Thí nghiệm lý thuyết tự động

Trong những năm của nửa sau thế kỷ 20, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hóa trong sản xuất loạt nhỏ. Điều này phản ánh xu thế chung của nền kinh tế thế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn và hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ và hàng khốiưthay đổi hay nền sản xuất linh hoạt. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghệ chế tạo máy của thế giới đã có những thay đổi sâu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thí nghiệm lý thuyết tự động BÀI THÍ NGHI M 1 NG D NG MATLAB PHÂN TÍCH CÁC H TH NG ðI U KHI N T ð NG I. M C ðÍCH MATLAB là m t trong nh ng ph n m m thông d ng nh t dùng ñ phân tích, thi t k và mô ph ng các h th ng ñi u khi n t ñ ng. Trong bài thí nghi m này, chúng ta s d ng các l nh c a MATLAB ñ phân tich h th ng như xét tính n ñ nh c a h th ng, ñ c tính quá ñ , sai s xác l p… II. CHU N B ð th c hi n yêu c u trong bài thí nghi m này, chúng ta c n ph i chu n b k trư c các l nh cơ b n c a MATLAB. Khi kh i ñ ng chương trình MATLAB 6.5, c a s Command window xu t hi n v i d u nh c l nh “>>”. ð th c hi n các l nh, chúng ta s gõ l nh t bàn phím theo d u nh c này. Chúng ta c n tham kh o và hi u rõ các l nh cơ b n v nhân chia ña th c, bi u di n hàm truy n h th ng và k t n i các kh i h th ng. Ngoài ra, ñ phân tích ñ c tính c a h th ng, chúng ta c n ph i hi u k các l nh như: bode(G), nyquist(G), rlocus(G), step(G),grid on….. III. THÍ NGHI M III.1. Tìm hàm truy n tương ñương c a h th ng - M c ñích: Giúp chúng ta làm quen các l nh cơ b n ñ k t n i các kh i trong m t h th ng. - Thí nghi m: B ng cách s d ng các l nh cơ b n conv, tf, series, parallel, feedback tìm bi u th c hàm truy n tương ñương G(s) c a h th ng sau: s +1 s 1 1 G1 = , G2 = , G3 = , H1 = ( s + 3)( s + 5) s + 2s + 8 2 s s+2 Th c hi n: >> G1 = tf([1 1],conv([1 3],[1 5])); % Nh p hàm truy n G1 >> G2 = tf([1 0],[1 2 8]); % Nh p hàm truy n G2 >> G3 = tf(1,[1 0]); % Nh p hàm truy n G3 >> H1 = tf(1,[1 2]) ; % Nh p hàm truy n H1 >> G13 = parallel(G1,G3); % Tính hàm truy n tương ñương c a G1, G3 >> G2H1 = feedback(G2,H1) % Tính HTTð c a G2, H1 >> G13G2H1 = series(G13,G2H1) % Tính HTTð c a G13 và G2H1 >> G = feedback(G13G2H1,1) % Tính HTTð c a h th ng Ta ñư c: 2 s 4 + 13s 3 + 33s 2 + 30 s G(s) = S 6 + 12 s 5 + 62 s 4 + 193s 3 + 356 s 2 + 270 s III.2. Kh o sát h th ng dùng bi u ñ Bode - M c ñích: T bi u ñ Bode c a h h G(s) ta tìm ñư c t n s c t biên, ñ d tr pha, t n s c t pha, ñ d tr biên c a h th ng h . D a vào k t qu tìm ñư c ñ xét tính n ñ nh c a h th ng h i ti p âm ñơn v v i hàm truy n vòng h là G(s). - Thí nghi m: Kh o sát h th ng ph n h i âm ñơn v có hàm truy n vòng h K G( s) = ( s + 0, 2)( s 2 + 8s + 20) a. V i K=10, v bi u ñ Bode biên ñ và pha h th ng trên trong kho ng t n s (0.1,100) >> Ts= 10 % Nh p t s c a G(s) >> Ms = conv([1 0.2],[1 8 20]) % Nh p m u s c a G(s) >> G = tf(Ts,Ms) % Tính hàm truy n G(s) >> Bode(G,{0.1,100}) % V bi u ñ Bode c a G(s) trong kho ng t n (0.1 ÷ 100) >> Grid on % K lư i Ta ñư c k t qu : b. D a vào bi u ñ Bode, tìm t n s c t biên, ñ d tr pha, t n s c t pha, ñ d tr biên c a h th ng T ns c t biên = 0,455 (rad/s) ð d tr pha = 1800 – 76,80 = 103,20 T ns c t pha = 4,63 (rad/s) ð d tr biên = 24,7 (dB) c. H th ng trên n ñ nh vì d tr biên và ñ d tr pha >0 d. V ñáp ng quá ñ c a h th ng trên v i ñ u vào hàm n c ñơn v trong kho ng th i gian t = 0 -> 10s >> Gk = feedback(G,1) % Tìm hàm truy n vòng kín c a G(s) >> step(Gk,10) % V ñáp ng quá ñ c a h th ng v i ñ u vào hàm n c ñơn v trong kho ng th i gian (010s) >> grid on % K lư i Ta ñư c k t qu sau: e. V i K = 400, th c hi n l i các yêu c u câu a -> d >> G = tf(400,conv([1 0.2],[1 8 20])); >> bode(G,{0.1,100}); >> grid on D a vào bi u ñ trên ta tìm ñư c: T n s c t biên = 6,7 (rad/s) ð d tr pha = -230 T n s c t pha = 4,68 (rad/s) ð d tr biên = -7,12 (dB) H th ng trên không n ñ nh vì ñ d tr biên và ñ d tr pha < 0 V ñáp ng quá ñ c a h th ng trên v i ñ u vào hàm n c ñơn v trong kho ng th i gian t = 0 → 10s >> Gk = feedback(G,1) >> step(Gk,10) >> grid on III.3. Kh o sát h th ng dùng bi u ñ Nyquist - M c ñích: T bi u ñ Nyquist c a h th ng h G(s) ta tìm ñ d tr biên, ñ d tr pha c a h th ng vòng kín h i ti p âm ñơn v . D a vào k t qu tìm ñư c ñ xét tính n ñ nh c a h th ng kín. - Thí nghi m: Kh o sát h th ng ph n h i âm ñơn v có hàm truy n vòng h như ph n III.2 K G(s) = ( s + 0.2)( s 2 + 8s + 20) a. V i K= 10, v bi u ñ Nyquist c a h th ng: >> G = tf(10,conv([1 0.2],[1 8 20])) % Nh p hàm truy n G(s) >> Nyquist(G) % V bi u ñ Nyquist c a G(s) >> Grid On % K lư i Ta thu ñư c bi u ñ : b. III.4. Kh o sát h th ng dùng phương pháp quĩ ñ o nghi m s - M c ñích: Kh o sát ñ c tính c a h th ng tuy n tính có h s khu ch ñ i K thay ñ i, tìm giá tr gi i h n Kgh c a K ñ h th ng n ñ nh. - Thí nghi m: H th ng h i ti p âm ñơn v có hàm truy n vòng h : K G(s) = ( s + 3)( s + 8s + 20) 2 a. V quĩ ñ o nghi m s c a h th ng >> G = tf(1,conv([1 3],[1 8 20])) % Nh p hàm truyên G(s) ...