Bài giảng Cơ sở tự động - Chương 6 - Thiết kế hệ thống dùng Bode - Nguyễn Đức Hoàng

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở tự động - Chương 6 - Thiết kế hệ thống dùng Bode - Nguyễn Đức Hoàng

1. MÔN HỌC CƠ SỞ TỰ ĐỘNG Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Email: ndhoang@hcmut.edu.vn
2. CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC
3. Thiết kế hệ thống dùng Bode R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - Bộ điều khiển sớm pha → cải thiện chất lượng quá độ 1+ Ts G (s)= K ( 1) CC1+ Ts
4. Biểu đồ Bode khâu sớm pha 20log(KC )+ 20log( ) 20log(KC )+ 10log( ) 20log(KC ) 1 = max max T −1 =max arcsin +1 1T max 1T
5. Thiết kế hệ thống dùng Bode R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - Bộ điều khiển trễ pha → cải thiện chất lượng xác lập 1+ Ts G (s)= K ( 1) CC1+ Ts
6. Biểu đồ Bode khâu trễ pha 20log(KC ) 20log(KC )+ 10log( ) 20log(KC )+ 20log( ) 1 =min T min −1 =min arcsin +1 1T min 1T
7. Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 1: Xác định KC để thỏa yêu cầu sai số xác lập * Kp KKva KC = = = KKKp v a • Bước 2: Đặt G1(s) = KC*G(s) . Vẽ Bode G1(s) • Bước 3: Xác định tần số cắt biên G1(s) : c
8. Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 4: Xác định độ dự trữ pha G1(s) : M • Bước 5: Xác định góc pha cần bù : * max = MM −  +  M* : độ dự trữ pha mong muốn,  = 50 : 200 • Bước 6: Tính : 1+ sin = max 1− sin max
9. Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 7: Xác định tần số cắt mới dựa vào điều kiện : ' L1C() = − 10log( ) • Bước 8: Tính T : 1 T = '  C • Bước 9: Kiểm tra hệ thống thỏa mãn độ dự trữ biên không? Nếu không quay lại Bước 5.
10. Ví dụ 1 Sơ đồ điều khiển 40 G(s) = s2 (s+ 10) R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - • Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: * * 0 * Ka = 10,  M 20 , GM 5dB
11. Ví dụ 2 Sơ đồ điều khiển 16 G(s) = (s++ 2)2 (25s 1) R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - • Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: có sai số sác lập đối với ngõ vào hàm nấc M5%* và 50 0 , GM * 20dB
12. Các bước thiết kế khâu trễ pha dùng Bode • Bước 1: Xác định KC để thỏa yêu cầu sai số xác lập * Kp KKva KC = = = KKKp v a • Bước 2: Đặt G1(s) = KC*G(s) . Vẽ Bode G1(s)
13. Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 3: Xác định tần số cắt biên mới dựa vào điều kiện: ' 0 * 1C( ) = −180 +  M +  M* : độ dự trữ pha mong muốn,  = 50 : 200 • Bước 4: Tính từ điều kiện : ' L1C() = − 20log( )
14. Các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode • Bước 5: Chọn zero khâu hiệu chỉnh: 1 ' → T T C • Bước 6: Tính T : T T = • Bước 7: Kiểm tra hệ thống thỏa mãn độ dự trữ biên không? Nếu không quay lại Bước 3.
15. Ví dụ 3 Sơ đồ điều khiển 10s+ 1 G(s) = s(s+ 10)2 R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - • Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: * * 0 * Kv = 10,  M 40 , GM 20dB
16. Ví dụ 4 Sơ đồ điều khiển 10 G(s) = s(s++ 1)(s 10) R(s) + C(s) Gc(s) G(s) - • Thiết kế GC(s) sao cho sau khi thiết kế hệ thống thỏa yêu cầu: * * 0 * Kv = 10,  M 40 , GM 20dB