Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Ứng dụng: Vẽ đồ thị quỹ đạo nghiệm số của hàm truyền với K1=0 và tìm K2 để hệ ổn định

Ứng dụng: Vẽ đồ thị quỹ đạo nghiệm số của hàm truyền với K1=0 và tìm K2 để hệ ổn định

Tải bản đầy đủ - 0trang

1

s

Continuous-time transfer function.

Gho =

-s^3 + 8 s^2 - 26.67 s + 35.56

----------------------------------------------s^5 + 8.2 s^4 + 28.27 s^3 + 40.89 s^2 + 7.111 s

Continuous-time transfer function.

>> Gkin= feedback(Gho, 1)

>>Gkin =

-s^3 + 8 s^2 - 26.67 s + 35.56

------------------------------------------------------s^5 + 8.2 s^4 + 27.27 s^3 + 48.89 s^2 - 19.56 s + 35.56

>> rlocus(Gho)

>> grid on



Phạm Duy Thái



Page 11



Hình 2.3.Quỹ đạo nghiệm số của hệ

Từ đồ thị ta xác đinh đươc giao điểm giữa quỹ đạo nghiệm và trục ảo để tìm Kgh

-Gain: 0.136

(hệ số tỷ lệ K tại vị trí nhấp chuột -giá trị K cần

tìm)

- Pole : -0.00213+0.343i

(cực của hệ thống vòng kín tương ứng với giá

trị K )

- Dampling:0.0062

(hệ số tắt dần)

-Overshoot: 98.1

(độ quá điều chỉnh)

-Frequency :0.343

(tần số dao động tự nhiên)



Phạm Duy Thái



Page 12



Hình 2.4 Phóng to của quỹ đạo nghiệm số



-Trên quỹ đạo nghiệm số ta xác đinh được Kgh=0.136

-Khi đó 0< K2 <0.136 thì hệ ổn định.



Phạm Duy Thái



Page 13



CHƯƠNG III. BỘ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO SMITH



I: ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO SMITH(BỘ ĐIỀU KHIỂN VƯỢT TRƯỚC)



Phương pháp cân bằng mơ hình nói riêng và phương pháp thiết kế bộ

điều khiển theo một tiêu chuẩn nào đó nói chung đều có giả thiết rằng đối

tượng khơng có thành phần trễ e−τs. Trong khi ở các phương pháp sử dụng bộ

PID trực tiếp (xác định tham số PID theo Ziegler – Nichols hay tổng Kuhn…)

hay thiết kế theo tối ưu độ lớn, ta có thể thay xấp xỉ thành phần trễ đó bằng

khâu qn tính bậc cao hoặc theo cơng thức Pade thì phương pháp tối ưu đối

xứng hoặc cân bằng mơ hình là khơng thể được. Nó thường đưa đến hàm

truyền đạt đối tượng có bậc q cao làm cho mơ hình xấp xỉ có sai lệch góc

pha lớn hoặc dẫn đến trường hợp khơng tích hợp được bộ điều khiển do vi

phạm tính nhân quả.

Để vẫn sử dụng được các phương pháp thiết kế đã giới thiệu cho các đối

tượng có thành phần trễ , Smith đã đưa ra nguyên tắc dự báo (Smith –

predictor) khá đơn giản nhưng có một ý nghĩa thực dụng lớn



Hình 3.1. Sơ đồ điều khiển hệ thống điều khiển đối tượng có trễ

Phạm Duy Thái



Page 14



Hình 3.2. Sơ đồ thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng có trễ theo đề nghị của

Smith



Hình 3.3. Cấu trúc hệ thống điều khiển đối tượng có trễ cùng bộ điều khiển dự

báo Smith

Nguyên tắc dự báo Smith như sau:

Để thiết kế bộ điều khiển GR(s) cho đối tượng GS(s)=S(s) như hình 3.1,

Smith đề nghị thiết kế bộ điều khiển R(s) riêng cho thành phần đối tượng S(s)

khơng có thành phần trễ như hình 3.2. Việc thiết kế R(s) thực hiện đơn giản

theo các phương pháp phổ thơng.

Hàm truyền hệ kín G(s) ở hình 3.1 có dạng:

Phạm Duy Thái



Page 15



(1)

Hàm truyền hệ kín G(s) ở hình 3.2 có dạng:

(2)

Cân bằng hàm truyền hệ kín của hai hệ thống vòng kín ở (1) và (2) ta

có:

=



(3)



Biến đổi (3) ta thu được mối quan hệ giữa R(s) đã tìm được và GR(s).

(4)

Mối quan hệ (4) được thể hiện trong hình 3.3. Như vậy cơng việc thiết

kế bộ điều khiển dự báo Smith cho đối tượng có trễ GS(s)= (s) sẽ gồm các

bước sau:

- Thiết kế bộ điều khiển R(s) cho riêng phần S(s) của đối tượng theo

các phương pháp đã biết.

- Xây dựng bộ điều khiển với cấu trúc trong hình 3.3

Chú ý rằng do bộ điều khiển tìm được có chứa mơ hình đối tượng ở

mạch hồi tiếp nên nó khá nhạy cảm với sai lệch mơ hình đối tượng. Bởi vậy

u cầu sử dụng được một cách có hiệu quả phương pháp dự báo Smith là

hàm truyền đạt của đối tượng phải biết chính xác.



II.Ứng dụng:

*Chọn bộ điều khiển vượt trước và so sánh đầu ra h(t)



Tính tốn bộ điều khiển vượt trước:

-Áp dụng cơng thức ta có bộ điều khiển vượt trước:

Phạm Duy Thái



Page 16



Thay số ta có hàm truyền của bộ điều khiển vượt trước

Hình 3.4. Hệ thơng thiết kế bộ điều khiển smith (vượt trước) cho hàm truyền

trên simulink



Thực hiện trên matlab:

%%hàm phần d

>>s=tf('s');

>> Gc=exp(-1.5*s);

>> Gtre=pade(Gc,3);

>>Gs=tf(5,[5 1])

>> Gct=(1+s*5)*0.5/(5*s*5*(1+0.5*(1-Gtre)/(5*s)))

>>Gho=Gs*Gtre*Gct;

>>Gd=feedback(Gho,1);

%%hàm phần b

>>sys= exp(-1.5*s);

Phạm Duy Thái



Page 17



>>Gtre= pade(sys,3)

>>Gdt= tf(5, [5 1])*Gtre;

>>K1= 0.1;

>>K2= 0.04;

>>Gpi= tf([K1 K2], [1 0]);

>>Gho= Gpi*Gdt;

>>Gb= feedback(Gho, 1);

>>step(Gd)

>>hold on

>>step(Gb)

>>legend('do thi phan d','do thi phan b');



Phạm Duy Thái



Page 18



Hình 3.5: Đồ thị step của hàm Gd và Gb



Nhận xét:

Đồ thị Gb :

+ Hệ thống ổn định.

+ Độ quá điều chỉnh : 9.57%

+ Thời gian quá độ : 26.8 s



Đồ thị Gd:

+ Hệ thống ổn định.

+ Độ quá điều chỉnh : 0%

+ Thời gian quá độ : 40.5583 s



Phạm Duy Thái



Page 19



CHƯƠNG IV. TỔNG KẾT VÀ NHẬN XÉT



Chương 1 : Từ các dữ kiện ở đề bài đã cho, ta tính tốn được các thông số cơ

bản và xác định được hàm truyền của các khâu cũng như xác định và sơ đồ

cấu trúc của hệ thống.

Chương 2: Dựa vào các tiêu chẩn xét tính ổn định của hệ thống : Bode ; và các

phương pháp xét tính ổn định như : quỹ đạo nghiệm số .Ngồi ra còn các tiêu chẩn

xét tính ổn định của hệ thống khác như : Routh ; Hurwitz ; Mikhailov ; Nyquist;

điểm cực ( Pole ) và điểm khơng ( Zero ) để đánh giá tính ổn định của hệ thống

Chương 3 :Tìm hiểu và đánh giá bộ điều khiển Smith (bộ điều khiển vượt

trước)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lý thuyết điều khiển tự động - Phạm Công Ngô - Nhà xuất bản Khoa học và

Kỹ thuật.

2. Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Văn Hoà - Nhà xuất bản Khoa

học và Kỹ thuật.

3. Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà ( chủ biên ) - Huỳnh

Thái Hoàng - Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.

4. Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động - Phạm Thị Hương Sen - Lê

Thị Vân Anh. -Trường Đại học Điện Lực.



Phạm Duy Thái



Page 20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Ứng dụng: Vẽ đồ thị quỹ đạo nghiệm số của hàm truyền với K1=0 và tìm K2 để hệ ổn định

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×