tam thức:

W ( s) 



e  Ts b0 (1  b1 s  b2 s 2 )(1  b3 s  b4 s 2 )...



sq

(1  a1 s  a 2 s 2 )(1  a3 s  a 4 s 2 )...



bi 0i  m,



, a j 0j  n,



(2)



- Polynomial - dạng đa thức:

W ( s) 



e  Ts b0  b1 s  ...  bm s m



sq

1  b1 s  ...  bn s n



(3)



Trong các mơ hình trên, sử dụng nhất quán các ký hiệu:

- T : độ trễ vận tải (trễ tuyệt đối) của đối tượng.

- b0, b1, ..., bm : các hệ số của tử thức, trong đó b0 là hệ số truyền.a1, a2,

- ..., an : các hệ số của mẫu thức.

- q : bậc phi tĩnh (bậc tích phân), nếu q<0 thì nó phản ánh bậc vi phân của

khâu.

- m, n : bậc tử thức và bậc mẫu thức của hàm truyền.

- X={b0, b1,...,bm, a1,...an,T} : véctơ tham số của khâu.

Bộ ba (q, m, n) là các số nguyên, qui định cấu trúc của khâu, nhập vào theo

điều kiện:

5  q 5; m + n 15, m0, n0.

Khâu Vi có hàm truyền là Vi(s), kết hợp với khâu Oi có hàm truyền là Oi(s),

tạo thành ba loại đối tượng khác nhau tương ứng với ba cách thiết lập khâu V i. Nếu

khai báo:

- Vi là “Unstructure”, thì Oi là đối tượng bất định kiểu phi cấu trúc với

hàm truyền:

Oiv ( s ) Oi ( s )  Vi ( s )  i e j i



,



i[01] - bán kính bất định, i =[0 2] - fa bất định.

- Vi là “Parameter”, thì Oi là đối tượng bất định tham số, hàm truyền

~

x

Vi(s) sẽ có cấu trúc giống như của Oi(s) và mỗi tham số i của đối tượng biến thiên

theo công thức:



~x  x  (   0,5)v

i

i

i,

xi - tham số của Oi(s); [01] - số ngẫu nhiên; vi - tham số của Vi(s).

- Vi là “Normal”, thì Oi là đối tượng khơng đổi với hàm truyền:



Oin ( s) Oi ( s )  Vi ( s )



Các đặc tính tần số của hệ hở và hệ kín xác định trên cơ sở cơng thức tính

hàm truyền của hệ thống tương ứng với mỗi kênh, dựa trên các nguyên tắc truyền

tín hiệu và biến đổi sơ đồ cấu trúc thông thường.

4.1.2 Cấu trúc của chương trình

Bộ chương trình CASCAD được xây dựng với hàng trăm chương trình con

viết bằng ngơn ngữ TurboPascal. Các chương trình con nhóm thành 7 khối chức

năng lớn bao gồm:

(1) – Xử lý Số liệu thí

Nhập/xuất các số liệu thí nghiệm về đặc tính quá

nghiệm:

độ hoặc đặc tính tần số của các đối tượng điều chỉnh

(các khâu động học).

(2) – Tổng hợp cấu

Nhập/xuất các số liệu hàm truyền của các khâu,

trúc hệ thống:

xây dựng sơ đồ cấu trúc theo hệ thống đã định.

(3) – Tính tốn các

Tính các loại đặc tính tần số và các đặc tính thời

đặc tính:

gian của hệ thống

(4) – Xử lý đồ thị:



Vẽ các loại đặc tính tần số và các đặc tính thời

gian của hệ thống



(5) – Hàm mục tiêu:



Tính các hàm mục tiêu tối ưu hố hệ thống và mơ

hình đối tượng



(6) – Tối ưu hoá:



Thành lập bài toán tối ưu hoá tham số hệ thống và

giải bằng thuật toán tối ưu hoá “vượt khe”.



(7) – Điều khiển:



Điều khiển q trình tính tốn trên CASCAD



- Sau khi khởi động CASCAD, kích lênh “PROCESING” để nhập xuất

các số liệu thực nghiệm và xử lý để nhận được đặc tính quá độ hoặc đặc tính tần số

mong muốn của đối tượng. Sau đó, đối với mỗi đặc tính (quá độ hoặc tần số) nhận

được tiến hành bước mơ hình hố đối tượng điều chỉnh tương ứng. Kết quả nhận

được là mơ hình hàm truyền bất định của đối tượng đó. Hàm truyền bất định bao

gồm hai thành phần: hàm truyền cơ sở và thành phần bất định được lưu trong bộ



nhớ dưới tên Model và Umdel. Sau đó kích hoạt khối (2) để copy kết quả vào đối

tượng đã định theo lơgíc: Model  Oi và Umdel  Vi.

- Xử lý Nhập các phần tử (khâu), tức nhập các số liệu về hàm truyền

của chúng. Khi đó, khối (2) hoạt động. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống thay đổi tức

thời sau mỗi lần nhập xong một khâu nào đó. Tại đây, có thể thực hiện những sửa

đổi hàm truyền của các khâu, hủy bỏ hoặc copy nội dung sang khâu khác. Có thể

ghi các dữ liệu của hệ thống vào đĩa.

- Bước tiếp theo, có thể kích “GRAPHING” để chuyển sang của sổ:

tổng hợp cấu trúc các bộ điều chỉnh và các bộ khử, tối ưu hoá tham số hệ thống

hoặc, vẽ các đặc tính hệ thống để đánh giá chất lượng điều chỉnh.

Ngơn ngữ giao tiếp của CASCAD là tiếng việt và tiến anh. Để thực hiện các

thao tác cho phép sử dụng song song bàn phím và chuột.

Những chức năng cơ bản của phần mềm CASCAD.

-



Mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống.



-



Nhận dạng và mơ hình hố các đối tượng điều khiển và.



-



Tổng hợp cấu trúc và tối ưu hoá tham số của hệ thống.



4.1.3 Mơ hình hóa đối tượng trên CASCAD

a. Nhập số liệu ban đầu

Số liệu của hệ thống là tập hợp các số liệu về hàm truyền của các phần tử

(khâu) tồn tại trong hệ thống. Các số liệu này có thể được nhập từ bàn phím hoặc

gọi từ tệp dữ liệu đã ghi sẵn trên đĩa từ. Sau khi khởi động CASCAD ta click vào

prossing -> Data để, trong cửa sổ lớn của màn hình xuất hiện một khung viền như

hình dưới. Lúc này ta tiến hày nhập số liệu vào các ô.

b. Sửa các khâu và thay đổi cấu trúc hệ thống.



Sau khi đã có hệ thống, có thể tiến hành sửa đổi sơ đồ cấu trúc, thay đổi các

khâu, cất dữ liệu hệ thống vào đĩa, v,v... Các thao tác này thực hiện theo chỉ dẫn

của Menu chính và những chỉ dẫn tỉ mỉ xuất hiện kèm theo. Đơn giản bằng cách ta

click chuột vào đối tượng vào xuất hiện hình như sau.

- Rename: thay đổi tên đối tượng



- Invert : nghịch đảo hàm truyền ngược lại.

- Copy : gán dữ liệu hiện tại cho khâu khác.

- Function : vào thay đổi cấu trúc đối tượng.

Sau khi hiện bảng trên ta muốn thay đổi cấu trúc đơi tượng ta click vào

Function khi đó sẽ xuất hiện ra bảng lệnh sau.



- Mode



: chọn lại một trong các Mode-dạng hàm truyền: (1), (2), (3).



- Structure



: sửa cấu trúc, tức vào lại các trị số: (q, m, n).



- Parameters : cho lại các tham số theo thứ tự: b0, b1, ..., bm, a1, ..., an, .

- Empty



: xoá bỏ khâu.



- ?-Help (F1) : xem chỉ dẫn về cách biểu diễn hàm truyền.

Các số nguyên trong ngoặc là cấu trúc của O, theo tứ tự là: q= 0, m= 1, n=

Tiếp theo, sau dấu hai chấm lần lượt là các hệ số cùng tên trong tử thức và

mẫu thức của hàm truyền. Cuối cùng, “Tre” là độ trễ vận tải ( ) của đối tượng.

Theo ví dụ trên hình 6, hàm truyền của khâu được xác định là:

O ( s) 



b0 (1  b1 s )

(1  0.16s)

e  τs 

e  0.16s

(1  a1 s)(1  a 2 s)(1  a3 s)

(1  0.9s )(1  0.38s )(1  0.38s)

.



Chú ý, hệ số nào khơng có mặt thì có giá trị bằng 0.

c. Các câu lệnh sử dụng trong CASCAD.

CASCAD cho phép dựng các loại đường cong đặc tính tần số và đặc tính

thời gian của hệ thống và của mọi khâu. Các đặc tính tần số có thể là: “đặc tính

mềm” của hệ hở, dùng để kiểm tra dự trữ ổn định của hệ thống điều khiển nhiều

tầng, hoặc là đặc tính tần số của hệ thống theo các kênh khác nhau, hoặc đặc tính

tần số của khâu bất kỳ.

Các đặc tính thời gian của hệ thống cũng xét theo các kênh khác nhau với

các dạng tín hiệu vào điển hình, như xung bậc thang liên tiếp, xung đơn vị, xung

hình chữ nhật, sóng hình sin, sóng hình chữ nhật.



Đặc tính tần số hoặc đặc tính thời gian đều có thể dựng tương ứng đối với ba

trường hợp biến thiên bất định khác nhau: đặc tính cơ sở, đặc tính biến thiên tuỳ ý

và đặc tính xấu nhất. Để bao quát được khoảng rộng của dải tần số với số điểm vẽ

hạn chế (600 điểm), trong CASCAD ngầm định áp dụng qui luật phân bố các tần

số rời rạc theo qui luật cấp số nhân. Tuy nhiên, có thể chuyển sang qui luật phân bố

theo cấp số cộng và ngược lại.

Hai bên màn hình trong chế độ Graph (hình 7), có bốn thanh cơng cụ với

các ký tự lệnh bố trí trong các ơ ngăn cách. Đó là các thanh cơng cụ có tên là: “tráitrên”, “trái-dưới”, “phải-trên” và “phải-dưới”. Nếu kích chuột vào ký tự lệnh nào

đó hoặc ấn phím cùng tên, thì lập tức một thao tác đồ hoạ tương ứng sẽ được thực

hiện.

Hai thanh cơng cụ bên phải màn hình bố trí các ký tự lệnh xử lý đồ hoạ nói

chung. Ở phần đầu của thanh cơng cụ phải-trên bố trí 6 cặp ký tự lệnh dùng để thay

đổi hình thức trình bầy hệ trục toạ độ ba chiều. Mỗi trục tọa độ chỉ hiện khi độ dài

của nó khác khơng.

Các ký tự lệnh đầu tiên của thanh cơng cụ phải-trên có tác dụng sửa hệ tọa

độ như sau:

“N” - thay đổi tên của các trục toạ độ.

“C” - thay đổi mầu vẽ hệ trục toạ độ.

“P” - thay đổi kiểu trình bầy các vạch chia.

….

Bảy ô tiếp theo của thanh công cụ phải-trên, bố trí các ký tự lệnh sửa đổi

đường cong:

“+” - định vị toạ độ của điểm bất kỳ và kẻ các đường chiếu.

“S” - thay đổi tỷ lệ xích của các trục toạ độ.

“D” - tăng giảm mật độ (số) điểm của đường cong.

“H” - co/kéo (tăng/giảm số điểm) đầu đường cong ở phía giá trị thấp của

đối số.

“T” - co/kéo đi đường cong ở phía giá trị cao của đối số.

“~F” - sửa hình thức thể hiện điểm và nét vẽ đường cong.



Nhóm các ký tự nằm trong thanh công cụ phải-dưới dùng cho các xử lý tổng

thể:

“R” - rửa toàn bộ cửa sổ đồ hoạ, chỉ để lại hệ toạ độ với đường cong

đang vẽ.

“r” - tạo chiếc tẩy để sửa hình.

“/” - hốn vị giữa hai trục.

“~I” - gọi số liệu đường cong từ đĩa và đưa lên hệ toạ độ hịên tại.

“~W” - ghi số liệu của đường cong hiện tại ra đĩa với tên tệp tuỳ chọn.

Thanh cơng cụ trái-trên có hai đoạn, đoạn thứ nhất gồm 6 hàng ký tự lệnh,

trong đó:

“L” - thay đổi hằng số Laplace, có ý nghĩa như độ ổn định .

“m” - thay đổi chỉ số dao động gốc (m0), xuất hiện khi vẽ đặc tính mềm

của hệ hở.

Năm hàng ký tự tiếp theo chỉ hiện, khi hệ thống có ít nhất một phần tử bất

định:

“M”- đặt ý nghĩa “xấu nhất”: theo biên độ hay theo chỉ số dao động

mềm.

“W” - vẽ đặc tính xấu nhất.

“V” - vẽ đặc tính biến thiên tuỳ ý kiểu tham số (bất định có cấu trúc).

“U” - vẽ đặc tính biến thiên tuỳ ý kiểu vòng tròn (bất định phi cấu trúc).

“ ” - vẽ đặc tính cơ sở, tức đặc tính khi bỏ qua sự bất định của đối tượng.

Đoạn nửa dưới của thanh cơng cụ trái-trên bố trí các ký tự lệnh dành cho các

chức năng đặc biệt, bật-tắt thường xuyên, theo yêu cầu xử lý mỗi loại đặc tính khác

nhau.

Thật vậy, khi vẽ định thức mềm của hệ thống, thì ở nửa dưới của thanh cơng

cụ trái trên sẽ xuất hiện các ký tự lệnh như sau:

“^O” - vẽ “đặc tính mềm” của hệ thống với điểm cắt hở tại bộ điều

chỉnh Ri nào đó.



“~S” - vẽ đường cong Parabol P = Q 2-1 để kiểm tra độ dự trữ ổn định

của hệ thống.

“~M” - vẽ “đường biên mềm” trên mặt phẳng nghiệm.

Nếu vẽ đặc tính thời gian của khâu hay hệ thống, thì ở nửa dưới của thanh

cơng cụ trái trên sẽ xuất hiện các ký tự lệnh tương ứng:

“~T”



- vẽ đặc tính thời gian, khi tín hiệu vào là xung bậc thang liên



tiếp.

“~P” - vẽ đáp ứng đối với xung hình chữ nhật.

“~D” - đổi đáp ứng với xung đơn vị.

Ngoài ra, dấu “\” là ký tự lệnh dùng để chuyển từ đặc tính tần số sang đặc

tính thời gian tương ứng, và ngược lại, từ đặc tính thời gian trở lại đặc tính tần số.

Thanh cơng cụ trái-dưới dành để bố trí cố định các ký tự lệnh tác động

chuyển chủ thể mới của đường cong (gắn với cái gì ?), cụ thể là:

“^U” - vẽ đặc tính biên độ của hệ tầng.

“^G” - vẽ các đặc tính của hệ thống theo kênh điều khiển GY.

“^L” - vẽ đặc tính của hệ thống theo các kênh nhiễu LY.

“^N” - vẽ các đặc tính của hệ thống theo các kênh nhiễu NY,

Ngồi ra, còn một số ký tự lệnh bổ xung bố trí ở thanh ngang trên, gồm: Các ký tự

“~” và “^” là tương đương với các phím “Alt” và “Ctrl”. Ví dụ: kích “~O” bằng

chuột tương đương ấn đồng thời “Alt+O”, kích “^O” bằng chuột tương đương ấn

đồng thời “Ctrl+O”.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Oi : đối tượng điều khiển (thuộc tầng hay vòng thứ i).

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×