CHƯƠNG 6 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC

Tài liệu tham khào dành cho giáo viên, sinh viên chuyên ngành điện, điện tử - CHƯƠNG 6 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 6 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC Chöông 6 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN LIEÂN TUÏC 1C6. Thieát Keá Heä Thoáng ....6.1 Khaùi Nieäm• Thieát keá laø quaù trình boå sung thieát bò phaàn cöùng & thuaät toaùn phaàn meàmvaøo heä thoáng ñaõ cho tröôùc ñeå ñöôïc heä thoáng môùi thoûa maõn caùc yeâu caàu veàtính oån ñònh & chaát löôïng (ñoä chính xaùc, ñaùp öùng quaù ñoä ... ).• Caùch 1 : Hieäu chænh noái tieáp• Duøng caùc boä ñieàu khieån : sôùm pha, treå pha, sôùm treå pha, P, PD, PI, PID,...• Phöông phaùp thieát keá : duøng QÑNS, bieåu ñoà Bode.• Caùch 2 : Ñieàu khieån hoài tieáp traïng thaùi• Boä ñieàu khieån : u (t ) = r (t ) − Kx(t )Vectô hoài tieáp traïng thaùi : K = [k1 k2 ... kn ]• Phöông phaùp thieát keá : phaân boá cöïc, LQR, ...6.2 AÛnh Höôûng Cuûa Caùc Boä Ñieàu Khieån Ñeán Chaát Löôïng Cuûa Heä Thoáng6.2.1 AÛnh höôûng cuûa cöïc & zero 2C6. Thieát Keá Heä Thoáng ....• Khi theâm 1 cöïc coù phaàn thöïc aâm vaøo haøm truyeàn heä hôû → QÑNS cuûa heäkín coù xu höôùng tieán veà phía truïc aûo → heä thoáng keùm oån ñònh hôn, ñoä döï tröõbieân vaø ñoä döï tröõ pha giaûm, ñoä voït loá taêng.• Khi theâm 1 zero coù phaàn thöïc aâm vaøo haøm truyeàn heä hôû thì QÑNS cuûa heäkín coù xu höôùng tieán xa truïc aûo → heä thoáng oån ñònh hôn, ñoä döï tröõ bieân vaøñoä döï tröõ pha taêng, ñoä voït loá giaûm.6.2.2 AÛnh höôûng cuûa hieäu chænh sôùm treã pha.1. Hieäu chænh sôùm pha• Haøm truyeàn : 1 + α Ts (α > 1)Gc ( s ) = K c 1 + Ts• Ñaëc tính taàn soá : 1 + α TjωGc ( jω ) = K c 1 + Tjω• Chuù yù caùc giaù trò treânbieåu ñoà Bode ⎛ α −1 ⎞ϕmax = sin −1 ⎜ ⎟ ⎝ α +1⎠ 1ωmax = TαL(ωmax ) = 20lg K c + 10lg α 3C6. Thieát Keá Heä Thoáng ....• ϕ (ω ) > 0 → goïi laø sôùm pha, L(ω ) → boä loïc thoâng cao → môû roäng baêngthoâng (nhöng laïi nhaïy vôùi nhieãu).• Khaâu sôùm pha caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä (POT, tqd ) (bieân ñoä khoâng giaûm)2. Hieäu chænh treã pha• Haøm truyeàn : 1 + α Ts (α < 1)Gc ( s ) = K c 1 + Ts• Ñaëc tính taàn soá : 1 + α TjωGc ( jω ) = K c 1 + Tjω• Chuù yù caùc giaù trò treânbieåu ñoà Bode ⎛ α −1 ⎞ϕmin = sin −1 ⎜ ⎟ ⎝ α +1⎠ 1ωmin = TαL(ωmin ) = 20lg K c + 10lg α• ϕ (ω ) < 0 → gọi laø treã pha, L(ω ) → boä loïc thoâng thaáp → thu heïp baêngthoâng (khaû naêng choáng nhieãu toát).• Khaâu treã pha khoâng caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä, taùc duïng giaûm sai soá xaùclaäp (bieân ñoä lôùn ôû vuøng taàn soá thaáp).3. Hieäu chænh sôùm treã pha ⎛ 1 + α1T1s ⎞⎛ 1 + α 2T2 s ⎞• Haøm truyeàn : Gc ( s ) = K c ⎜ (α1 < 1,α 2 > 1) ⎟⎜ ⎟ ⎝ 1 + T1s ⎠⎝ 1 + T2 s ⎠• Boä loïc thoâng daûi, giaûm sai soá xaùc laäp ôû vuøng taàn soá thaáp (boä treã pha), caûithieän ñaùp öùng quaù ñoä ôû vuøng taàn soá cao (boä sôùm pha). 4C6. Thieát Keá Heä Thoáng ....6.2.3 Hieäu Chænh PID1. Hieäu chænh tæ leä P (Proportional)• Haøm truyeàn : Gc ( s ) = K P 1• Heä soá tæ leä caøng lôùn → sai soá xaùc laäp caøng nhoû ( exl = ) 1 + KP• Heä soá tæ leä caøng lôùn → ñoä voït loá caøng cao → keùm oån ñònh (cöïc di chuyeånra xa truïc thöïc)• Ví duï 6.1 : 10G(s) = ( s + 2)( s + 3)Khi K P taêng → sai soáxaùc laäp giaûm, ñoä voït loátaêng. 5C6. Thieát Keá Heä Thoáng ....2. Hieäu chænh vi phaân tæ leä PD (Proportional Derivative)• Haøm truyeàn : Gc ( s ) = K P + K D s = K P (1 + TD s )K D = K PTD , TD : thôøi haèng vi phaân• Giaûm ñoä voït loá (theâm vaøo zero → QÑNS xa truïc aûo, oån ñònh hôn)• Gioáng khaâu sôùm pha → ñaùp öùng nhanh, giaûm thôøi gian quaù ñoä, nhöngnhaïy vôùi nhieãu taàn soá cao.• Khaûo saùt ñaùp öùng :3. Hieäu chænh tích phaân tæ leä PI (Proportional Integral)• Haøm truyeàn : 1 KGc ( s ) = K P + I = K P (1 + ) s TI sK I = K P / TI , TI : thôøi haèng tích phaân ...