thực tập hệ thống điều khiển tự động báo cáo

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.64 MB, 125 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

THỰC TẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

BÁO CÁO

GVHD: Ths. Nguyễn Phong Lưu SVTH: Đặng Trần Văn Thông MSSV: 21151516

Tp. Hồ Chí Minh ngày 21 tháng 5 năm 2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

MỤC LỤC ... 2

CHƯƠNG 1 ... 9

BÀI LÀM: ... 12

1.3. Thực hiện các yêu cầu: ... 12

1.3.1. Thực hiện các yêu cầu ... 12

Hình 1.6. Kết quả cho ra hàm truyền hình 1.2 từ Matlab ... 15

1.3.2. Thực hiện các yêu cầu: ... 15

a. Biến đổi hàm truyền trên về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết. ... 15

Hình 1.7. Biến đổi hàm truyền hình 1.1 về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết ... 15

Hình 1.8. Biến đổi hàm truyền hình 1.2 về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết ... 16

b. Dùng các hàm trong matlab để thực hiện biến đổi trên ... 17

Hình 1.9. Dùng hàm trong matlab để biến đổi hàm truyền 1.1 thành PTTT ... 17

Hình 1.10. Kết quả biến đổi hàm truyền hình 1.1 thành PTTT bằng Matlab ... 18

Hình 1.11. Dùng hàm trong matlab để biến đổi hàm truyền hình 1.2 thành PTTT ... 18

Hình 1.12. Kết quả biến đổi hàm truyền hình 1.2 thành PTTT bằng Matlab ... 18

Hình 1.13. Kiểm chứng kết quả tính hình 1.2 ... 19

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Hình 1.14. Kết quả kiểm chứng tính hình 1.2 ... 19

1.3.3. Thực hiện các yêu cầu: ... 19

a. Hãy giải thích các hàm matlab trong q trình tính tốn trên. ... 19

b. Áp dụng các hàm trên để tính hàm truyền của hình 1.1 và hình 1.2 ... 20

Hình 1.15. Áp dụng các hàm từ ví dụ 1.3.3 để tính hàm truyền của hình 1.1 ... 20

Hình 1.16. Kết quả áp dụng hàm để tính hàm truyền của hình 1.1 ... 21

Hình 1.17. Áp dụng các hàm từ ví dụ 1.3.3 để tính hàm truyền của hình 1.2 ... 21

Hình 1.18. Kết quả áp dụng hàm để tính hàm truyền của hình 1.2 ... 22

1.4. Trả lời câu hỏi mở ... 22

CHƯƠNG 2 + 3 ... 23

Bài báo cáo số 2: ... 23

Bài báo cáo số 3: ... 24

BÀI LÀM: ... 26

CHƯƠNG 2 ... 26

2.1.3. Thực hiện các yêu cầu ... 26

a. Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Bode biên độ và pha của hệ hở trong khoảng tần số (0.1, 100) ... 26

b. Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ. ... 26

c. Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích ... 27

d. Hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào là hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0÷10s để minh họa kết luận ở câu c. ... 27

e. Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a→d ... 28

2.2.3. Thực hiện các yêu cầu: ... 29

2.2.3.1. ... 29

2.2.3.2. Hãy xét tính ổn định của hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vịng hở là: ... 32

a. Hệ hồi tiếp âm 1 ... 32

b. Hệ hồi tiếp âm 2 ... 32

2.3.3. Thực hiện yêu cầu ... 33

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

a. Hãy vẽ quĩ đạo nghiệm số (QĐNS) của hệ thống. Dựa vào QĐNS

tìm Kgh của hệ, chỉ rõ giá trị này trên hình. ... 33

3.3. Thực hiện các yêu cầu: ... 39

a. Với giá trị Kgh đã tìm được ở trên hãy vẽ đáp ứng quá độ với đầu vào là hàm nấc đơn vị. Kiểm chứng lại ngõ ra có dao động khơng? 39b. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 d bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s. Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống. Kiểm chứng lại hệ thống có σmax% = 25% không? ... 39

c. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 e bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s. Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống. Kiểm chứng lại hệ thống có txl = 4s khơng? ... 40

d. Vẽ hai đáp ứng quá độ của câu b và c trên cùng một hình vẽ. Chú thích trên hình vẽ đáp ứng nào tương ứng với K đó. ... 41

3.4. Trả lời các câu hỏi mở ... 42

CHƯƠNG 4 ... 44

BÀI LÀM ... 49

4.3. Thực hiện yêu cầu ... 49

4.3.1. Khảo sát mơ hình điều khiển nhiệt độ ... 49

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

a. Hãy xác định hàm truyền gần đúng của lò nhiệt ... 49

b. Dùng Simulink xây dựng mơ hình điều khiển vịng hở lị nhiệt như Hình 4.6 ... 49

c. Hãy thiết kế bộ điều khiển PID cho lò nhiệt dùng phương pháp Zeigler-Nichols ... 50

d. Xây dựng mơ hình điều khiển nhiệt độ như Hình 4.7 ... 51

d.1. Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển P (k I = 0, k D = 0) ... 51

d.2. Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển PI (k p = 0.024, kD = 0) ... 53

d.3. Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển PD (k p = 0.024, kI = 0) ... 55

d.4. Nhận xét ảnh hưởng của các khâu P, I, D đến chất lượng của hệ thống ... 58

4.3.2. Khảo sát mơ hình điều khiển tốc độ động cơ ... 58

a. Tìm hệ phương trình biến trạng thái mô tả hệ với hai biến trạng thái x1=i và x2=ω ... 58

b. Từ hệ phương trình tìm được ở câu a tìm hàm truyền mơ tả động cơ với tín hiệu vào là điện áp cung cấp và tín hiệu ra là tốc độ quay của động cơ (𝜔) với giả thiết bỏ qua momen tải (chạy không tải) ... 60

c. Từ hàm truyền tìm được ở câu b, hãy thiết kế bộ điều khiển PI theo tiêu chuẩn modun tối ưu. ... 60

d. Xây dựng mơ hình điều khiển tốc độ động cơ như sau: (Xem link 1 và 2 trong phần tham khảo) ... 61

d.1. Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển P (k I = 0, k D = 0)61d.2. Thực hiện khảo sát hệ thống với bộ điều khiển PI ( k p = 33.323, k D = 0 ) ... 63

Nhận xét: ... 65

4.4 Bài tập ... 65

Hình 4.31. Sơ đồ mơ phỏng động cơ dùng phương trình trạng thái ... 65

Hình 4.32. Phương trình trạng thái của động cơ ... 66

Hình 4.33. Đáp ứng ngõ ra của động cơ với bộ điều khiển PI ... 67

Hình 4.34. Sai số ngõ ra của động cơ với bộ điều khiển PI ... 67

Hình 4.35. Tín hiệu điều khiển của động cơ với bộ điều khiển PI ... 67

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 4.36. Đáp ứng ngõ ra của động cơ với bộ điều khiển P ( Kp = 0,

Hình 4.42. Hàm truyền của động cơ có momen tải ... 73

Hình 4.43. Sơ đồ mơ phỏng động cơ có momen tải ... 73

Hình 4.44. Đáp ứng ngõ ra của động cơ với bộ điều khiển PI ... 73

Hình 4.45. Sai số ngõ ra của động cơ với bộ điều khiển PI ... 74

Hình 4.46. Tín hiệu điều khiển của động cơ với bộ điều khiển PI ... 74

Hình 4.47. Mơ phỏng bằng matlab Simulink cho hàm truyền mô tả bởi hai khâu qn tính ... 74

Hình 4.48. Đặc tính của lị nhiệt ... 75

Hình 4.49. Sơ mơ phỏng lị nhiệt 2 khâu qn tính ... 75

Hình 4.50. Đáp ứng ngõ ra của lò nhiệt với bộ điều khiển PID ... 76

Hình 4.51. Sai số ngõ ra của lị nhiệt với bộ điều khiển PID ... 76

Hình 4.52. Tín hiệu điều khiển của lò nhiệt với bộ điều khiển PID ... 76

Hình 4.53. Đáp ứng ngõ ra của lị nhiệt ... 77

CHƯƠNG 5 ... 78

BÀI LÀM ... 80

5.4. Thực hiện yêu cầu ... 80

5.4.4. Khảo sát bộ điều khiển PID ... 81

5.4.4.1 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0, và thay đổi Kp ... 81

Hình 5.1. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Ki=Kd=0, Kp thay đổi... 82

Hình 5.2. Tín hiệu điều khiển động cơ DC Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 82

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

5.4.4.2. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Kd=0 và thay

đổi Ki ... 84

Hình 5.3 Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Kp=4, Kd=0, Ki thay đổi... 85

Hình 5.4. Tín hiệu điều khiển động cơ DC hệ thống Kp=4, Kd=0, Ki thay đổi ... 85

5.4.4.3. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=4, Ki=0.2 và thay đổi Kd ... 86

Hình 5.5. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Kp=4, Ki=0.2, Kd thay đổi ... 88

Hình 5.6. Tín hiệu điều khiển động cơ DC hệ thống Kp=4, Ki=0.2, Kd thay đổi ... 88

5.4.5. Thiết kế bộ điều khiển PID ... 89

6.4. Thực hiện yêu cầu ... 98

6.4.4. Khảo sát bộ điều khiển PID ... 99

6.4.4.1 Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0, và thay đổi Kp ... 99

Hình 6.1. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Ki=Kd=0, Kp thay đổi... 99

Hình 6.2. Tín hiệu điều khiển động cơ DC Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 100

6.4.4.2. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=2, Kd=0 và thay đổi Ki ... 101

Hình 6.3 Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Kp=2, Kd=0 và thay đổi Ki .... 101

Hình 6.4. Tín hiệu điều khiển động cơ DC hệ thống Kp=2, Kd=0 và thay đổi Ki ... 102

6.4.4.3. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Ki=0, Kd=0 và thay đổi Kp ... 103

Hình 6.5. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Ki=Kd=0, Kp thay đổi... 103

Hình 6.6. Tín hiệu điều khiển động cơ DC Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 104

6.4.4.4. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=0.4, Kd=0 và thay đổi Ki ... 105

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hình 6.7. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Kp=0.4, Kd=0 và thay đổi Ki

Hình 6.9. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Ki=Kd=0, Kp thay đổi... 107

Hình 6.10. Tín hiệu điều khiển động cơ DC Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 108

6.4.4.6. Khảo sát đáp ứng ngõ ra của hệ thống với Kp=10, Kd=0 và thay đổi Ki ... 108

Hình 6.11. Đáp ứng ngõ ra của hệ thống Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 109

Hình 6.12. Tín hiệu điều khiển động cơ DC Ki=Kd=0, Kp thay đổi ... 110

6.4.5. Thiết kế bộ điều khiển PID ... 110

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

CHƯƠNG 1

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

BÀI LÀM:

1.3. Thực hiện các yêu cầu:

1.3.1. Thực hiện các u cầu a. Tính tốn bằng lí thuyết

Hình 1.1. Tính hàm truyền bằng lý thuyết hình 1.1

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hình 1.2. Tính hàm truyền bằng lý thuyết hình 1.2

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

b. Sử dụng các hàm trong Matlab

Hình 1.3. Tính hàm truyền hình 1.1 bằng cách sử dụng Matlab

Hình 1.4. Kết quả cho ra hàm truyền hình 1.1 từ Matlab

Hình 1.5. Tính hàm truyền hình 1.3 bằng cách sử dụng Matlab

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 1.6. Kết quả cho ra hàm truyền hình 1.2 từ Matlab

1.3.2. Thực hiện các yêu cầu:

a. Biến đổi hàm truyền trên về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết. Hình 1.7. Biến đổi hàm truyền hình 1.1 về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1.8. Biến đổi hàm truyền hình 1.2 về hệ phương trình biến trạng thái bằng lý thuyết

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

b. Dùng các hàm trong matlab để thực hiện biến đổi trên

Hình 1.9. Dùng hàm trong matlab để biến đổi hàm truyền 1.1 thành PTTT

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 1.10. Kết quả biến đổi hàm truyền hình 1.1 thành PTTT bằng Matlab

Nhận xét: Kết quả PTTT của Matlab giống với kết quả tính bằng lý thuyết cho hình 1.1

Hình 1.11. Dùng hàm trong matlab để biến đổi hàm truyền hình 1.2 thành PTTT

Hình 1.12. Kết quả biến đổi hàm truyền hình 1.2 thành PTTT bằng Matlab

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Nhận xét: Kết quả PTTT của Matlab không ggiống với kết quả tính bằng lý thuyết cho hình 1.2 (bị ngược)

- Kiểm chứng lại kết quả tính lí thuyết bằng Matlab:

Hình 1.13. Kiểm chứng kết quả tính hình 1.2

- Kết quả kiểm chứng:

Hình 1.14. Kết quả kiểm chứng tính hình 1.2

Nhận xét: Vậy kết quả tính bằng lý thuyết cho hình 1.2 là đúng

1.3.3. Thực hiện các yêu cầu:

a. Hãy giải thích các hàm matlab trong q trình tính tốn trên.

- Cú pháp G=tf (TS, MS): tạo ra hệ thống có hàm truyền G có tử số là đa thức tử số và mẫu số là đa thức MS

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

- Cú pháp T1=append (G1, G2, G3, H1, R1): Kết hợp các phần tử đầu vào G1,G2,G3,H1,R1 (các phần tử có thể là mảng hoặc chuỗi )

- Cú pháp inputs = 5: Chỉ định phần tử thứ 5 là đầu vào - Cú pháp outputs = 2: Chỉ định phần tử thứ 2 là đầu ra

- Cú pháp Ts=connect (T1, Q, inputs, outputs): Lệnh kết nối các thành phần sơ đồ khối bằng cách khớp các tín hiệu đầu (inputs) vào và đầu ra (outputs) được chỉ định.

- Cú pháp T=tf(Ts): Tạo ra hệ thống mô tả bởi hàm truyền: lệnh tf (transfer function)- Cú pháp G=minreal(G): triệt tiêu các thành phần giống nhau ở tử số và mẫu số

để được dạng hàm truyền tối giản

- Cú pháp G=tf(HPT): Biến đổi mơ tả tốn học từ dạng hệ phương trình trạng thái về dạng hàm truyền: lệnh tf (transfer function).

- Cú pháp HPT=ss(HT): Biến đổi mơ tả tốn học từ dạng hàm truyền về dạng hệ phương trình biến trạng thái: lệnh ss (state space);

b. Áp dụng các hàm trên để tính hàm truyền của hình 1.1 và hình 1.2 Hình 1.15. Áp dụng các hàm từ ví dụ 1.3.3 để tính hàm truyền của hình 1.1

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.16. Kết quả áp dụng hàm để tính hàm truyền của hình 1.1

Hình 1.17. Áp dụng các hàm từ ví dụ 1.3.3 để tính hàm truyền của hình 1.2

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Hình 1.18. Kết quả áp dụng hàm để tính hàm truyền của hình 1.2

1.4. Trả lời câu hỏi mở

a. Tại sao phải đơn giản hàm truyền của hệ thống?

- Tăng tính ổn định, cải thiện đáp ứng và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu lên chất lượng của hệ thống.

b. Khi chuyển đổi phương trình vi phân hay phương trình biến trạng thái về hàm truyển thì điều kiện nào là cần thiết?

- Điều kiện đầu vào bằng 0, nghiên cứu hệ thống trong miền tần số và chỉ áp dụng cho các hệ thống tuyến tính bất biến

- Bậc của ngõ ra phải lớn hơn hoặc bằng bậc của ngõ vào c. Ý nghĩa của việc mô tả mô hình của hệ thống là gì?

- Để giúp cho việc khảo khát hệ thống dễ dàng hơn, đặc biệt là việc khảo sát hệ thống dựa vào phương trình vi phân bậc cao và một số hệ thống phức tạp.

- Hiểu rõ hơn về hệ thống, thiết kế được bộ điều khiển và có thể mơ

phỏng hệ thống bằng các phần mềm để kiểm chứng các thuật toán điều khiển trước khi áp dụng vào thực tế.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

CHƯƠNG 2 + 3

Bài báo cáo số 2:

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Bài báo cáo số 3:

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

BÀI LÀM: CHƯƠNG 2

2.1.3. Thực hiện các yêu cầu

a. Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Bode biên độ và pha của hệ hở trong khoảng tần số (0.1, 100)

Hình 1.1. Khai báo hàm

Hình 1.2. Kết quả biểu đồ bode biên độ và bode pha

trữ.

Hình 1.3. Xác định tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Tần số cắt biên: ωc = 0.455 rad/s Độ dự trữ biên: Gm = 24.8 dB Tần số cắt pha: ω-π = 4.65 rad/s

Độ dự trữ pha: ΦM = 180 + (-76.7) = 103.3 deg

c. Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích

Theo tiêu chuẩn Bode: “Sau khi xác định được độ dự trữ biên độ GM và độ dự trữ pha PM của hệ hở ta có thể xét ổn định hệ kín như sau: Hệ kín ổn định nếu hệ hở có độ dự trữ biên và độ dự trữ pha đều dương. (Hệ kín ổn định hệ hở có GM>0 dB và PM>0°)”. ⇔Độ dự trữ biên Gm = 24.8dB > 0, Độ dự trữ pha Pm = 103deg > 0. Do đó hệ kín ổn định theo tiêu chuẩn Bode.

d. Hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào là hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0÷10s để minh họa kết luận ở câu c.

Hình 1.4. Khai báo hàm

Hình 1.5. Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống với đầu vào là hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0÷10s

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

e. Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a→d

Hình 1.6. Khai báo hàm

Hình 1.7. Xác định tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ

Tần số cắt biên: ωc = 6.73rad/s Độ dự trữ biên: Gm = -7.25 dB Tần số cắt pha: ω-π = 4.65 rad/s

Độ dự trữ pha: ΦM = 180 + (-203) = -23 deg * Xét tính ổn định của hệ, giải thích:

Hệ thống bất ổn định vì độ dự trữ biên và độ dự trữ pha của biểu đồ bode mô tả hệ thống đều âm. (Gm=-7.27<0; Pm=-23.4<0)

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 1.8. Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống với đầu vào là hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0÷10s

Nhận xét: hệ thống khơng ổn đinh với tiêu chuẩn bode (Gm=-7.27<0; Pm=-23.4<0)

2.2.3. Thực hiện các yêu cầu:

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

b. Dựa vào biểu đồ Nyquist tìm pha dự trữ, biên dự trữ (theo dB). So sánh với kết quả ở câu 2.1.2.

Hình 1.11. Vẽ biểu đồ Nyquist tìm pha, biên dự trữ

Tại điểm y = 0, x= -0.0572 => Biên dự trữ = GM = 1 / 0.0572 = 17.48 (dB) Tại điểm y = -1, x= 0.263:

c. Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích

G ổn định vì xét mẫu bằng 0 có 3 nghiệm đều nằm bên trái mặt phẳng phức

d. Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a→c

Hình 1.12. Khai báo hàm

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 1.13. Vẽ biểu đồ Nyquist của hệ thống

Hình 1.14. Vẽ biểu đồ Nyquist tìm pha, biên dự trữ

Tại điểm y = 0, x= -2.29 => Biên dự trữ = GM = 1 / 2.29 = 0.44 (dB) Tại điểm y = -1, x= -3.48:

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

2.2.3.2. Hãy xét tính ổn định của hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vịng hở là:

a. Hệ hồi tiếp âm 1

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Hình 1.18. Vẽ biểu đồ Nyquist hệ 2

Nhận xét: hàm truyền vịng hở có 1 cực nằm bên trái mặt phẳng phức và 2 cực ở zero. Biểu đồ Nyquist bao điểm A(-1+j0).

Kết luận: hệ không ổn định

2.3.3. Thực hiện yêu cầu

a. Hãy vẽ quĩ đạo nghiệm số (QĐNS) của hệ thống. Dựa vào QĐNS tìm Kgh của hệ, chỉ rõ giá trị này trên hình.

Hình 1.19. Khai báo hàm

Hình 1.20. Xác định Kgh trên quỹ đạo nghiệm số

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

d. Tìm K để hệ thống có độ vọt lố σmax% = 25%

Hình 1.23. Xác định Kgh khi độ vọt lố σmax% = 25%

Để hệ thống có độ vọt lố σmax% = 25% thì K=43.6

e. Tìm K để hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s

Hình 1.24. Xác định Kgh khi thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s

Để hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s thì K=52.8

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

e. Tìm K để hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s

Hình 1.30. Xác định Kgh khi thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s

Để hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl = 4s thì K=19.2

2.5. Trả lời câu hỏi mở

1. Chúng ta phải khảo sát chất lượng của hệ thống vì chất lượng của hệ thống ảnh hưởng đến hiệu suất, độ tin cậy, an tồn và chi phí của hệ thống. Chất lượng của hệ thống có thể được đánh giá bằng các tiêu chí như độ ổn định, độ chính xác, độ nhạy, độ nhanh, độ trễ, độ rung, độ bền, độ linh hoạt và độ thích ứng.

2. Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tín hiệu ngõ vào là hàm nấc

với m > n. Những hệ thống này có loại hệ thống là m - n.

3. Những hệ thống nào có sai số xác lập bằng 0 với tín hiệu ngõ vào là hàm ramp

với m > n + 1. Những hệ thống này có loại hệ thống là m - n - 1.

4. Khi hệ thống có cặp cực quyết định nằm ở trực thực của quỹ đạo nghiệm số,

đáp ứng của hệ thống sẽ có dạng hàm mũ. Nếu cặp cực quyết định là âm, đáp ứng của hệ thống sẽ hội tụ về giá trị cân bằng. Nếu cặp cực quyết định là dương, đáp ứng của hệ thống sẽ phân kỳ về vô cùng.

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

5. Khi hệ thống có cặp cực quyết định nằm ở trực ảo của quỹ đạo nghiệm số, đáp

ứng của hệ thống sẽ có dạng dao động. Nếu cặp cực quyết định có phần thực

âm, đáp ứng của hệ thống sẽ dao động giảm dần về giá trị cân bằng. Nếu cặp

cực quyết định có phần thực dương, đáp ứng của hệ thống sẽ dao động tăng

dần về vơ cùng. Nếu cặp cực quyết định có phần thực bằng 0, đáp ứng của hệ

thống sẽ dao động không giảm dần với biên độ không đổi.

CHƯƠNG 3

3.3. Thực hiện các yêu cầu:

a. Với giá trị Kgh đã tìm được ở trên hãy vẽ đáp ứng quá độ với đầu vào là hàm nấc đơn vị. Kiểm chứng lại ngõ ra có dao động khơng?

Nhận xét: Hệ thống ổn định, ngõ ra có dao động với hệ số tắt dần =0.0466

b. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 d bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s. Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống. Kiểm chứng lại hệ thống có σmax% = 25% khơng?

Hình 3.4: Khai báo hàm

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Hình 3.5: Đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị và K=43.6

Từ đồ thị ta có: Sai số xác lập: 0.084 Thời gian xác lập: 3.13s Độ vọt lố: 21.8%

Nhận xét: Độ vọt lố lúc này khơng cịn bằng 25%

c. Với giá trị K đã tìm được ở câu 3.3 e bài thí nghiệm số 2, hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian từ 0÷5s. Tìm độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống. Kiểm chứng lại hệ thống có txl = 4s khơng?

Hình 3.6: Khai báo hàm

</div>

thực tập hệ thống điều khiển tự động báo cáo

<b>THỰC TẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG </b>

<b>BÁO CÁO </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về