Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp: Chương 4 - Bùi Quốc Anh

Bài giảng "Hệ thống thông tin công nghiệp - Chương 4: Automatic Control" cung cấp cho sinh viên các kiến thức: hat Automatic Control is, Automatic Control Theory, Process Control, Controllers. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các bạn sinh viên công nghệ thông tin và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp: Chương 4 - Bùi Quốc Anh 8/26/2012 Chapter 4 - Automatic Control • What Automatic Control is, • Automatic Control Theory, • Process Control, • Stability • Controllers: – PID Controllers, – Optimal Control, – Adaptive Control –… Chapter 4 – Auto Control4.1. Auto Control Definition• Automatic control: is the research area and theoretical base for mechanization and automation, employing methods from mathematics and engineering.• A central concept is that of the system which is to be controlled, such as a generator’s field wild (kích thích máy phát điện), governor or an entire ballistic missile (tên lửa đạn đạo)• The systems studied within automatic control are mostly the linear systems. Chapter 4 – Auto Control 1 8/26/20124.1. Auto Control Definition Fig. 4.1. Block diagram of Closed Loop Controller Chapter 4 – Auto Control4.1. Auto Control Definition• Automatic control systems are composed of three components: – Bộ cảm biến: đo lường trạng thái vật lý như nhiệt độ hay mức chất lỏng ... – Đáp ứng: hệ thống điện/cơ đơn giản hoặc các bộ điều khiển kỹ thuật số hoặc máy tính. – Thiết bị truyền động/chấp hành: khâu thực hiện mang tính cơ điện. Bộ đáp ứng xử lý các tín hiệu từ sensor cho ra các lện đến các thiết bvị chấp hành, Chapter 4 – Auto Control 2 8/26/20124.2. Control Theory• 4.2.1. An example: – Open-loop Controller (system): Car, Missile w/o feedback – Closed-loop ~:• Trong kỹ thuật và lý thuyết điều khiển giải quyết với các hành vi của hệ thống động học. Đầu ra mong muốn của một hệ thống được gọi là Reference.• Khi một hoặc nhiều biến đầu ra của một hệ thống cần phải tuân theo Reference nhất định theo thời gian, bộ điều khiển xử lý các yếu tố đầu vào để đạt được hiệu quả mong muốn ở đầu ra. Chapter 4 – Auto Control4.2. Control Theory4.2.1. Classical control theory: the closed-loop controller – Một bộ điều khiển vòng kín sử dụng thông tin phản hồi để điều khiển trạng thái hoặc kết quả đầu ra của một hệ thống động (System động học: tín hiệu đầu vào qua xử lý tạo ra kết quả đầu ra làm thay đổi chính quá trính đó). – Bộ điều khiển vòng kín có các ưu điểm: Chapter 4 – Auto Control 3 8/26/20124.2. Control Theory: 4.2.1. Classical CT – Loại bỏ được nhiễu – Đảm bảo thực hiện ngay cả với mô hình không xác định, khi mô hình không hoàn toàn đúng với thực tế và các quá trình không ổn định có thể được ổn định – Làm giảm độ nhạy với sự thay đổi tham số, cải thiện hiệu suất theo set point (Reference) Chapter 4 – Auto Control4.2. Control Theory: 4.2.1. Classical CT• Trong một số hệ thống vòng kín và vòng hở được sử dụng đồng thời.• Vòng hở là feedforward để cải thiện hiệu suất theo Set Point.• Bộ điều khiển vòng kín thường là bộ điều khiển PID. Chapter 4 – Auto Control 4 8/26/20124.2. Control Theory: 4.2.1. Classical CT• Y(t) so sánh với r (t), qua bộ cảm biến đo lường.• Bộ điều khiển C xử lý độ lệch giữa Set Point và đầu ra để thay đổi giá trị U đầu vào cho hệ thống xử lý P.• Đây là loại điều khiển một vòng kín hoặc điều khiển có phản hồi, là hệ thống đ/kh SISO;• MIMO (Multi-Input Multi-Output), nhiều đầu vào / đầu ra. Trong trường hợp này biến được biểu diễn thông qua các vector thay vì các giá trị vô hướng đơn giản. Đối với một số tham số hệ thống phân tán, các vectơ có thể được vô hạn chiều. Chapter 4 – Auto Control4.2. Control Theory: 4.2.1. Classical CT• Nếu bộ đ/kh C và đối tượng P là tuyến tính và thời gian bất biến, C (s) và P (s) không phụ thuộc vào thời gian, các hệ thống trên có thể được phân tích bằng biến đổi Laplace. Có các quan hệ sau: – Y(s) = P(s) x U(s) – U(s) = C(s) x E(s) – E(s) = R(s) – Y(s)• Giải Y(s) với R(s) ta được: Chapter 4 – Auto Control 5 ...