1
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
Phần III: HỆ PHI TUYẾN
CHƯƠNG 8
ĐẶC TÍNH PHI TUYẾN TRONG HỆ
THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN.
2
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
I. Đặc tính phi tuyến trong hệ thống điều khiển tự động
Các hệ thống tự động trong thực tế thường là những hệ thống phi
tuyến.
Thực tế hoạt động tuyến tính được áp dụng cho những sai lệch
nhỏ so với điểm làm việc tĩnh.
Trong hệ phi tuyến, các tính chất: xếp chồng, hóan đổi vị trí 2 khối
nối tiếp không còn được áp dụng.
Hệ phi tuyến có thể ổn định với tín hiệu ngõ vào này nhưng lại
không ổn định với tín hiệu ngõ vào khác.
Đáp ứng đầu ra của hệ phi tuyến khi đầu vào là một tín hiệu sin
bao gồm các thành phần tần số cơ bản, họa tần.
3
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
II. Một số khâu phi tuyến
1. Khâu bão hòa
y
y
a
-y
a

ñoä doác
K









aa
aa
a
xxkhi)xx(K
xxkhi)xx(K
xxkhi
y
0
4
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
3. Khâu Rơle 2 vị trí
x
y
y
a
-y
a




aa
a
aa
xxKhiy
xxKhi0
xxKhiy
y
5
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
5. Khâu so sánh có trễ
x
y
y
a
-y
a
x
a
-x
a








2
)
x
1
y
1
=x
2
y
2
y
2
= F
2
[F
1
(x
1
)]
2. Song song
F
1
(x
1
)
F
2
(x
2
)

Điều khiển tự động
IV. Phương pháp tuyến tính hóa điều hòa
Hệ điều khiển phi tuyến:
G(p)
F(x)
(-)
x(t)
z(t)
y(t)
r(t)=0
Nghiên cứu chế độ tự động dao động trong hệ phi
tuyến (r(t) = 0)
Giả sử hệ có tồn tại tự dao
động:
)
t
(
Sin
X
)
t
(
x
m




Vì F(x) là khâu vi tuyến nên y(t) là tín hiệu khơng sin với các sóng
điều hòa tần số 2ω, 3ω… Tuy nhiên qua khâu tuyến tính là khâu lọc




zx
mm
XZ
Hai phương trình trên là điều kiện cân bằng điều hòa.
1. Hàm mô tả
Hàm đầu vào : x(t)= X
m
sin ωt
Hàm đầu ra :








1
1
0
k
k
k
k
tkcosBtksinAA)t(y

Theo phương pháp tuyến tính hóa điều hòa ta có:






2
0
1
1
tdtcostsinXyB
m
9
Chương 8. Hệ thống điều khiển phi tuyến.
Điều khiển tự động
Hệ số khuếch đại phức của khâu phi tuyến
m
m
mFT
X
B
j
X
A
)X(W
11

2. Chế độ tự dao động
Điều kiện tồn tại chế độ tự dao động : x = -z
x = - G . y = - G . W
FT

có chế độ tự dao động
+ Nếu V
FT
nằm trong
D
m
thì hệ thống không
ổn định.
+ Nếu V
FT
cắt G(p) thì trong hệ thống có
chế độ tự dao động với các tham số ω,
X
m
được xác định tại các giao điểm.
G(p)
V
FT
(X
m
)
D
n
D
m
A
B
+ Điểm A là điểm tự dao động không ổn định.
+ Điểm B là điểm tự dao động ổn định.