Bài giảng Điều khiển số máy điện: Chương 1 - TS. Nguyễn Thanh Sơn

Bài giảng Điều khiển số máy điện: Chương 1 Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về các hệ thống điều khiển số; Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu; Biến đổi z; Biến đổi z ngược. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điều khiển số máy điện: Chương 1 - TS. Nguyễn Thanh Sơn ĐIỀU KHIỂN SỐ MÁY ĐIỆN TS. Nguyễn Thanh Sơn Viện Điện ĐHBK Hà Nội 11 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.1 Tổng quan về các hệ thống điều khiển số Các hệ thống điều khiển số hay còn gọi là các hệ thống điều khiển với dữ liệu lấy mẫu làm việc với các tín hiệu rời rạc theo thời gian. Một máy tính số (vi điều khiển hoặc PC) sau khi được lập trình có thể được sử dụng như là một bộ điều khiển số. 22 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.1 Tổng quan về các hệ thống điều khiển số 33 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một bộ lấy mẫu được xem như là một công tắc đóng lại sau mỗi chu kỳ là T giây. Khi tín hiệu liên tục ký hiệu là r  t  , thì tín hiệu rời * rạc đầu ra có dạng ký hiệu là r (t ) 44 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một quá trình lấy mẫu lý tưởng có thể xem như là tích của một chuỗi xung delta hay còn gọi là xung đơn vị nhân với tín hiệu tương tự: r * t   Pt  r t  (1.1) Ở đây P  t  là xung delta hay là xung đơn vị. 55 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu 66 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Xung delta được biểu diễn như sau:  Pt      t  nT  n (1.2) Do đó ta có:  r t   r t  *    t  nT  n (1.3) 77 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu hoặc:  r *  t    r  nT    t  nT  (1.4) n Khi t  0 ta có r  t   0 nên:  r  t    r  nT    t  nT  * (1.5) n 0 88 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu  r  t    r  nT    t  nT  (1.5) * n 0 Biến đổi Laplace phương trình (1.5) ta có:  R*  p    r  nT  e pnT (1.6) n 0 Phương trình (1.6) đặc trưng cho biến đổi Laplace 9 tín hiệu liên tục được lấy mẫu r *  t 9 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một hệ thống lấy mẫu và giữ mẫu có thể được xem như là sự kết hợp giữa bộ lấy mẫu và giữ bậc không (Zero Order Hold/ZOH) như trên hình 1.5. 1010 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một ZOH có khả năng nhớ thông tin cuối cùng cho đến khi thu được một mẫu mới. Đáp ứng xung của một ZOH có dạng như trên hình 1.6. 1111 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một ZOH có dạng hàm truyền như sau: G t   H  t   H  t  T  (1.7) Ở đây H  t  là hàm bước nhảy. Biến đổi Laplace phương trình (1.7) ta có: 1 e Tp 1  e Tp G  p    (1.8) p p p 1212 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biến đổi z 1.2 Quy trình lấy mẫu và giữ mẫu Một bộ lấy mẫu và giữ bậc không thể hiện gần trung thực tín hiệu tương tự nếu thời gian lấy mẫu T là đủ nhỏ: 1313 Chương 1. Các hệ thống điều khiển số và phép biế ...