Bài giảng Chương 1: Vai trò của điều khiển

Hệ thống điều khiển là một nhóm các phần tử được liên kết lại với nhau nhằm duy trì một kết quả mong muốn bằng cách tác động vào giá trị của một biến nào đó trong hệ thống. Nhằm giúp các bạn nắm bắt được nội dung và vai trò của hệ thống điều khiển, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng chương 1 "Vai trò của điều khiển". Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 1: Vai trò của điều khiển Chương 1 Vai trò của điều khiển  C.B. Pham 1-1 Khái niệm và nguyên lý cơ bản Denis Papin’s water float regulator Wall’s fly-ball governor  C.B. Pham 1-2 1. Các khái niệm cơ bản Hệ thống điều khiển là một nhóm các phần tử được liên kết lại với nhau nhằm duy trì một kết quả mong muốn bằng cách tác động vào giá trị của một biến nào đó trong hệ thống. Inlet Outlet  C.B. Pham 1-3 Sơ đồ khối và hàm truyền đạt Sơ đồ khối Mỗi phần tử trong hê thống nhận một tín vào từ một số bộ phận của hệ thống điều khiển và tạo nên một tín hiệu ra đưa vào những phần tử khác.  C.B. Pham 1-4 Sơ đồ khối và hàm truyền đạt  C.B. Pham 1-5 Sơ đồ khối và hàm truyền đạt Hàm truyền đạt - là mối quan hệ toán học giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra của phần tử: y(t) TF  x(t)  C.B. Pham 1-6 Hệ thống điều khiển vòng hở Hệ thống điều khiển vòng hở: hệ thống mà trong đó tín hiệu điều khiển không có phụ thuộc vào bất kỳ tín hiệu nào từ quá trình.  C.B. Pham 1-7 Hệ thống điều khiển vòng hở Thí dụ: hệ thống điều khiển vị trí anten - Vị trí ban đầu: 00 - Vị trí mong muốn: 300 - Động cơ: 10/giây (ở điện áp định mức) Để thực hiện chuyển động mong muốn, bộ điều khiển xuất ra một xung tín hiệu trong 30 giây. Nếu động cơ làm việc chính xác, vị trí anten sẽ dừng chính xác ở 300.  C.B. Pham 1-8 Hệ thống điều khiển vòng hở Thí dụ: xét hệ thống hở Xác định tốc độ của vật khi động cơ được cấp 12 V: Velocity = 0.05 * 0.5 * 100 * 12 = 30 m/min  C.B. Pham 1-9 Hệ thống điều khiển vòng kín Hệ thống điều khiển vòng kín: hệ thống mà tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào sự sai lệch giữa tín hiệu mong muốn và tín hiệu phản hồi.  C.B. Pham 1-10 Hệ thống điều khiển vòng kín Thí dụ: hệ thống điều khiển vị trí anten - Vị trí ban đầu: 00 - Vị trí mong muốn: 300 ( xd) - Động cơ: 10 /sec (ở điện áp định mức vs) - Cảm biến góc: 10V / 3600 ( xa)  C.B. Pham 1-11 Hệ thống điều khiển vòng kín Tín hiệu điều khiển vc được xác định tùy theo cơ chế điều khiển: vs xa  xd vc = nếu 0 xa  xd vc = C(xd xa) Vị trí anten được điều khiển chính xác hơn bất chấp độ ổn định của động cơ cũng như độ chính xác của bộ truyền cơ khí.  C.B. Pham 1-12 Hệ thống điều khiển vòng kín Error Control Manipulated Set signal signal variable Controlled point variable Controller Actuator Process + _ Measured variable Sensor • Đo lường: đo giá trị thực của biến được điều khiển. • Ra quyết định: tính toán sai lệch và sử dụng giá trị sai lệch để thực hiện hành động điều khiển. • Tác động: sử dụng tín hiệu điều khiển để tác động một số biến điều khiển trong quá trình sao cho làm giảm giá trị sai lệch.  C.B. Pham 1-13 Hệ thống điều khiển vòng kín Thí dụ: xét sơ đồ một hệ thống kín điều khiển vị trí bàn máy Khảo sát sự chuyển động của bàn máy khi bàn máy dịch chuyển từ vị trí 0.4 m (ban đầu) sang bên phải ở vị trí 0.64  C.B. Giả sử thời gian lấy mẫu (phản hồi) là 0.1 giây. m.Pham 1-14 Hệ thống điều khiển vòng kín G1 = 2 G1 = 2.5 T (s) Vi (V) Vf (V) Ve (V) P (mm) Pos (mm) T (s) Vi (V) Vf (V) Ve (V) P (mm) Pos (mm) 2.5 2.5 0 0 400 2.5 2.5 0 0 400 0.0 4 2.5 1.5 0 400 0.0 4 2.5 1.5 0 400 0.1 4 2.5 1.5 2.250 402.250 0.1 4 2.5 1.5 2.813 402.813 0.2 4 2.514 1.486 2.229 404.479 0.2 4 2.518 1.482 2.779 405.592 0.3 4 2.528 1.472 2.208 406.687 0.3 4 2.535 1.465 2.747 408.339 0.4 4 2.542 1.458 2.187 408.874 0.4 4 2.552 1.448 2.715 411.054 0.5 4 2.555 1.445 2.167 411.041 0.5 4 2.569 1.431 2.683 413.737 : : : : : : : : : : : : 60.0 4 3.995 0.005 0.008 639.157 48.0 4 3.995 0.005 0.01 639.163  C.B. Pham 1-15 Hệ thống điều khiển: vòng hở vs. vòng kín Hệ thống điều khiển vòng hở Hệ thống điều khiển vòng kín - đơn ...