Bài giảng Cơ sở tự động - Chương 8 - Thiết kế hệ thống điều khiển - Nguyễn Đức Hoàng

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở tự động - Chương 8 - Thiết kế hệ thống điều khiển - 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 8 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN RỜI RẠC
3. Thiết kế hệ thống điều khiển Hiệu chỉnh nối tiếp: Hồi tiếp trạng thái:
4. Hàm truyền rời rạc các khâu cơ bản Khâu vi phân de() t Trong miền thời gian: ut()= dt e( kT )−− e ([ k1 ] T ) Rời rạc dùng sai phân lùi: u() kT = T E()() z− z−1 E z Lấy biến đổi Z hai vế: Uz()= T U() z11−− z−1 z Hàm truyền khâu vi phân: GzC ()= = = E() z T Tz
5. Hàm truyền rời rạc các khâu cơ bản Khâu tích phân t Trong miền thời gian: u()() t= e  d  0 kT()kT−1 kT Rời rạc: u()()()() kT= e  d  = e  d  + e  d  0 0()kT− 1 kT u( kT ) = u ([ k −1 ] T ) + e (  ) d  ()kT−1 kT T Xấp xỉ: e( ) d  ( e ([ k −1 ] T ) + e ( kT )) ()kT−1 2
6. Hàm truyền rời rạc các khâu cơ bản Khâu tích phân T Biến đổi Z: U()()()() z= z−−11 U z +( z E z + E z ) 2 U() z T11++ z−1 T z Hàm truyền: Gz()= = = C E() z2 1−− z−1 2 z 1
7. Hàm truyền rời rạc các khâu cơ bản Bộ điều khiển PID rời rạc Hàm truyền: KTKzz+−11 G() z= K +ID + PID P 21z− T z
8. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển rời rạc Cách 1: Thiết kế bộ điều khiển liên tục. Sau đó rời rạc bộ điều khiển liên tục ta được bộ điều khiển rời rạc. Cách 2: Thiết kế bộ điều khiển trực tiếp trên hệ thống rời rạc. Các phương pháp : QĐNS, phân bố cực. → phương pháp : phân bố cực.
9. Ví dụ 1 Cho hệ thống hồi tiếp âm sau: 51KTz + G(),() s= G z = K + I 2sz+− 1CP 2 1 Tính KP và KI sao cho sau hiệu chỉnh hệ kín có cặp cực phức với:  =0.,(/) 707 n = 4 rad s
10. Ví dụ 2 10e−0.1s Cho hệ thống hồi tiếp âm sau: Gs()= s +10 z − 05. a. Cho Gz()= .Xác định K để hệ kín ổn định ? C z + 05. za+ b. Cho Gz()= .Xác định K, a, b để hệ kín có cặp C zb+ * cực phức zj12, = −0 5 0 5 ? Tính sai số xác lập khi ngõ vào hàm nấc đơn vị với GC(z) tìm được ?
11. Ví dụ 3 Cho hệ thống rời rạc được mô tả bởi PTTT: 0.368 0.050 0.006 x( k+ 1) = x ( k ) + u ( k ) 0 0.670 0.168 ,Ts= 0.1 y( k )=  1 0 x ( k ) Xác định luật điều khiển u()()() k=− Nr k Kx k để ngõ ra thỏa: POT = 9.5%, tqđ(5%) = 1s và yxl = 1 đối với ngõ vào r(k) hàm nấc đơn vị ?