Xây dựng bộ điều khiển RST số theo mô hình mẫu

Bài viết Xây dựng bộ điều khiển RST số theo mô hình mẫu trình bày phương pháp xây dựng bộ điều khiển RST số cho hệ thống tuyến tính với ba thành phần R, S, T riêng biệt và một mô hình mẫu mắc nối tiếp với mạch kín.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng bộ điều khiển RST số theo mô hình mẫu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 7(80).2014 39 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN RST SỐ THEO MÔ HÌNH MẪU CONSTRUCTION OF DIGITAL RST CONTROLLER WITH DESIRED MODEL Trần Đình Khôi Quốc1, Lê Phượng Quyên2 Đại học Đà Nẵng; Email: tdkquoc@ac.udn.vn 1 2 Trường Đại học Duy Tân; Email: phuongquyen85@gmail.com Tóm tắt - Bài báo trình bày phương pháp xây dựng bộ điều khiển Abstract - This article presents the method to build a digital RST RST số cho hệ thống tuyến tính với ba thành phần R, S, T riêng controller for linear system with three independent parts R, S, T biệt và một mô hình mẫu mắc nối tiếp với mạch kín. Quá trình thiết and a desired model in series with closed loop. The design begins kế bắt đầu bằng cách tính toán các thành phần R, S để mạch kín by calculating R, S parts so that the closed loop system has có các điểm cực chọn trước. Việc tách bộ điều khiển T đặt trước selected poles. The separation of T controller in the preceding mạch kín cho phép ta tùy chọn T, nhờ đó có thể xây dựng được closed loop system permits us to choose T freely, then we can bộ điều khiển RST sao cho tín hiệu ra lặp lại dạng tín hiệu vào. Đây create a digital RST controller so that the output can repeat its là cơ sở để tín hiệu ra của hệ thống kín với bộ điều khiển RST số reference. This is the reason that the output of closed loop system có thể bám theo tín hiệu mẫu. Đánh giá tác dụng của bộ điều khiển with the digital RST controller can track the desired sample model. RST số được thực hiện thông qua mô phỏng trên đối tượng bậc 2 The evaluation effect of the digital RST is done by simulation on và mô hình mẫu được chọn lựa theo tiêu chuẩn ITAE. Kết quả mô 2nd order system and desired sample model is chosen by the ITAE phỏng chứng tỏ rằng với bộ điều khiển RST số, ta có thể hoàn toàn criterion. The results of simulation shows that we can control freely chủ động điều khiển hệ tuyến tính bám theo theo một mô hình mẫu a linear system to track following a desired sample model with this mong muốn. digital RST controller. Từ khóa - điều khiển số; bộ điều khiển RST; mô hình mẫu; PID; Key words - digital control; RST controller; desired model; PID; tiêu chuẩn ITAE. ITAE criterion. 1. Cấu trúc hệ thống với bộ điều khiển RST số R( z ) chu kỳ trễ của đối tượng và Gc ( z ) = , sơ đồ tổng quát Việc ứng dụng kỹ thuật số vào điều khiển tự động trong S ( z) nhiều năm qua đã góp phần nâng cao chất lượng điều khiển của hệ thống trong Hình 1 có thể được biểu diễn trong Hình và làm cho việc xây dựng bộ điều khiển trở nên ngày càng 2a với hàm truyền đạt của hệ kín là: đơn giản hơn. Cho đến nay, bộ điều khiển PID, cả tương tự và số, vẫn luôn là bộ điều khiển được sử dụng phổ biến Y ( z) z − d B( z ) R( z ) Gk ( z ) = = (1) nhất trong các hệ thống tuyến tính. Tuy nhiên, việc lựa Yr ( z ) A( z ) S ( z ) + z − d B( z ) R( z ) chọn thông số cho bộ điều khiển PID để hệ thống đạt được các chỉ tiêu chất lượng đặt ra không phải lúc nào cũng thực Gp(z) hiện được, nhất là với các hệ gián đoạn. Nhiều phương yr e u y pháp thiết kế bộ điều khiển khác nhau đã và đang được Gc(z D/A Gp(s) nghiên cứu hoàn thiện. Trong số đó, phương pháp thiết kế ) bộ điều khiển RST với 3 thành phần R, S và T độc lập được A/D giới thiệu trong [1] tỏ ra có nhiều ưu điểm như linh hoạt, khả năng thay đổi thông số lớn và dễ dàng tạo ra trong điều khiển số. Bộ điều khiển RST đã nhận được sự quan tâm Hình 1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển số của nhiều tác giả trong ứng dụng điều khiển công nghiệp Hệ thống số trong Hình 2a có thể biểu diễn tương [2], [4], điều khiển bền vững [3] và đang được tiếp tục đương thành hệ thống trong Hình 2b khi chọn T=R. Ví dụ nghiên cứu ứng dụng. Một trong các ứng dụng của bộ điều với Gc là bộ điều khiển PID số, trong đó khâu tích phân khiển RST là điều khiển để tín hiệu ra của hệ thống có khả được số hóa theo phương pháp hình thang hay năng bám theo một tín hiệu mẫu cho trước được giới thiệu T ( z + 1) z −1 trong [6]. Tuy nhiên quá trình tính toán và điều kiện để tìm Gc ( z ) = K p + K I e + KD , các biểu thức tương 2( z − 1) Te z được bộ điều khiển RST được giới thiệu trong tài liệu này khá phức tạp. Trong bài báo này, chúng tôi tổng hợp một ứng của R và S là: quy trình xây dựng bộ điều khiển RST số đơn giản và có R( z ) = r0 + r1 z −1 + r2 z −2 khả năng bám theo mô hình mẫu. Bộ điều khiển tìm ra sẽ được mô phỏng để kiểm tra, đánh giá và so sánh với các bộ ...