Small tutorial Tổng quan về điều khiển tự động – phần 1

1

I.Khái niệm về điều khiển tự
động
Mở đầu
Bài viết này nhằm làm rõ một số kiến thức cho
các bạn đã và đang học nhưng chưa hiểu rõ
lắm về hệ thống điều khiển tự động. Các bạn
có ý định theo ngành này cũng có thể đọc để
nắm sơ qua về điều khiển tự động.
Kiến thức cơ bản cần cho điều khiển học là
phương trình vi phân và biến đổi Laplace.
Ngoài ra, để thiết kế bộ điều khiển số thì cần
biết thêm về biến đổi Z. Các kiến thức về Đại
số tuyến tính, Hàm biến phức, Tối ưu hóa
cũng sẽ có ích rất nhiều. Tất cả các môn này
đều được dạy ở các năm đại cương ở các
trường đại học về kỹ thuật. Trong bài viết này,
tác giả xem bạn là người đã biết về phương
trình vi phân và biến đổi Laplace.
Điều khiển và điều khiển tự động
Điều khiển :
Vd1: điều khiển xe máy. Ta vặn tay ga thì xe
chạy, vặn mạnh thì nó chạy nhanh, vặn nhẹ thì
nó chạy chậm. Ở đây, xe là đối tượng (hay hệ
thống) cần điều khiển; mức vặn ga là tín hiệu
điều khiển; còn tốc độ xe là đáp ứng của hệ
thống. Khái quát ví dụ trên lên ta hiểu nôm na
điều khiển là sự tác động lên tín hiệu điểu

như sau : dùng 1 thiết bị để đo vận tốc xe. So
sánh giá trị đo được với giá trị mong muốn là
50km/h. Nếu vận tốc nhỏ hơn 50km/h thì tăng
ga để tăng tốc, ngược lại thì giảm ga để giảm
tốc.
Figure 1: Nguyên lý một bộ điều khiển đơn giản
V > Vo : giảm tốc
V < Vo : tăng tốc
So sánh
Vo Vo - V
Tín hiệu
điều
khiển
Cảm biến
V

Công cụ phân tích và thiết kế trong điều
khiển học cổ điển.
Trong điều khiển học cổ điển, mọi phân tích
và thiết kế đều được tiến hành trong miền tần
số, hay còn gọi là miền Laplace.
Vì sao lại là biến đổi Laplace ? Đó là bởi vì
các đối tượng vật lý được mô hình hóa bằng
các phương trình vi phân, và biến đổi Laplace
cho phép chuyển phương trình vi phân tuyến
tính sang một phương trình đa thức, mà
phương trình đa thức thì trực quan và dễ xử lý
hơn nhiều so với phương trình vi phân.
Small tutorial Tổng quan về điều khiển tự động – phần 1







=
1


Như vậy 1/R là hàm truyền giữa dòng điện và
điện áp của một điện trở.
Nếu là cuộn cảm thì sao?
 = 


 



= 











Dòng điện thật
Vận tốc
đo được
Máy thật
Dòng điện
tưởng tượng
Vận tốc
dự đoán
Máy mô
hình
H(s)
Figure 2 : Mô hình và thực tế