Bài giảng cơ sở tự động học, chương 3

Hệ tự điều khiển tuyến tính và phi tuyến tính III.2 Hệ thống có thong số thay đổi và không thay đổi theo thời gian III.3 Hệ điều khiển dữ liệu lien tục III.4 Hệ điều khiển dữ liệu gián đoạn III.5 Chỉnh cơ tự động Có nhiều cách phân loại hệ thống điều khiển. · Nếu dựa vào phương pháp phân tích , thiết kế thì chúùng gồm các loại tuyến tính, phi tuyến thay đổi theo thời gian (time varying ), không thay đổi theo thời gian (time invariant). · Nếu dựa vào loại tín hiệu trong hệ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng cơ sở tự động học, chương 3 Chương 3: CÁC LOẠI HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN TỰ ÐỘNG. III.1 Hệ tự điều khiển tuyến tính và phi tuyến tính III.2 Hệ thống có thong số thay đổi và không thay đổi theo thời gian III.3 Hệ điều khiển dữ liệu lien tục III.4 Hệ điều khiển dữ liệu gián đoạn III.5 Chỉnh cơ tự động Có nhiều cách phân loại hệ thống điều khiển. · Nếu dựa vào phương pháp phân tích , thiết kế thì chúùng gồmcác loại tuyến tính, phi tuyến thay đổi theo thời gian (time varying), không thay đổi theo thời gian (time invariant). · Nếu dựa vào loại tín hiệu trong hệ thống thì chúng gồm cácloại dữ liệu liên tục( continous – data), dữ liệu gián đoạn (discretedata), biến điệu và không biến điệu. · Nếu dựa vào loại của các thành phần của hệ thống , thìchúng gồm có các loại điện cơ , thủy lực, khí đôïng . Tùy vào mục đích chính của hệ mà người ta xếp loại chúngnhư kiểu nào . 1. Hệ tự điều khiển tuyến tính và phi tuyến. Nói một cách chặt chẽ, các hệ thống tuyến tính đều không cótrong thực tế . Vì mọi hệ thống vật lý đều phi tuyến. Hệ điều khiểnhồi tiếp tuyến tính chỉ là mô hình lý tưởng hóa để làm đơn giảnviệc phân tích và thiết kế. Khi độ lớn của tín hiệu của hệ được giới hạn trong một vùngmà ở đó các thành phần biểu lộ tính thẳng ( nghĩa là nguyên lýchồng chất áp dụng được ) thì hệ thống được xem là tuyến tính .Nhưng khi tín hiệu vượt quá vùng hoạt động tuyến tính, tùy vào sựnghiêm ngặt của tính phi tuyến, hệ thống sẽ không được xem làtuyến tính nữa. Thí dụ : các mạch khuếch đại được dùng trong hệđiều khiển thường bảo hòa khi tín hiệu đưa vào chúng trở nên quálớn. Từ trường của một motor thường có tính bảo hòa. Hiệu ứngphi tuyến thường gặp trong các hệ điều khiển là vùng chết (deadzone ) giữa các bánh răng ; tính phi tuyến của lò xo ; lực ma sát phituyến …. Với các hệ tuyến tính, có một sự phong phú về các kỹ thuậtgiải tích và đồ họa giúp cho việc thiết kế được dễ dàng. Còn trongcác hệ phi tuyến , một “liệu pháp”(treat ) toán học thường là rấtkhó. Và không có phương pháp tổng quát đểû có thể giải quyếtmột số lớn các hệ phi tuyến. 2. Hệ thống có thông số thay đổi và không thay đổi theo thờigian. Khi các thông số của một hệ điều khiển được giữ nguyênkhông thay đôûi trong suốt thời gian hoạt động của nó, thì hệ đượcgọi là hệ không thay đôûi theo thời gian ( time invariant). Trongthực tế , hầu hết các hệ thống vật lý đều chứa những thành phần cóthông số bị trôi, hay thay đôûi theo thời gian. Thí dụ : điện trở dâyquấn của một động cơ điện sẽ thay đổi khi t0 gia tăng. Thí dụ khác, hệ thống điều khiển đường đi của hỏa tiển, trong đókhối lượng của hỏa tiển giảm do sự tiêu thụ trên đường bay. Mặc dù một hệ có thông số thay đổi theo thời gian không phituyến thì vẫn là một hệ tuyến tính, nhưng sự phân tích và thiết kếloại hệ này thường là rất phức tạp so với các hệ tuyến tính cóthông số không thay đổi . 3. Hệ điều khiển dữ liệu liên tục . Một hệ điều khiển số liệu liên tục là một hệ trong đó các tínhiệu ở những thành phần khác của hệ là các hàm liên tục của biếnsố thời gian t. Trong các hệ điều khiển số liệu liên tục, các tín hiệu có thể làAC hoặc DC. Không giống trong định nghĩa tổng quát của AC vàDC dùng trong kỹ thuật điện, AC và DC của hệ điều khiển mang ýnghĩa chuyên biệt. Khi nói một hệ điều khiển AC, có nghĩa là cáctín hiệu trong đó được biến điệu bởi một kiểu biến điệu nào đó, vàkhi nói một hệ điều khiển DC, có nghĩa là tín hiệu của nó khôngbiến điệu nhưng chúng vẫn là tín hiệu AC. 4. Hệ điều khiển dữ liệu gián đoạn. Là hệ có tín hiệu không liên tục . a) Nếu tín hiệu có dạng một loạt chuỗi xung (pulse train ),thì hệ được gọi là hệ dữ liệu mẫu hóa ( sample data system ). b) Nếu tín hiệu là xung được mã hóa số thích hợp cho việcsử dụng digital computer thì gọi là hệ điều khiển digital. Thí dụ: Hệ điều khiển máy đánh chữ điện tử là một hệđiều khiển digital, vì bộ xử lý nhận và cho ra các số liệu digital. Một cách tổng quát, một hệ dữ liệu mẫu hóa chỉ nhận số liệuvà thông tin một cách ngắt quãng tại những thời điểm riêng. Thídụ: tín hiệu sai số trong hệ có thể được cung cấp ngắt quãng dướidạng xung. Như vậy hệ sẽ không nhận thông tin về sai số suốttrong giai đoạn giữa hai xung liên tiếp. H.1_12 : Sơ đồ khối một hệ điều khiển dữ liệu mẫu hóa. Một tín hiệu vào liên tục r(t) được đưa vào hệ thống. Tín hiệusai số e(t) được lấy mẫu ( sampling). Ngõ ra của bộ phận lấy mẫu (sampler) là m?t loạt xung. Tần số lấy mẫu có thể đều hay làkhông. Hình H.1_13 là sơ đồ khối cơ bản của hệ thống điều khiểndigital để hướng dẫn quỹ đạo tên lửa autopilot tự tìm mục tiêu. H.1_13 : Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống điều khiển quỹđạo tên lửa tự tìm mục tiêu. 5. Chỉnh cơ tự động ( servomechanism). Một loại hệ thống điều khiển đáng được đặc biệ ...