TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO THỰC HÀNH HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÃ HỌC PHẦN: 13434 Sinh viên: Mã sinh viên: Nhóm: Giảng viên: MỤC LỤC BÀI 1: TẠO LẬP VÀ GHÉP NỐI CÁC MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN ĐẠT I.Cơ sở lí thuyết Khái niệm hàm truyền đạt - Hàm truyền đạt tỷ số ảnh Laplace tín hiệu ảnh Laplace tín hiệu vào với điều kiện ban đầu - Kí hiệu: G(s) - Cơng thức tổng qt: G(s) -Đây dạng hợp thức hàm truyền đạt Là phân thức có tử mẫu đa thức biến s (m≤n) Tạo lập hàm hàm truyền đạt MATLAB G(s)= Num=[ Den=[ Hàm truyền đạt hệ: Sử dụng lệnh sys=tf(num,den) G(s)= P=[ Z=[ K=const Hàm truyền đạt hệ: Sử dụng lệnh sys=zpk(Z,P,k) • Nếu hàm truyền đạt ghép nối tiếp nhau, sử dụng lệnh: sys=series(sys1,sys2) • Nếu có hàm ghép nối tiếp, sử dụng lệnh: sys=sys1*sys2*….*sysn • Nếu hàm truyền đạt ghép song song, sử dụng lệnh: sys=parallel(sys1,sys2) • Nếu hàm truyền đạt ghép nối phản hồi âm, sử dụng lệnh: sys=feedback(sys1,sys2) Phản hồi âm đơn vị: sys2=1 Nếu hàm truyền đạt ghép nối phản hồi dương , sử dụng lệnh: sys=feedback(sys1,-sys2) Phản hồi dương đơn vị: sys2=-1) II Nội Dung Thực Hành 4.1 Tạo lập hàm truyền đạt hệ điều khiển liên tục tuyến tính Matlab (bai11) a) sys1=tf([1 -3 1],[4 -1]) Transfer function: s^3 - s^2 + s - s^4 - s^3 + s^2 - s + b) sys2=zpk([],[-2 -4],[5]); Zero/pole/gain: (s+2) (s+4) 4.2 Tìm hàm truyền đạt hệ điều khiển tự động liên tục tuyến tính bao gồm nhiều khối ghép nối với Matlab (bai12a) a) sys1=tf([1 -2],[3 1 -1]); sys2=tf([1 1],[1 -3]); sys3=tf([1 -3],[1 -2 2]); sys4=tf([2 -1],[3 2]); sys12=series(sys1,sys2); sys123=parallel(sys12,sys3); sys=feedback(sys123,sys4) Transfer function: s^6 - 42 s^5 + 25 s^4 + 50 s^3 + 59 s^2 - s - 26 -9 s^7 - 30 s^6 - s^5 + 46 s^4 - 22 s^3 + s^2 – 53 s + 25 b)(bai12b) sys1=tf([1],[1 0]); sys2=tf([1],[1 1]); sys3=tf([1],[1 2]); sys4=tf([1],[1 0]); sys5=tf([2],[1 1]); sys234=sys2*sys3*sys4; sys2345=feedback(sys234,-sys5); sys12345=series(sys1,sys2345); sys6=feedback(sys12345,1/sys4); sys=feedback(sys6,1) Transfer function: s+1 s^5 + s^4 + s^3 + s^2 + c)(bai12c) sys1=tf([1],[1 0]); sys2=tf([1],[1 1]); sys3=tf([1],[1 2]); sys4=tf([1],[1 0]); sys5=tf([2],[1 1]); sys6=tf([1 1],[1 -5]); sys23=series(sys2,sys3); sys235=feedback(sys23,-sys5); sys1235=series(sys1,sys235); sys7=series(sys6,1/sys3); sys8=feedback(sys1235,sys7); sys84=series(sys8,sys4); sys=feedback(sys84,1) Transfer function: s^2 - s - s^6 - s^5 - 14 s^4 - 21 s^3 + s^2 - s - BÀI 2: KHẢO SÁT TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I Cơ Sở Lý Thuyết Hàm đặc tính tần số - Ý nghĩa: Dùng để miêu tả quan hệ vào hệ liên tục tuyến tính tín hiệu vào hàm điều hịa - Định nghĩa: Hàm đặc tính tần số kí hiệu G(jω)-được đĩnh nghĩa cơng thức: G(jω)= A(=P() Trong đó: A – Biên độ hàm Đặc tính tần số ϕ – Pha hàm đặc tính tần số 1.1.Đặc tính tần số Logarit (Biểu đồ Bode) - Bản chất Đặc tính tần số Logarit khảo sát riêng rẽ thay đổi biên độ pha theo tần số bao gồm đặc tính khác - Câu lệnh: Bode(sys) 1.2.Đặc tính tần số biên-pha (Biểu đồ Nyquist) - Đặc tính tần số biên-pha đường cong mà hàm G(jω) vẽ lên mặt phẳng phức tần số ω thay đổi liên tục từ 0->+∞ - Trong trường hợp ω: -∞ -> +∞ G(jω) thay đổi thành nửa đối xứng qua trục hoành - Câu lệnh: Nyquist(sys) Đặc tính thời gian - Định nghĩa: Là đặc tính khảo sát thay đổi tín theo thời gian 2.1 Đáp ứng xung (Hàm trọng lượng) - Là đáp ứng tín hiệu vào xung Dirac - Câu lệnh: impulse(sys) 2.2 Đáp ứng bước (Hàm độ) - Là đáp ứng tín hiệu vào tín hiệu bâc thang -Câu lệnh: step(sys) +Nhận xét: hệ tọa độ muốn vẽ nhiều đường đặc tính ta dùng lệnh “hold on” VD: bode(sys1) Hold on Bode(sys2) II Nội Dung Thực Hành 4.1 Vẽ đặc tính tần số hệ điều khiển tự động a)(bai21a) sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([1],[0.3 1]); bode(sys1) hold on bode(sys2) Ta thấy k khơng đổi, T thay đổi biên độ pha thay đổi T có giá trị nhỏ có biên độ pha lớn b)(bai21b) sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([2],[0.2 1]); bode(sys1) hold on bode(sys2) Ta thấy T không đổi, k thay đổi biên độ thay đổi cịn pha khơng thay đổi k nhỏ biên độ nhỏ c)(bai21c) sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([1],[0.3 1]); nyquist(sys1) hold on nyquist(sys2) Khi k không đổi, T thay đổi, hàm đặc tính tần số vẽ lên mặt phẳng phức đường cong d)(bai21d) sys1=tf([1],[0.2 1]); sys2=tf([2],[0.2 1]); nyquist(sys1) hold on nyquist(sys2) 10 Kết Luận: Hệ khơng ổn định khơng bao quanh điểm gốc tọa độ - Tính ổn định hệ thống theo tiêu chuẩn Nyquist Bài 3.4.3.1 (bai33a) num=[2 -3 5]; den=[3 -2 2]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); roots(denh) sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) Nhận xét: 28 Kết luận: hệ khơng ổn định hệ hở hệ không ổn định lại không bao điểm (-1, j0) Bài 3.4.3.2(bai33b) num=[1 1]; den=[1 0.2 1]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); roots(denh) sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) 29 Nhận xét: Kết luận: hệ ổn định bao quanh điểm (-1, j0) hai lên số nghiệm có phần thực dương Bài 3.4.3 với k =2 (bai33c) num=[2]; den=[1 3 1]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); roots(denh) sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) 30 Nhận xét: Kết luận: hệ kín ổn định hệ hở hệ ổn định không bao quanh điểm (-1,j0) Bài 3.4.3 với k = 4(bai33d) num=[4]; den=[1 3 1]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); roots(denh) 31 sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) Nhận xét: Kết luận: hệ kín ổn định hệ hở hệ ổn định không bao quanh điểm (-1,j0) Bài 3.4.3 với k= 8(bai33e) num=[8]; den=[1 3 1]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); 32 roots(denh); sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) Nhận xét: 33 Kết luận: hệ kín ổn định hệ hở hệ ổn định không bao quanh điểm (-1,j0) Bài 3.4.3 với k =15(bai33d) num=[15]; den=[1 3 1]; sys1=tf(num,den); [numh,denh]=tfdata(sys1,'v'); roots(denh); sysh=tf(numh,denh); nyquist(sysh) Nhận xét: 34 Kết luận: hệ kín khơng ổn định hệ hở hệ ổn định lại bao quanh điểm (-1, j0) 35 Bài 4: Đánh giá trình độ hệ điều khiển tự động I: Cơ sở lí thuyết + Thời gian độ: Tqd: thời gian tính từ thời điểm ban đầu đến thời điểm mà đặc tính thời gian đầu bắt đầu vào dải yxl sau khơng khỏi vùng + Độ q điều chỉnh: : = yMAX – yxl sai lệch giá trị lớn giá trị xác lập đầu + Số lần dao động n: số lần đặc tính thời gian dao động xung quanh giá trị xác lập tính đến thời điểm kết thúc trình độ II: Nội dung thực hanh Bài 4.1: (bai41) num=[1]; den=[1 0.3 4]; step(num,den); grid on; [y,x,t]=step(num,den); ymax=max(y) yxl=0.25; b=ymax-yxl n=length(t) k=n while abs(y(k)-yxl)