Khảo sát ứng dụng MATLAB trong điều khiển tự động - Phần 1

Tham khảo tài liệu khảo sát ứng dụng matlab trong điều khiển tự động - phần 1, kỹ thuật - công nghệ, tự động hoá phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát ứng dụng MATLAB trong điều khiển tự động - Phần 1KhaûosaùtöùngduïngMATLAB trongñieàukhieåntöï ñoäng GIÔÙI THIEÄU LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG Ñieàu khieån töï ñoäng ñoùng vai troø quan troïng trong söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc vaøkyõ thuaät. Lónh vöïc naøy höõu hieäu khaép nôi töø heä thoáng phi thuyeàn khoâng gian, heäthoáng ñieàu khieån teân löûa, maùy bay khoâng ngöôøi laùi, ngöôøi maùy, tay maùy trong caùcquy trình saûn xuaát hieän ñaïi, vaø ngay caû trong ñôøi soáng haøng ngaøy: ñieàu khieån nhieätñoä,ñoäaåm... Phaùt minh ñaàu tieân khôûi ñaàu cho vieäc phaùt trieån cuûa lóng vöïcñieàu khieån töï ñoäng laø boä ñieàu toác ly taâmñeå ñieàu chænhnhieät ñoämaùy hôi nöôùc cuûa Jame Watt naêm 1874. Caùc coâng trình ñaùng chuù yùtrongböôùcñaàuphaùttrieånlyù thuyeátñieàukhieånlaø cuûacaùcnhaøkhoahoïc Minorsky, Hazen, Nyquist...naêm 1922. Minorky thöïc hieän heä thoángñieàu khieåntöï ñoängcaùc con taøu vaø chöùngminh tính oån ñònh cuûa heäthoángcoù theåñöôïc xaùcñònhtöø phöôngtrình vi phaânmoâtaûheäthoáng.Naêm 1932, Nyquist ñaõ ñöa ra moät nguyeân taéc töông ñoái ñôn giaûn ñeåxaùcñònhtính oånñònhcuûaheäthoángvoøngkìn döïa treâncô sôû ñaùpöùngvoøng hôû ñoái vôùi caùc tính hieäu vaøo hình sin ôû traïng thaùi xaùc laäp.Naêm 1934, Hazen ñaõ giôùi thieäu thuaät ngöõ ñieàu chænh cô töï ñoäng(servo mechanism) cho nhöõng heä thoáng ñieàu khieån ñònh vò vaâaø thaûoluaän ñeán vieäc thieát keá heä thoáng relay ñieàu chænhñoäng cô vôùi ngoõvaøotín hieäuthayñoåi. Trong suoátthaäpnieân40 cuûatheákyû 20 phöôngphaùpñaùpöùng taànsoá ñaõ giuùp cjo caùc kyõ sö thieátkeá caùc heäthoángvoøng kín tuyeántínhthoûa caùc yeâu caàu chaát löôïng ñieàu khieån. Töø cuoái thaäpnieân 40 choñeán ñaàu thaäp nieân 50 phöông phaùp quyõ ñaïo nghieämcuûa Evan ñöôïcphaùttrieånkhaùtoaønveïn. Phöông phaùp quyõ ñaïo nghieäm vaø ñaùp öùng taàn soá ñöôïc xem laøcoát loõi cuûalyù thuyeátñieàukhieåncoå ñieåncho pheùpta thieátkeá ñöôïcnhöõng heä thoáng oån ñònh vaø thoûa caùc chæ tieâu chaát löôïng ñieàukhieån. Nhöõng heä thoáng naøy ñöôïc chaáp nhaännhöng chöa phaûi laø toáiöu, hoaøn thieän nhaát. Cho tôùi cuoái thaäp nieân 50 cuûa theá kyû 20 vieäcthieát keá moät hay nhieàu heä thoáng daàn daàn ñöôïc chuyeån qua vieäcthieátkeámoätheäthoángtoái öu vôùi yù nghóañaàyñuûhôn. Khi caùc maùymoùc hieänñaïi ngaøy caøngphöùc taïp hôn vôùi nhioeàutínhieäu vaøo vaø ra thì vieäc moâ taû heä thoáng ñieàu khieån hieän ñaïi naøyñoøi hoûi moätlöôïng raátlôùn caùc phöôngtrình. Lyù thuyeátñieàukhieåncoåñieån lieân quan caùc heä thoángmoät ngoõ vaøo vaø moät ngoõ ra trôû neânbaátlöïc ñeåphaântích caùcheäthoángnhieàuñaàuvaøo, nhieàuñaàura. Keåtöø khoaûngnaêm1960trôû ñi nhôømaùytính soáchopheùpta phaântích caùcheä thoáng phöùc taïp trong mieàn thôøi gian, lyù thuyeát ñieàu khieån hieänñaïi phaùttrieån ñeå ñoái phoù vôùi söï phöùc taïp cuûa caùc heä thoánghieänñaïi. Lyù thuyeátñieàukhieånhieänñaïi döïa treânphaântích trongmieànthôùigian vaø toång hôïp duøng caùc bieán traïng thaùi, cho pheùp giaûi caùc baøitoaùn ñieàu khieån coù caùc yeâu caàu chaët cheõ veà ñoä chính xaùc, troïnglöôïng vaø giaù thaønhcuûacaùc heä thoángtrong lónh vöïc kyõ ngheäkhoânggianvaø quaânsöï. Söï phaùttrieångaànñaâycuûalyù thuyeátñieàukhieånhieänñaïi laø trongnhieàu lónh vöïc ñieåu khieån toái öu cuûa caùc heä thoáng ngaãu nhieân vaø Thöïc hieän:PHAÏM QUOÁC TR ÖÔØNG - 1- GVHD: PHAÏMQUANG HUYKhaûosaùtöùngduïngMATLAB trongñieàukhieåntöï ñoängtieànñònh.Hieännay maùyvi tính ngaøycaøngreõ, goïn nhöngkhaûnaêngxöû lyù laïi raátmaïnhneân noù ñöôïc duøng nhö laø moät phaàn töû trong caùc heä thoáng ñieàu khieån. Nhöõng aùpduïng gaànñaâycuûalyù thuyeátñieàukhieånhieänñaïi vaøo ngaycaû nhöõngngaønhkyõ thuaätnhö: sinhhoïc, y hoïc, kinh teá,kinh teáxaõhoäi. I. NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1. Ñieàu khieån hoïc (Cybernctics): Laø khoa hoïc nghieâncöùu nhöõng quaù trình ñieàu khieånvaø truyeànthoângmaùy moùc,sinh vaätvaø kinh teá.Ñieàukhieånhoïc mangñaëctröngtoångquaùtvaø ñöôïc phaânchia thaønhnhieàulónh vöïc khaùc nhau nhö: toaùn ñieàu khieån, ñieàu khieãn hoïc kyõ thuaät, ñieàu khieånhoïc sinhvaät(phoûngsinhvaät:bionics), ñieàukhieånhoïc kinh teá.2. Lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng: Laø cô sôû lyù thuyeátcuûa ñieàu khieån hoïc kyõ thuaät. Ñieàu khieån töï ñoäng laø thuaätngöõ chæquaùtrình ñieàukhieånmoätñoái töôïng trong kyõ thuaätmaø khoângcoù söï thamgiacuûacon ngöôøi (automatic)noù ngöôïc laïi vôùi quaùtrìnhñieàukhieånbaèngtay (manual).3. Heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng: Moät heäthoángñieàukhieåntöï ñoängbaogoàm3 phaànchuûyeáu:Thieátbò ñieàukhieån(TBÑK). - Ñoái töôïngñieàukhieån(ÑTÑK). - Thieátbò ño löôøng. Hình 1.1 laø sô ñoàkhoái cuûaheäthoángñieàukhieåntöï ñoäng. N R ...