Môn học Môn học
CƠ SỞ TỰ ĐỘNGCƠ SỞ TỰ ĐỘNG
Biên son: TS. Hunh Thái Hồng
 
B mơn đi

u khi

n t đng
Khoa in – in T
i hc Bách Khoa TPHCM
Email: [email protected]
Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/
Ging viên: HTHồng, NVHo, NHồng, BTHuyn, HHPhng, HMTrí
9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1
Chương 6Chương 6
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤCĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 2

Kha
ù
i
niệm
Nội dung chương 6Nội dung chương 6

Khai
niệm
 Ảnh hưởng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ
thống
Thi á

a
ù
p
QĐNS
 Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ Bode
 Thiết kế bộ điều khiển PID
 Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố cực
 Thiết kế bộ ước lượng trạng thái
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 3
Khaùi nieämKhaùi nieäm
9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 4

Thie
á
t
ke
á
la
ø
toa
ø
n
bộ
qua
ù
trình
bo
å
sung
ca

y
êu cầu về tính ổn đ
ò
nh
,
đo
ä
chính xác
,
đá
p
ứn
g
y
ò,
ä
,
p
g
quá độ,…
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 5

Bộ
đie
à
u
khie
å
n
no

cua
hệ
hơ
.
R
(s)
G(s)
+

Y
(s)
G
C
(s)
 Các bộ điều khiển: sớm pha, trể pha, sớm trể pha,P, PD, PI,
PID
PID
,…

Phương
pha
ù
p
thie
á
t
ke
á
:
QĐNS

à
ngõ vào
+

r(
t
)
u(
t
)
C
y
(
t
)
)()()( tutt B
A
x
x



x
(
t
)
K
 Bộ điều khiển:
)()()( ttrtu Kx


K
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 7

Phương
phap
thiet
ke
:
phan
bo
cư
ï
c
,
LQR
,…
A
Û
nh hươ
û
ng cu
û
aca
ù
ckha
â
uA
Û
nh hươ
û

Khi
the
â
m
1
cưc
co
ù
pha
à
n
thưc
a
â
m
va
ø
o
ha
ø
m
truye
à
n
hệ
hơ
û
thì
Ảnh hưởng của cựcẢnh hưởng của cực


g
iảm
,
đo
ä
vot
ò
,
ä
ï
ä
ï
p
g,
ä
ï
lố tăng.
Im s Im s Im s
Re s Re s Re s
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 9

Khi
the
â
m
1
zero
co
ù
pha

am
vao
ham
truyen
hệ
hơ
thì
QĐNS của hệ kín có xu hướng tiến xa trục ảo, do đó hệ thống
sẽ ổn đ
ò
nh hơn
,
đo
ä
dư trữ biên và đo
ä
dư trữ
p
ha tăn
g,
đo
ä
vot lố
ò
,
ä
ï
ä
ï
p

Ham
truyen
:
 Đặc tính tần số:




Tj
Tj
KjG
CC



1
1
)(

Tj

1






1
sin

p
ha cải thiện đá
p
ứn
g
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 11
p
p
g
quá độ (POT, tqđ, )
Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh trể phaẢnh hưởng của khâu hiệu chỉnh trể pha

Ha
ø
m
truye
à
n
:
)1(
1
1
)( 





Ts
Ts


1
sin
1


 Chú ý các giá trò trên biểu đồ Bode






1
sin
min




T
1
min



lg10lg20)(
min

C

à
)1,1(
1
1
1
1
)(
21
2
22
1
11



















Hø
à
 Hệ số tỉ lệ càng lớn sai số xác lập càng nhỏ.
PC
K
s
G

)(

H
a
ø
m truye
à
n:
 Trong đa số các trường hợp hệ số tỉ lệ càng lớn độ vọt lố càng
cao, hệ thống càng kém ổn đònh.
(
t
)
 Thí dụ: đáp ứng
của hệ thống hiệu
hỉ h
ái
iá
dø
y
(
t

ham
truyen
đoi
tượng là:
10
)
(

s
G
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 14
)3)(2(
)
(


ss
s
G
Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ (PD)Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ (PD)

Bie
å
u
đo
à
Bode

Ha
ø

sơm
pha
,
trong
đo
độ
lệch pha cực đại giữa tín hiệu
ra và tín hiệu vào là

max
=90
0
,
tương ứng với tần số 
max
=+.
Kh â
hi ä
hỉ h
PD
lø
hh

Kh
a
â
u
hi
e
ä

hõ
ứ
lự
ủự
ự
ứ
hh

Ch
u
ự
y
ự
:
Th
ụ
ứi
h
a
ố
ng v
i
p
h
a
õ
nca
ứ
ng
l

:

Bie
å
u
đo
à
Bode

Ham
truyen
:
)
1
1()(
sT
K
s
K
KsG
I
P
I
PC


Bieu
đo
Bode
 Khâu hiệu chỉnh PI là một

hỉ h
PI
lø
ê

Kh
a
â
u
hi
e
ä
uc
hỉ
n
h
PI
l
a
ø
mta
ê
ng
bậc vô sai của hệ thống, tuy
nhiên cũn
g
làm cho he
ä
thốn
g

lo
á
ca
ø
ng
cao

Chu
y
:
Thơi
hang
tích
phan
cang
nho
độ
vo
ï
t
lo
cang
cao
y(t)
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 18
Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỉ lệ (PID)Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỉ lệ (PID)
å
à

Ha

I
PC



T
K
G
1
1
1
)
(








s
T
sT
K
s
G
D
I
PC 2

9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 20
Thie
á
tke
á
hệ tho
á
ng đie
à
ukhie
å
n lie
â
ntucThie
á
tke
á
hệ tho
á
ng đie
à
ukhie
å
n lie
â
ntuc
Thiet

ke


c

dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 21
Trình tự thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm phaTrình tự thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dùng QĐNSdùng QĐNS
)
/
1
(


T
s
)1(
)/1(
)
/
1
(
)( 





Ts
T
s
KsG
CC

ve
à
cha
á
t


POT lo
á
vo
ï
t Đo
ä



2
*
1



j

Bươc
1
:
Xac
đònh
cặp

bu
ø
đe
å
cặp
cưc
quye
á
t
đònh
na
è
m
*
2
1
s



độ, quá gian Thời
ï
ä




n



c
quyet
đònh
nam
trên QĐNS của hệ thống sau khi hiệu chỉnh bằng công thức:
2
,
1
s







m
i
n
i
z
s
p
s
*
1
*
1
0*
)

)
(
180
s
s
G
cưc
đe
á
n
cu
û
a
cưc
ca
ù
c
tư
ø
go
ù
c

9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 22


1
)
(
180

zero cu
û
akha
â
uhiệuchỉnh

Bươc

3:
Xac

đònh

vò

trí

cư
ï
c

va

zero

cua

khau

hiệu

ch
ve
õ
thươ
ø
ng
du
ø
ng
:
Co
hai
cach
ve
thương
dung
:
 PP đường phân giác (để cực và zero của khâu H/C gần nhau)

PP
triệt
tie
â
u
nghiệm
(đe
å
ha
bậc
cu

(s)
+

Y
(s)
G
C
(s)
)5(
50
ss
 Y
e
âu
ca
àu
:
thiết kế khâu hie
ä
u chỉnh
G
C
(
s
)
để đá
p
ứn
g
q

nên khâu hie
ä
u chỉnh
)
1
(

)/1(
)
(





Ts
K
s
G
C
C
y
ä
p
g
q
ä
ä
cần thiết kế là khâu sớm pha
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 24






POT
6,12.0ln
1

2




45,0 

1
2






1
2


707,0


ò
nh là:
22*
2,1
707,011515707,01  jjs
nn

*
ëp
ï
qy
ò
9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 25
5,105,10
*
2,1
j
s
