Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục

Nội dung Chương 5: Khái niệm, Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ thống, Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS, Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ Bode, Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực, Thiết kế bộ điều khiển PID.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục Moân hoïc LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG Giaûng vieân: TS. Huyønh Thaùi Hoaøng Boä moân Ñieàu Khieån Töï Ñoäng Khoa Ñieän – Ñieän Töû Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www2.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1 Chöông 5 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN LIEÂN TUÏC 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2 Noäi dung chöông 5 ‘ Khaùi nieäm ‘ AÛnh höôûng cuûa caùc khaâu hieäu chænh ñeán chaát löôïng cuûa heä thoáng ‘ Thieát keá heä thoáng duøng phöông phaùp QÑNS ‘ Thieát keá heä thoáng duøng phöông phaùp bieåu ñoà Bode ‘ Thieát keá heä thoáng duøng phöông phaùp phaân boá cöïc ‘ Thieát keá boä ñieàu khieån PID 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3 Khaùi nieäm 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 Khaùi nieäm ‘ Thieát keá laø toaøn boä quaù trình boå sung caùc thieát bò phaàn cöùng cuõng nhö thuaät toaùn phaàn meàm vaøo heä cho tröôùc ñeå ñöôïc heä môùi thoûa maõn yeâu caàu veà tính oån ñònh, ñoä chính xaùc, ñaùp öùng quaù ñoä,… 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5 Hieäu chænh noái tieáp ‘ Boä ñieàu khieån noái tieáp vôùi haøm truyeàn cuûa heä hôû. R(s) C(s) + − GC(s) G(s) ‘ Caùc boä ñieàu khieån: sôùm pha, treå pha, sôùm treå pha,P, PD, PI, PID,… ‘ Phöông phaùp thieát keá: QÑNS, bieåu ñoà Bode 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6 Ñieàu khieån hoài tieáp traïng thaùi ‘ Taát caû caùc traïng thaùi cuûa heä thoáng ñöôïc phaûn hoài trôû veà ngoõ vaøo r(t) u(t) x(t) c(t) + − x& (t ) = Ax (t ) + Bu (t ) C K ‘ Boä ñieàu khieån: u (t ) = r (t ) − Kx (t ) K = [k1 k2 K kn ] ‘ Phöông phaùp thieát keá: phaân boá cöïc, LQR,… 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7 AÛnh höôûng cuûa caùc khaâu hieäu chænh ñeán chaát löôïng cuûa heä thoáng 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8 AÛnh höôûng cuûa cöïc ‘ Khi theâm 1 cöïc coù phaàn thöïc aâm vaøo haøm truyeàn heä hôû thì QÑNS cuûa heä kín coù xu höôùng tieán veà phía truïc aûo, heä thoáng seõ keùm oån ñònh hôn, ñoä döï tröõ bieân vaø ñoä döï tröõ pha giaûm, ñoä voït loá taêng. Im s Im s Im s Re s Re s Re s 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9 AÛnh höôûng cuûa zero ‘ Khi theâm 1 zero coù phaàn thöïc aâm vaøo haøm truyeàn heä hôû thì QÑNS cuûa heä kín coù xu höôùng tieán xa truïc aûo, do ñoù heä thoáng seõ oån ñònh hôn, ñoä döï tröõ bieân vaø ñoä döï tröõ pha taêng, ñoä voït loá giaûm. Im s Im s Im s Re s Re s Re s 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10 AÛnh höôûng cuûa khaâu hieäu chænh sôùm pha ‘ Haøm truyeàn: 1 + αTs GC ( s ) = K C (α > 1) 1 + Ts ‘ Ñaëc tính taàn soá: 1 + αTjω GC ( jω ) = K C 1 + Tjω ‘ Chuù yù caùc giaù trò treân bieåu ñoà Bode −1  α − 1  ϕ max = sin   α + 1 1 ω max = T α L (ω max ) = 20 lg K C + 10 lg α ‘ Khaâu sôùm pha caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä (POT, tqñ,..) 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11 AÛnh höôûng cuûa khaâu hieäu chænh treå pha ‘ Haøm truyeàn: 1 + αTs GC ( s ) = K C (α < 1) 1 + Ts ‘ Ñaëc tính taàn soá: 1 + αTjω GC ( jω ) = K C 1 + Tjω ‘ Chuù yù caùc giaù trò treân bieåu ñoà Bode −1  α − 1  ϕ min = sin    α + 1 1 ωmin = T α L (ωmin ) = 20 lg K C + 10 lg α ‘ Khaâu treå pha laøm giaûm sai soá xaùc laäp. 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12 AÛnh höôûng cuûa khaâu hieäu chænh sôùm treå pha Haøm truyeàn: GC ( s) = KC  1 + α1T1s   1 + α 2T2 s     ‘ (α1 < 1,α 2 > 1)  1 + T1s   1 + T2 s  ‘ Bieåu ñoà Bode: ‘ Khaâu sôùm treå pha caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä, giaûm sai soá xaùc laäp. 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13 AÛnh höôûng cuûa khaâu hieäu chænh tæ leä (P) ‘ Haøm truyeàn: GC ( s ) = K P ‘ Heä soá tæ leä caøng lôùn sai soá xaùc laäp caøng nhoû. ‘ Trong ña soá caùc tröôøng hôïp heä soá tæ leä caøng lôùn ñoä voït loá caøng cao, heä thoáng caøng keùm oån ñònh. ‘ Thí duï: ñaùp öùng cuûa heä thoáng hieäu chænh noái tieáp duøng boä ñieàu khieån tæ leä vôùi haøm truyeàn ñoái töôïng laø: ...