BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN SỐ Sơ đồ khối, cấu trúc hai mạch vòng điều khiển tốc độ quay động chiều Hình 1: Hệ thống thiết bị điều khiển động điện chiều kích từ độc lập Các tham số động cơ: Ra = 550 KM = 38 TTB = 1,5 ms ΨM = 0.04 V.s LA = 4,2 mH Ke = 236 J = 0.0122 kg.m2 Ta có: Trong : Chuyển sang miền ảnh laplace: Trong : TA = Thay LA RA ta có hệ phương trình sau: Trong : Từ hệ phương trình ta xây dựng sơ đồ cấu trúc động sau: Hình 2: Mô hình toán động Mô simulink: Kết mô phỏng: Hình 3: Đặc tính độ tốc độ động Hình 4: Đặc tính độ dòng động Thiết kế khâu điều chỉnh dòng theo Dead Beat Với chu kì trích mẫu Ti Thực matlab >> R=0.550; >> L=0.0042; >> J=0.0122; >> Km=38; >> Ke=236; >> Phi=0.04; >> Ttb=1.5; >> G1=tf(1,[L R]); >> G2=Km*Phi; >> G3=tf(1,[J 0]); >> G4=Ke*Phi; >> G5=tf([0 1], [Ttb 1]); >> G6=G1*G2*G3; >> G7=feedback(G6,G4); >> G8=G5*G7; >> G9=feedback(G8,1); >> Gz1=c2d(G9, 0.000005,'zoh') 4.119e-013 z^2 + 1.647e-012 z + 4.118e-013 -z^3 - 2.999 z^2 + 2.999 z - 0.9993 Sampling time: 5e-006 Ta có; Theo phương pháp Dead – Beat L1(z-1) = l0 + l1.z-1 Thực matlab: >>b2= 0.0000000000004118; b1= 0.000000000001647; 0.0000000000004119; a3=-0.9993; a2= 2.999; a1=-2.999; a0= 1; T1=0.000005 T1 = 3.3300e-006 >> l0=a0/((a0-a1)*(b0+b1+b2)) l0 = 17.7805 >> l1=-a1/((a0-a1)*(b0+b1+b2)) l1 = 11.4240 L1z=filt([l0 l1],1,T1) b0= Transfer function: 17.78 + 11.42 z^-1 Sampling time: 3.33e-006 >> Bz=filt([b0 b1 b2],1,T1) Transfer function: 0.03421 + 3.127e-005 z^-1 + 3.831e-009 z^-2 Sampling time: 3.33e-006 >> Az=filt([a0 a1 a2],1,T1) Transfer function: - 0.6425 z^-1 - 3.41e-007 z^-2 Sampling time: 3.33e-006 >> Gz=Bz/Az Transfer function: 0.03421 + 3.127e-005 z^-1 + 3.831e-009 z^-2 - 0.6425 z^-1 - 3.41e-007 z^-2 Sampling time: 3.33e-006 >> GRi=(L1z*Az)/(1-L1z*Bz) Transfer function: 17.78 - 7.34 z^-2 - 3.896e-006 z^-3 0.3917 - 0.3914 z^-1 - 0.0003573 z^-2 - 4.377e-008 z^-3 Sampling time: 3.33e-006 >> Gk1=(Gz*GRi)/(1+Gz*GRi) Hàm truyền khâu điều chỉnh dòng có thêm khâu Deat-Beat là: Transfer function: 0.2383 - 0.3909 z^-1 + 0.05402 z^-2 + 0.1617 z^-3 - 0.0629 z^-4 - 0.0001153 z^-5 - 6.692e-008 z^-6 - 1.298e-011 z^-7 - 8.044e-016 z^-8 - 8.429e-022 z^-9 - 2.227e028 z^-10 -0.3917 - 0.8947 z^-1 + 0.6643 z^-2 - 0.1611 z^-3 - 0.0001476 z^-4 - 1.822e-008 z^-5 - 1.922e-014 z^ -6 - 5.089e-021 z^-7 - 9.304e-032 z^-8 - 4.938e-038 z^-9 Sampling time: 3.33e-006 >> step(Gk1) Mô simulink: Kết mô phỏng: Thiết kế điều chỉnh tốc độ cho động chiều dùng tiêu chuẩn tích phân Mô hình động chiều có điều chỉnh dòng tốc độ Đối tượng điều khiển: 10 Hàm truyền đối tượng điều khiển động chiều sau: Gi ( s ) = 1 Tt s + Ra Ta s + Thay số ta được: Chuyển hàm truyền liên tục sang gián đoạn với chu kì T = 0,0004 s: G( z) = - 0.008334 z - 0.007263 z - 1.657 z + 0.6616 Chia tử mẫu cho G( z) = z ta được: - 0.008334 z -1 - 0.007263z -2 - 1.657 z -1 + 0.6616z -2 Chọn sẵn p1= -1 Giả sử biên độ umax = 45 ta có r0 = 45 Với b1 = -0.008334 điều kiện: r1 ≤ −r0 (1 − r0 b1 ) thay số ta được: r1 ≤ −61,88 N I Q = ∑ e k2 Giả sử ta chọn: Với : k =0 - 0.008334 z -1 - 0.007263z -2 G( z) = - 1.657 z -1 + 0.6616z -2 ; r0 + r1 z −1 G (r ) = - z -1 Ta tính sai lệch : E( z) = W ( z) = 1+ r0 + r1 z - z -1 −1 - 0.008334 z -1 - 0.007263z - - 1.657 z -1 + 0.6616z - Viết sai lệch điều chỉnh dạng sai phân : e k = wk + (a1 − 1) wk −1 + (a − a1) wk − − wk −3 a − (a1 − + r0 b1 )e k −1 − (a - a + r0 b + r1 b )e k - − (r1b2 − a )e k −3 11 Cho trước wk = 1k thay ek vào IQ tính thử với N = e0 = e1 = (1 − b1 r0 ) = 1,38 e2 = −e1 ( a1 − + r0 b1 ) − (a1 + r0 b2 + r1b1) = 6,17 + 0,008334 r1 I Q = ∑ ek2 = e02 + e12 + e22 = + 1,38 + (6,17 + 0,008334 r1 ) = 6,95.10 −5 r12 + 0,103r1 + 40,97 => k =0 Phương trình bậc r1có điểm cực tiểu điểm GR = Bộ điều khiển có dạng: 45 − 741z − z −1 −1 4.Vẽ lưu đồ thuật toán tổng thể hệ thống 12 r1 ≈ −741 chọn r1 = −741 Kết mô Tài liệu tham khảo [1] GS.TS Nguyễn Phùng Quang Điều khiển số (Digital Control System) – Đại học Bách khoa Hà Nội – 2007 13 [...]... tượng điều khiển của động cơ một chiều như sau: Gi ( s ) = 1 1 1 Tt s + 1 Ra Ta s + 1 Thay số ta được: Chuyển hàm truyền liên tục sang gián đoạn với chu kì T = 0,0004 s: G( z) = - 0.008334 z - 0.007263 z 2 - 1.657 z + 0.6616 Chia cả tử và mẫu cho G( z) = z 2 ta được: - 0.008334 z -1 - 0.007263z -2 1 - 1.657 z -1 + 0.6616z -2 Chọn sẵn p1= -1 Giả sử biên độ umax = 45 ta có r0 = 45 Với b1 = -0.008334 và điều. .. (6,17 + 0,008334 r1 ) 2 = 6,95.10 −5 r12 + 0,103r1 + 40,97 => k =0 Phương trình bậc 2 của r1có điểm cực tiểu tại điểm GR = Bộ điều khiển có dạng: 45 − 741z 1 − z −1 −1 4.Vẽ lưu đồ thuật toán tổng thể của hệ thống 12 r1 ≈ −741 chọn r1 = −741 5 Kết quả mô phỏng Tài liệu tham khảo [1] GS.TS Nguyễn Phùng Quang Điều khiển số (Digital Control System) – Đại học Bách khoa Hà Nội – 2007 13 ... 1.657 z -1 + 0.6616z -2 ; r0 + r1 z −1 G (r ) = 1 - z -1 Ta tính được sai lệch : E( z) = W ( z) = 1+ r0 + r1 z 1 - z -1 −1 1 - 0.008334 z -1 - 0.007263z - 2 1 - 1.657 z -1 + 0.6616z - 2 Viết sai lệch điều chỉnh dưới dạng sai phân : e k = wk + (a1 − 1) wk −1 + (a 2 − a1) wk − 2 − wk −3 a 2 − (a1 − 1 + r0 b1 )e k −1 − (a 2 - a 1 + r0 b 2 + r1 b 1 )e k - 2 − (r1b2 − a 2 )e k −3 11 Cho trước wk = 1k thay