Bài giảng lý thuyết điều khiển số - Chương 1

Điều khiển học là khoa học nghiên cứu về các quá trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội, khoa học công nghệ, môi trường... Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển được gọi là điều khiển tự động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng lý thuyết điều khiển số - Chương 1 Tài liệu tham khảo[1]. Phạm Công Ngô, Lý thuyết Điều khiển tự động,NXB KHKT,2001 [2]. Nguyễn Văn Hoà, Cơ sở Lý thuyết điều khiển tự động,NXBKHKT, 2001.[3]. Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết Điều khiển tự động thôngthường và hiện đại,NXB KHKT, 2005. [4]. Nguyễn Thị Phương Hà, Điều khiển tự động,NXB KHKT,1996 _Bài tập điều khiển tự động,NXBKHKT, 1996Van Van Máy Tuốc bin Van phát LÒ HƠI điện Đo thông số về Khống điện U, I O2 T P chế tốc độ Máy tính Tín hiệu chủ đạo Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động CHƯƠNG I. MÔ TẢ TOÁN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNTỰ ĐỘNG1.1 GIỚI THIỆU CHUNGĐiều khiển học là khoa học nghiên cứu về các quá trình thu thập, xử lý tín hi ệuvà điều khiển trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội, khoa học công nghệ,môi trường... Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trongquá trình điều khiển được gọi là điều khiển tự động. Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động1.1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động điển hình. Một hệ thống ĐKTĐ gồm ba thành phần cơ bản là : • Đối tượng điều khiển (Object - O) • Thiết bị điều khiển (Controller - C): • Thiết bị đo lường (Measuring Device - M). Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự độngu : tín hiệu vào (input); y : tín hiệu ra (output)x : tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng (O) e : sai lệch điều khiển f : tín hiệu phản hồiĐại lượng cần điều khiển còn được gọi là đại lượng ra của hệ thống ĐKTĐ.Những tác động từ bên ngoài lên hệ thống được gọi là tác động nhiễu.Có ba phương thức điều khiển là phương thức điều khiển theo chương trình,phương thức bù nhiễu và phương thức điều khiển theo sai lệch.Trong kỹ thuật thường sử dụng phương thức điều khiển theo sai lệch,trong đó tín hiệu điều khiển là sự sai lệch giữa giá trị mong muốnvà giá trị đo được của đại lượng cần điều khiển. Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự độngHệ thống ĐKTĐ luôn tồn tại một trong hai trạng thái là:trạng thái xác lập (trạng thái tĩnh) và trạng thái quá đ ộ (trạng thái đ ộng).Lý thuyết điều khiển tự động tập trung mô tả và phân tích trạng thái quá đ ộcủa hệ thống. Trạng thái xác lập đánh giá độ chính xác của quá trìnhđiều khiển.1.1.2 Phân loại hệ thống điều khiển tự động.Hệ thống ĐKTĐ được phân làm hai loại chính, phụ thuộc vào tính ch ấtcủa các phần tử trong hệ thống là hệ thống tuyến tính và hệ thống phi tuy ến.- Hệ tuyến tính là hệ thống mà tất cả các phần tử của nó đều là tuyến tính.- Hệ phi tuyến là hệ thống mà chỉ cần một trong các phần tử của nó là phi tuyến. Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự độngNội dung cơ bản nhất của lý thuyết điều khiển tự động là đi sâu nghiên cứuhệ tuyến tính.Dựa vào tính chất truyền tín hiệu mà hệ thống tuyến tính lại được phân ralàm hai loại là hệ thống liên tục tuyến tính và hệ thống rời rạc tuyến tính.- Hệ thống liên tục tuyến tính nếu tất cả các tín hiệu xuất hiện trong hệthốngđều là tín hiệu liên tục theo thời gian.- Hệ thống rời rạc tuyến tính nếu chỉ cần một tín hiệu xuất hiện trong hệthốngtín hiệu rời rạc theo thời gian. Tuỳ theo tính chất gián đoạn của lượng ra, các hệ gián đoạn có th ểphân chia thành các loại: hệ thống ĐKTĐ xung, hệ th ống ĐKTĐ ki ểu rơ le vàhệ thống ĐKTĐ số. Nếu phần tử gián đoạn có tín hiệu ra dưới dạng mã số (gián đoạn cảtheo mức và cả theo thời gian), thì ta có hệ ĐKTĐ số. Hệ th ống ĐKTĐ số làhệ chứa các thiết bị số (các bộ biến đổi A/D, D/A, máy tính điện tử (PC), bộ Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG. Các đặc tính quan trọng của hệ thống điều khiển tự động bao gồm: đặc tính tĩnh, đặc tính động, các đặc tính thời gian và các đặc tính t ần số. - Đặc tính tĩnh đưa ra quan hệ vào ra của hệ th ống ở trạng tháixác lập, nó thể hiện độ chính xác điều khiển của hệ thống. - Đặc tính động của hệ thống thường được mô tả bằng hàm truyền đạt - Nếu thay p =j ω trong công thức tính hàm truyền đạt, ta nh ận đ ượchàm truyền tần số và từ đây có thể khảo sát đặc tính động học của hệ th ốngthông qua đặc tính tần số của nó. Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động 1.2.1 Mô tả hệ thống trong miền thời gian 1.2.1.1 Hàm truyền đạt của hệ thốngMối quan hệ vào – ra trong hệ thống ĐKTĐ thường được biểu d ...