CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Có rất nhiều cách thiết kế bộ điều chỉnh khác nhau. Sau đây là một số cách thiết kế điển hình. Với quy luật này tín hiệu ra của máy điều chỉnh xác định ở một trong hai trạng thái là Umax và Umin. Phương trình mô tả toán học được viết: u = B. Sign(e) Trong đó : B là tác động điều khiển ,Sign(e) là lấy mẫu của sai lệch · Khi e 0 Sign(e) = 1 , u = B = Umax · Khi e
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 41 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1. Giới thiệu một số phương pháp thiết kế bộ điều khiển Có rất nhiều cách thiết kế bộ điều chỉnh khác nhau. Sau đây là một số cách thiết kế điển hình. 3.1.1. Hệ thống điều khiển vị trí: 3.1.1.1 Quy luật điều chỉnh 2 vị trí Với quy luật này tín hiệu ra của máy điều chỉnh xác định ở một trong hai trạng thái là Umax và Umin. Phương trình mô tả toán học được viết: u = B. Sign(e) Trong đó : B là tác động điều khiển ,Sign(e) là lấy mẫu của sai lệch • Khi e > 0 Sign(e) = 1 , u = B = Umax • Khi e < 0 Sign(e) = -1 , u = -B = Umin Máy điều chỉnh 2 vị trí thực chất là một rơle 2 vị trí lý tưởng có tín hiệu vào là e, quá trình quá độ điều chỉnh hệ thống được thể hiện như sau: Lúc bắt đầu điều chỉnh (0 ÷ T1), y < x , e = x-y > 0 ta có tác động điều chỉnh u = Umax Khi t = T1 thì y ≥ x, e = x - y ≤ 0 tác động điều chỉnh u = Umin. Nhưng do quán tính y tiếp tục tăng sau đó mới giảm cho tới thời điểm T2, e = 0 và tác động điều chỉnh u = Umax. Nhưng y vẫn tiếp tục giảm xuống theo quán tính rồi sau đó mới tăng lên đến T3 thì y > x tác động điều chỉnh u = Umim quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy. Do tác động có 2 vị trí là Umin và Umax nên quá trình điều chỉnh mang tính tự dao động xung quanh giá trị chủ đạo x. Chất lượng của quá trình điều chỉnh được đánh giá bằng hai tham số : Biên độ dao động : ∆ = y max − y min 2 42 Sai lệch dư : σ =x− y max· + y min 2 y ymax x u x ymin Umax t e u -Umin Umax Umin t T1 T2 T3 T4 Hình 3-1 : Quy luật điều chỉnh 2 vị trí 3.1.1.2 Quy luật điều chỉnh 3 vị trí: Quy luật điều chỉnh 3 vị trí có mức độ tác động khác nhau là U max,Umin và Utb. Umax sẽ tác động khi sai lệch e lớn, nó nhằm mục đích nhanh chóng đưa hệ về trạng thái cân bằng. Tác động của Utb và Umin quy định chất lượng của quá trình điều chỉnh ở trạng thái xác lập, Phương trình như sau: U = B Sign(e) Trong đó : B là tác động điều khiển, Sign(e) là lấy mẫu của sai lệch • Khi e > a, y < x - a Sign(e) = 1 u = B = Umax • Khi 0 ≤ e ≤ a , 0 ≤ x- y ≤ a Sign(e) = 0 u = Utb • Khi e < 0, y > x Sign(e) = -1 u = -B = Umin 43 Khi bắt đầu làm việc sai lệch tĩnh rất lớn lúc đó e>a, đối tượng sẽ được nhận tác động là Umax vì vậy hàm y tăng rất nhanh, tới thời điểm t1 , 0 < e < a đối tượng được điều chỉnh nhận được u = Utb, hệ thống chuyển trạng thái từ Utb sang Umin, từ thời điểm này trở đi quá trình điều khiển sẽ tạo ra một giá trị xác lập giống như điều chỉnh 2 vị trí với mức tác động giữa Utb và Umin. Ta xét tại mỗi thời điểm thực chất quy luật điều chỉnh 3 vị trí giống như 2 vị trí, nhưng có mức tác động U max, Utb và Umin chất lượng điều chỉnh 3 vị trí tốt hơn 2 vị trí (thể hiện ở thời gian quá độ, biên độ dao động ở trạng thái xác lập). x, y x x-a 0 u U m ax U tb U m in 0 t1 t 2 t3 t4 t5 Hình 3-2 : Quy luật điều chỉnh 3 vị trí 3.1.1.3. Quy luật điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi : Nếu chúng ta nối tiếp thiết bị điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi sẽ được một hệ thiết bị điều chỉnh vị trí với cơ cấu chấp hành không đổi. Cơ cấu chấp hành thường là động cơ một chiều và thường được coi là một khâu tích 1 phân có hàm truyền là : với Tc là hằng số thời gian chuyển dịch của cơ cấu chấp Tc s hành từ vị trí giới hạn đầu đến vị trí giới hạn cuối 44 Quy luật điều chỉnh vị trí cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi được mô tả bằng phương trình: du 1 = sign( e ) dt Tc Giả thiết hệ thống sử dụng bộ điều chỉnh 2 vị trí thì quá trình được diễn dải như sau: y x 0 t u 0 t1 t2 t t3 Hình 3-3 : Quy luật điều chỉnh hai vị trí với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi du 1 • e>0 sign(e) = 1 = dt Tc ...