TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
SVTH : TRẦN ĐĂNG PHAN
MSSV : 910467D
Lớp : 09DD2N
Tp.HCM, ngày 3 tháng 1 năm 2009
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN

BÀI THÍ NGHIỆM 1 :
ỨNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN TỰ ĐỘNG.
I. Tìm hàm truyền tương của hệ thống :
)5)(3(
1
1
1
++
+
=
ss
s
G
;
;
82

s
1
=
sss
ss
158
1592
23
2
++
++
G
2
H
1
= G
2
ht H
1
=
842
)2(
82
1
82
2
2
2
++
=

2345
23
223
2
++++
++
=
++++
++
G(s)=
sssss
ss
sssss
sss
sssss
sss
13513372202
1592
12012470202
1592
1
12012470202
1592
2345
3
2345
23
2345
23
++++

s^2 + 2 s + 8

>> G
3
= tf(1,[1 0]) % nhap ham truyen G
3

Transfer function:
1
-
s

>> H
1
= tf([1 2],1) % nhap ham truyen H
1

Transfer function:
s + 2

>> G
13
=parallel(G1,G3) % tinh ham truyen tuong duong cua G
1
va G
3

Transfer function:
2 s^2 + 9 s + 15


,G
2
H
1

Transfer function:
2 s^3 + 9 s^2 + 15 s

2 s^5 + 20 s^4 + 70 s^3 + 124 s^2 + 120 s

TRANG 3
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
>> G = feedback(G
td
,1) % ham truyen vong kin

Transfer function:
2 s^3 + 9 s^2 + 15 s

2 s^5 + 20 s^4 + 72 s^3 + 133 s^2 + 135 s
II.Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ Bode:
Khảo sát hệ thống phản hồi âm đơn vò có hàm truyền vòng hở
G(s)=
( )
( )
2
0.2 8 20
K
s s s+ + +
a) Với K=10 vẽ biểu đồ bode biên độ và pha hệ thống trong khoảng tần

bằng 180
0
c)
Độ dự trữ biên : GM = -L(W
-II
) (dB)
Độ dự trữ pha: þM = 180
0
+
ϕ
(w
c
)

Tìm bằng Matlab
Từ biểu đồ Bode xác đònh độ
- Tần số cắt biên w
c
= 0,454rad/s
- Tần số cắt pha w
-x
= 4,66rad/s
- Độ dự trữ biên : GM = 24.8 dB
- Độ dự trữ pha : þ M = 103.3
0
- So VD xác đònh bằng lý thuyết và bằng Matlab thì kết quả là giống
nhau.
- Điều kiện ổn đònh của hệ thống dựa vào biểu đồ Bode là:
- : GM >0
ÞM>0

TRANG 6
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
MS =
1.0000 8.2000 21.6000 4.0000
>> G=tf(TS,MS) %nhap ham truyen G(s)

Transfer function:
400

s^3 + 8.2 s^2 + 21.6 s + 4

>> bode(G,{0.1,100}) %ve bieu do bodecua ham truyen trong khoang
(0.1,100)
>>grid on %ke luoi
>> G
k
=feedback(G,1) %ham truyen vong kin

Transfer function:
400

s^3 + 8.2 s^2 + 21.6 s + 404

TRANG 7
TN IU KHIN T NG SV : TRN NG PHAN
>> step(G
k
,10) %ve ham nac
IV. Kho sỏt h thng dựng QNS :
a)Veừ QẹNS cuỷa heọ thoỏng, tỡm Kgh cuỷa heọ thoỏng :

c) Tìm K để hệ thống có độ vọt lố POT =25%

POT=EXP(-
2
1
ξ
ξπ
−
)
Vậy muốn tìm K để hệ thống có độ vọt lố POT = 25% ta nhấp chuột vào
giao điểm của QĐNS với đường thẳng
ξ
=0.7 .
d) Tìm K để hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) là 4s
Ta có :
T
xl
=
14
4
=⇒=
n
n
s
ξω
ξω
TRANG 9
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
Vậy để hệ thống có txl = 4s ta nhấp chuột vào giao điểm của QĐNS
đường thẳng

) %ve ham nac
>>grid on
TRANG 10
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
Với K = Kgh thì hệ thống sẽ nằm ở biên giới ổn đònh nên đáp ứng ngõ ra có
dao động
voi K=73
>> Gk = feedback(73*G,1) %ham truyen vong kin

Transfer function:
73

s^3 + 11 s^2 + 44 s + 133

>> step(Gk,5) %ve ham nac
>> grid on %ke luoi
Ta có: POT=
21.23100.
56.0
56.069.0
100.
max
=
−
=
−
xl
xl
c
cc

= feedback(178*G,1) %ham truyen vong kin

Transfer function:
178

s^3 + 11 s^2 + 44 s + 238

>> step(Gk,5) %ve ham nac
>> grid on %ke luoi
Ta co: POT =
%6.46100.
75.0
75.01.1
100.
max
=
−
=
−
xl
xl
c
cc
Sai số xác lập của hệ thống:

p
xl
K
e
+

s^3 + 11 s^2 + 44 s + 133

>> step(Gk,5) %ve ham nac
>>grid on %ke luoi
>> hold on
>> G
k
=feedback(178*G,1) %ham truyen vong kin

Transfer function:
178

s^3 + 11 s^2 + 44 s + 238

>> step(Gk,5) %ve ham nac
>> grid on %ke luoi
TRANG 13
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
BÀI THÍ NGHIỆM 2 :
ỨNG DỤNG SIMULINK MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG HỆ THỐNG
I.A Khảo sát hệ hở,nhận dạng hệ thông theo mô hình Ziegler-Nichols:
Mô hình hệ thống lò nhiệt vòng hở:
a) Chỉnh giá trò hàm nấc bằng 1,thời gian mô phỏng Stop time=600s
>> plot(ScopeData.time,ScopeData.signals.values)
>> grid on %ke luoi
T=120; L=30
b) Khảo sát mô hình điều khiển nhiệt độ ON-OFF:
TRANG 14
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN

-Tín hiệu đặt vào đầu hàm nấc u(t)=100
-Khâu bào hòa Saturation có giới hạn là upper limit=1,lower limit=0
-Tính giá trò các thông số:
PID(s)=K
P
+
s
K
I
+ K
D
s
Với:
K
P
=
016,0
300.30
120.2,12,1
==
LK
T
;K
I
=
0
2
=
LK
K

e
xl
0.5 0,09 0,0476 0,0196 0,0099
t
xl
0.7 0,6 0,55 0,55 0,55
TRANG 18
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
TRANG 19
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
-Nhận xét:
Khi K
P
càng tăng thì chất lương của hệ thống càng tốt.Vì thơì gian xác lập
nhỏ, e
xl
, POT nhỏ, đdộ chính xác cao
b. Thực hiện khảo sát hệ thống vơí bộ điều khiển PI (K
P
=2,K
D
=0) và tính
độ vọt lố,sai số xác lập,thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau:
K
I
0,1 0,5 0,8 1 2
POT -0,072 -0,005 0,0036 0,025 0,126
e
xl
0.333 0,333 0,333 0,333 0,333

3 3 3.4 3.8
TRANG 20
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
TRANG 21
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
-Nhận xét: Khi K
D
tăng thì chất lượng của hệ thống không thay đổi.Vì
POT,e
xl
, t
xl
không đổi
Chất lượng của bộ điều khiển PID tốt hơn bộ điều khiển P vàPI vì bộ
điều khiển PID ổn đònh
TRANG 22
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
BÀI THÍ NGHIỆM 4:
ỨNG DỤNG SIMULINK MƠ PHỎNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN LỊ NHIỆT
A . KHẢO SÁT HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ :
1) Khảo sát hệ hở, nhận dạng hệ thống theo mơ hình Ziegler-Nichols:
Chỉnh giá trò hàm nấc bằng 1,thời gian mô phỏng Stop time=600s
>> plot(ScopeData.time,ScopeData.signals.values)
>> grid on %ke luoi
T=120; L=30
2) Khảo sát mô hình hệ thống ổn đònh nhiệt , điều khiển ON – OFF
TRANG 23
TN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SV : TRẦN ĐĂNG PHAN
- Lò nhiệt được biểu diển bằng hai khâu quán tính nối tiếp Transfer