26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP.HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www2.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Môn học Môn học 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC Chương 5 Chương 5 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 3 ỉ Khái niệm ỉ Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ thống ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ Bode ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực ỉ Thiết kế bộ điều khiển PID Nội dung chương 5 Nội dung chương 5 26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 Khaùi nieäm Khaùi nieäm 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 5 ỉ Thiết kế là toàn bộ quá trình bổ sung các thiết bò phần cứng cũng như thuật toán phần mềm vào hệ cho trước để được hệ mới thỏa mãn yêu cầu về tính ổn đònh, độ chính xác, đáp ứng quá độ,… Khái niệm Khái niệm 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 6 ỉ Bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở. Hiệu chỉnh nối tiếp Hiệu chỉnh nối tiếp R(s) G(s) + − C(s) G C (s) ỉ Các bộ điều khiển: sớm pha, trể pha, sớm trể pha,P, PD, PI, PID,… ỉ Phương pháp thiết kế: QĐNS, biểu đồ Bode 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 7 Điều khiển hồi tiếp trạng thái Điều khiển hồi tiếp trạng thái ỉ Tất cả các trạng thái của hệ thống được phản hồi trở về ngõ vào ỉ Phương pháp thiết kế: phân bố cực, LQR,… + − r(t) K ỉ Bộ điều khiển: )()()( ttrtu Kx − = [ ] n kkk K 21 = K u(t) C c(t) )()()( tutt B A x x + = & x(t) 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 8 Ảnh hưởng của các khâu Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ thống hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ thống 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 9 ỉ Khi thêm 1 cực có phần thực âm vào hàm truyền hệ hở thì QĐNS của hệ kín có xu hướng tiến về phía trục ảo, hệ thống sẽ kém ổn đònh hơn, độ dự trữ biên và độ dự trữ pha giảm, độ vọt lố tăng. Ảnh hưởng của cực Ảnh hưởng của cực Re s Im s Im s Re s Im s Re s 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 10 ỉ Khi thêm 1 zero có phần thực âm vào hàm truyền hệ hở thì QĐNS của hệ kín có xu hướng tiến xa trục ảo, do đó hệ thống sẽ ổn đònh hơn, độ dự trữ biên và độ dự trữ pha tăng, độ vọt lố giảm. Ảnh hưởng của zero Ảnh hưởng của zero Im s Re s Im s Re s Im s Re s [...]... H T Hồng - ÐHBK TPHCM 25 Thí dụ thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS (tt) ỉ Bước 2: Xác đònh góc pha cần bù Cách 1: * 1800 180 0 1800 * arg[( 10 ,5 10 ,5 arctan 10 ,5 (1 35 117,6) * j10 ,5) ( 5) ] 10 ,5 arctan 5, 5 72,60 Im s s* Cách 2: * j10 ,5) 0] arg[( 10 ,5 j10 ,5 1800 ( 1 2) 1800 (1 350 117,60 ) 72,60 10 ,5 26 September 2006 1 2 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 5 Re s O 26 Thí dụ thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm... s* P B j10 ,5 C A 10 ,5 ˆ OPx sin 2 OB OP ˆ OPx sin 2 * 2 * 28,12 2 GC ( s ) 26 September 2006 OC KC 1 5 Re s O ˆ OPx sin 2 OP ˆ OPx sin 2 * 2 * 8,0 2 s 8 s 28 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 27 Thí dụ thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS (tt) ỉ Bước 4: Xác đònh hệ số khuếch đại GC ( s )G ( s ) s KC s* 1 10 ,5 j10 ,5 8 10 ,5 j10 ,5 28 ( 10 ,5 50 j10 ,5) ( 10 ,5 j10 ,5 5) 1 10,79 50 KC 1 20,41 15 11, 85 KC 6,7 s... của hệ thống 26 September 2006 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 19 So sánh các khâu hiệu chỉnh PD PI PID 26 September 2006 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 20 Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số 26 September 2006 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 21 Trình tự thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS Khâu hiệu chỉnh cần thiết kế GC ( s ) ỉ ( 1) Bước 1: Xác đònh cặp cực quyết đònh từ yêu cầu thiết. .. bậc của hệ thống) ỉ Bước 4: Tính hệ số khuếch đại KC bằng cách áp dụng công thức: GC ( s )G ( s ) s 26 September 2006 * s1 1 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 23 Thí dụ thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNS R(s) GC(s) + C(s) 50 s( s 5) ỉ Yêu cầu: thiết kế khâu hiệu chỉnh GC(s) để đáp ứng quá độ của hệ thống sau khi hiệu chỉnh thỏa: POT . học 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC Chương 5 Chương 5 26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 3 ỉ. lượng của hệ thống ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ Bode ỉ Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực ỉ Thiết kế bộ điều khiển PID Nội. September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách