Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập lớn mô hình hóa hệ thống có chương trình mô phỏng trên visulbasic Đề bài: Dùng máy tính khảo sát quá trình quá độ của hệ thống điều khiển tự độngCho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc như sau:Thông số: K¬1=100;K2=0,1;T1=0,2;T2=0,1sTìm hàm truyền kín của hệ, viết phương trình sai phân của hệ thống. In ra 100 kết quả bằng số, vẽ đường cong quá độ y(t), dùng phần mềm MATLAB để kiểm tra kết quả đã tính.
LỜI MỞ ĐẦU Mô hình hoá là một phương pháp nghiên cứu khoa học được ứng dụng rất rộng rãi: từ nghiên cứu, đến thiết kế chế tạo, vận hành. Ngày nay nhờ sự trợ giúp của máy tính có tốc độ cao, bộ nhớ lớn mà phương pháp mô hình hoá được phát triển mạnh mẽ và đưa lại hiệu quả lớn. Mô hình hoá và mô phỏng là một công cụ mạnh của cán bộ nghiên cứu, cán bộ kỹ thuật để giải các bài toán kỹ sư, quy hoạch, tối ưu hóa v.v… Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng được dùng phổ biến trong các trường đại học, các viện nghiên cứu cũng như các cơ sở sản xuất và đã đưa lại hiệu quả to lớn. Ngày nay khó có thể tìm thấy lĩnh vực hoạt động nào của con người mà không sử dụng phương pháp mô hình hóa ở những mức độ khác nhau. Với tầm quan trọng trên, môn mô hình hoá đã được đưa vào trong chương trình giảng dạy dành cho sinh viên Đại Học Hàng Hải Việt Nam. Để có thể nắm bắt một cách có hiệu quả các kiến thức của môn học này, em đã được giao và tiến hành làm bài tập lớn. Do đây là lần đầu tiên tiếp xúc với dạng bài tập này nên không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của thầy, cô giáo. Đề bài: Dùng máy tính khảo sát quá trình quá độ của hệ thống điều khiển tự động Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc như sau: Thông số: K 1 =100;K 2 =0,1;T 1 =0,2;T 2 =0,1s Tìm hàm truyền kín của hệ, viết phương trình sai phân của hệ thống. In ra 100 kết quả bằng số, vẽ đường cong quá độ y(t), dùng phần mềm MATLAB để kiểm tra kết quả đã tính. 1.Viết phương trình sai phân của hệ thống: Hàm truyền của hệ thống: Thay Biến đổi hàm truyền trên ta có: W(z)= Trong đó: A=8 B=-24 C=24 D=-8 Ta có hàm sai phân như sau: A) + D Y(z)= Dùng tính chất dịch hàm gốc của biến đổi Z ta tìm được phương trình sai phân tương ứng với phương trình trên: AY[K+3]+BY[K+2]+CY[K+1]+DY[K]= Vì tín hiệu vào là tín hiệu nhảy cấp U(t)=1(t) nên ta có: U[K+3]=U[K+2]=U[K+1]=U[K]=1 Vậy ta có: AY[K+3]+BU[K+2]+CY[K+1]+DY[K]=8 Cuối cùng ta tìm được phương trình sai phân của hệ điều khiển tự động là: Y[K+3]=(-BY[K+2]-CY[K+1]-DY[K]+8)/A 2. Chương trình được viết bằng Visual Basic 6.0: Option Explicit Dim A, B, C, D As Double Dim t, T1, T2, K1, K2 As Double Dim Y(10000) As Double Dim Xmax, Ymax, Hsox, Hsoy, Si, Ky As Double Dim Xmin, Ymin As Integer Dim Xsum, Ysum As Integer Dim sumy As Integer Dim Xcurrent, Ycurrent As Long Dim Tmax, Yod As Double Dim time As Double Dim i As Integer Public Sub vedothi() Dim Dem As Integer Dim Tod As Double Dim xichma As Double Graph.Cls Xmin = 400 Ymin = 300 Xmax = Graph.Width - 200 ' Ve truc toa do ' Graph.Line (Xmin, (Graph.Height - 400))-(Xmax, (Graph.Height - 400)) Graph.Line (Xmax - 100, (Graph.Height - 400) - 50)-(Xmax, (Graph.Height - 400)) Graph.Line (Xmax - 100, (Graph.Height - 400) + 50)-(Xmax, (Graph.Height - 400)) Graph.Line (Xmin, Graph.Height - 400)-(Xmin, Ymin) Graph.Line (Xmin - 50, Ymin + 100)-(Xmin, Ymin) Graph.Line (Xmin + 50, Ymin + 100)-(Xmin, Ymin) Graph.CurrentX = Xmax - 400 Graph.CurrentY = (Graph.Height - 400) + 100 Graph.Print ("t(sec)") Graph.CurrentX = Xmin - 250 Graph.CurrentY = Ymin - 100 Graph.Print ("y(t)") Graph.CurrentX = Xmin - 200 Graph.CurrentY = (Graph.Height - 400) + 100 Graph.Print ("0") ' Tinh cac gia tri Y' K1 = Val(txtk1.Text) K2 = Val(txtk2.Text) T1 = Val(txtt1.Text) T2 = Val(txtt2.Text) t = 0.001 If (K1 = 0) Or (K2 = 0) Or (T1 = 0) Or (T2 = 0) Then MsgBox (" Chua nhap so lieu ") Else A = 8 * T1 * T2 + 4 * T1 * t + 4 * T2 * T1 + 2 * t ^ 2 + K1 * K2 * t ^ 3 B = -24 * T1 * T2 - 4 * T1 * t - 4 * T2 * T1 + 2 * t ^ 2 + 3 * K1 * K2 * t ^ 3 C = 24 * T1 * T2 - 4 * T1 * t - 4 * T2 * T1 - 2 * t ^ 2 + 3 * K1 * K2 * t ^ 3 D = -8 * T1 * T2 + 4 * T1 * t + 4 * T2 * T1 - 2 * t ^ 2 + K1 * K2 * t ^ 3 Y(3) = 0 Y(4) = 0 Ymax = 0 time = CStr(txtthoigian.Text) ' THoi gian khao sat (s) For i = 2 To 998 * time Step 1 Y(i + 3) = (8 * K1 * t ^ 3 - B * Y(i + 2) - C * Y(i + 1) - D * Y(i)) / A If Y(i) > Ymax Then Ymax = Y(i) Tmax = i * t End If Next i If Ymax <> 0 Then 'Tranh truong hop Ymax =0 thi bao loi Hsoy = (Graph.Height - 1000) / (Ymax) ' ' Them 700 de khong vuot ra khoi graph Else: Ymax = 0.001 End If Hsox = 5.4 / time 'Tim yod gan nhat Yod = 1 'Tim do qua dieu chinh' xichma = (Abs(Ymax - Yod) / Yod) * 100 'Tim Tod Tod = 998 * time Do While (Abs(Y(Tod) - Yod) / Yod < 0.05) Tod = Tod - 1 Loop 'Khac do truc hoanh Si = time / (t * 5) For i = 1 To 5 Graph.Line (i * Si * Hsox + 300, Graph.Height - 350)-(i * Si * Hsox + 300, Graph.Height - 450) Graph.CurrentX = i * Si * Hsox + 200 Graph.CurrentY = Graph.Height - 300 Graph.Print CStr(i * Si * t) Next 'Khac do truc tung Ky = Ymax * Hsoy / 5 'sumy = Round(5 + (Graph.Height - 500 - Round(Ymax * Hsoy)' For i = 1 To 5 Graph.Line (350, Graph.Height - 400 - Round(Ky * i))-(450, Graph.Height - 400 - Round(Ky * i)) Graph.CurrentX = 0 Graph.CurrentY = Graph.Height - 400 - Round(Ky * i) - 100 Graph.Print Format(CStr(Ky * i / Hsoy), "#0.00") Next 'Ve duong ymax Graph.DrawStyle = 2 Graph.Line ((Tmax / t - 2) * Hsox + 400, Graph.Height - 400)-((Tmax / t - 2) * Hsox + 400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * Ymax)) Graph.Line ((Tmax / t - 2) * Hsox + 400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * Ymax))-(400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * Ymax)) Graph.CurrentX = (Tmax / t - 2) * Hsox + 400 Graph.CurrentY = Graph.Height - 600 - Round(Hsoy * Ymax) Graph.Print "Ymax = " + Format(CStr(Ymax), "####0.0000") Graph.CurrentX = (Tmax / t - 2) * Hsox + 450 Graph.CurrentY = Graph.Height - 700 Graph.Print "Tmax = " + CStr(Tmax) 'Ve duong on dinh Graph.Line (400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * Yod))- (Graph.Width - 400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * Yod)) Graph.CurrentX = Tod * Hsox + 900 Graph.CurrentY = Graph.Height - 800 - Round(Yod * Hsoy) Graph.Print "Yôd = " + Format(CStr(Yod), "####0.0000") 'Ve duong sai so Graph.Line (400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod))- (Graph.Width - 400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod)) Graph.Line (400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod))- (Graph.Width - 400, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod)) 'Ve duong Tod Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 400, Graph.Height - 400)-((Tod - 2) * Hsox + 400, Graph.Height - 400 - Hsoy * Yod) Graph.CurrentX = (Tod - 2) * Hsox + 400 Graph.CurrentY = Graph.Height - 900 Graph.Print "Tôd = " + CStr(Tod * t) + " " Graph.DrawStyle = 0 'Ve mui ten 5% Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod) - 300) Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410 - 100, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod) - 100) Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410 + 100, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 1.05 * Yod) - 100) Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod) + 300) Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410 - 100, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod) + 100) Graph.Line ((Tod - 2) * Hsox + 410, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod))-((Tod - 2) * Hsox + 410 + 100, Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod) + 100) Graph.CurrentX = (Tod - 2) * Hsox + 450 Graph.CurrentY = Graph.Height - 400 - Round(Hsoy * 0.95 * Yod) + 200 Graph.Print "5% Yôd" [...]... 3.Chọn số bước tính đủ để hệ thống ổn định: Chọn k=1000 4 In kết quả: 5.Đường cong quá trình quá độ: 6.Chỉ tiêu chất lượng của hệ ĐKTĐ: 7.Dùng MATLAB SIMULINK vẽ đường cong quá trình quá độ của hệ đã cho: Hàm truyền đạt trên miền liên tục Code lệnh trong Matlab như sau: >> k1=100 k1 = 100 >> k2=0.1 k2 = 0.1000 >> t1=0 .2 t1 = 0 .20 00 >> t2=0.1 t2 = 0.1000 >> num=[k1]; >> den=[t1*t2 t1+t2 k1*k2]; >> step(num,den);title('dac... 0. 02 s ^2 + 0.3 s + 10 Ta thu được đường cong quá độ: Mô phỏng trên Simulink: Ta thu được kết quả như sau: Hình: đường cong QTQĐ do Matlab vẽ Kết luận: Từ đồ thị nhận được trong quá trình mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng cũng như phần mềm Visualbasic ta thấy 2 kết quả là tưong đương nhau,trong đó phần mềm chuyên dụng là Matlab thì đễ sử dụng hơn cả vì code lệnh đơn giản,dễ thực hiện 8.Nhận dạng hệ thống: ... Sub txtK2_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Graph1.Visible = False vedothi End If End Sub Private Sub txtK3_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Graph1.Visible = False vedothi End If End Sub Private Sub txtnhom2_Change() End Sub Private Sub txtT1_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Graph1.Visible = False vedothi End If End Sub Private Sub txtT2_KeyPress(KeyAscii... Visualbasic ta thấy 2 kết quả là tưong đương nhau,trong đó phần mềm chuyên dụng là Matlab thì đễ sử dụng hơn cả vì code lệnh đơn giản,dễ thực hiện 8.Nhận dạng hệ thống: 9.Thiết kế giao diện ,nhập thông số, lấy kết quả vào ra: 10.Tài liệu tham khảo: . pháp mô hình hoá được phát triển mạnh mẽ và đưa lại hiệu quả lớn. Mô hình hoá và mô phỏng là một công cụ mạnh của cán bộ nghiên cứu, cán bộ kỹ thuật để giải các bài toán kỹ sư, quy hoạch, tối ưu