ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
HƯỚNG DẪN
THÍ NGHIỆM
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC
Thực hiện: Bộ môn Điều khiển Tự động
Khoa: Điện – Điện tử
Trường đại học: Bách khoa TP. HCM
TP. HCM, tháng 2, 2008
Dạng tài liệu Hướng dẫn thí nghiệm
Tiêu đề ĐIỀU KHIỂN THÍCH
NGHI TỐC ĐỘ ĐỘNG
CƠ DC
Ngày
Trang
Hình vẽ
Bảng
18.02.2008
12
6
9
Version 1.0 Font
Coding
Verdana
Unicode
Soft MS-Word
Khoa Điện – Điện tử
Bộ môn Điều khiển Tự động

u(k)
y(k)
e
1
(k)
Hình 1
2.1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Bộ điều khiển PID rời rạc có hàm truyền như sau:
1 2
0 1 2
1
1
( )
( )
( ) 1
a a z a z
U z
G z
E z z
− −
−
+ +
= =
−
Trong đó:
0 1 2
/ 2 / ; / 2 2* / ; /
p i d p i d d
a K K T K T a K K T K T a K T
= + + = − + − =

2
(k) trong khi ở bộ điều
khiển PID truyền thống thì ngỏ ra chỉ phụ thuộc vào e
1
(k). Ngỏ ra e
2
(k) có thể được tìm như
sau:
2
( ) ( ) ( )e k w k u k= −
Lấy biến đổi Z hai vế ta được:
2
( ) ( ) ( )E z W z U z
= −
1 2
0 1 2
2 1
1
( ) ( ) * ( )
1
a a z a z
E z W z E z
z
− −
−
+ +
= −
−
Hàm mục tiêu toàn phương được tạo ra dựa vào cực tiểu E
2

0 1 2
1 1
1 1 1
0
1 2
1 1
2
0 1 2
1 1
1 1 1
1
1 2
2 2
2
0 1 2
1 1
1 1 1
2
1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
a a z a z
J
W E E
a z z z
a a z a z
J z z
W E E
a z z z

= − +
    
∂  −   −  − 
5
Sử dụng xấp xỉ bậc nhất, gradient âm là tích của tốc độ đặt (W) và sai số tốc độ (E
1
).
Thông thường sử dụng E
1
và E
2
cho kết quả hội tụ tốt hơn. Do đó, phương pháp gradient chỉnh
sửa được sử dụng để cập nhật các tham số PID.
2 1
( 1) ( ) ( ) ( )
n n
a k a k e k e k n
β
+ = + −
Trong đó: n = 0, 1, 2.
β : kích thước bước (tốc độ thích nghi)
a
n
(k+1) : các hệ số điều khiển tại thời điểm k+1.
a
n
(k) : các hệ số điều khiển tại thời điểm k.
e
2
(k) : ngỏ vào tại thời điểm k [w(k)-u(k)].

xung rồi truyền về máy tính và xuất tín hiệu điều khiển ra bên ngoài.
• Ngoài ra giữa card PCI-1711 và động cơ DC có hai mạch giao tiếp: mạch ‘khuếch đại’
biến đổi điện áp điều khiển DC từ 0 ÷ 5V sang điện áp DC -24 ÷ +24V để cấp cho động cơ,
mạch ‘Encoder-Counter’ xử lý tín hiệu xung đọc về từ động cơ (đếm xung từ encoder).
PC, Windows XP
PCI-1711
Thu thập, hiển
thị và điều khiển
thích nghi động
cơ trong thời
gian thực
Khuyếch
đại
Động cơ
DC
Counter Encoder
AO
DI
Điều khiển
(Voltage)
Số xung
Hình 3
6
4. THÍ NGHIỆM
Sinh viên tạo giao diện điều khiển PID thích nghi có dạng như hình 4.
Hình 4
Khi nhấn nút ‘Setting’ thì một hộp thoại xuất hiện để nhập các giá trị A0, A1, A2, kích
thước bước β, thời gian lấy mẫu và tốc độ đặt. Các giá trị mặc định được chọn như trên hình 5.
Hình 5
7

tương ứng. (Lưu ý: không thay đổi các tham số đã điều chỉnh).
Gợi ý:
Encoder đọc tốc độ động cơ có 720(xung/vòng). Bộ đếm 16 bit được sử dụng để đọc xung.
(Tham khảo phụ lục 3 để biết cách viết chương trình đọc tín hiệu xung).
Các tín hiệu phải đổi về điện áp trước khi áp dụng các công thức tính toán.
Để dừng động cơ xuất tín hiệu điều khiển U = 2.5V ra kênh AO.0.
Cho biết quan hệ giữa điện áp và tốc độ động cơ như sau:
Khi 0.0 ≤ U < 2.4 : U = (2720.0-ω)/1133.8
Khi 2.4 ≤ U ≤ 2.6 : ω = 0
Khi 2.6 < U ≤ 5.0 : U = (2952.0-ω)/1135.4
8
4.1. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT 200 (v/p)
Bảng 1
Bộ
điều khiển
Thời gian
lên(s)
Thời gian
xác lập(s)
Độ
vọt lố(%)
Sai số
xác lập (v/p)
RMSE
PI
PID
PID thích nghi
4.2. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT 500 (v/p)
Bảng 2
Bộ

PID thích nghi
4.4. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT 1500 (v/p)
9
Bảng 4
Bộ
điều khiển
Thời gian
lên(s)
Thời gian
xác lập(s)
Độ
vọt lố(%)
Sai số
xác lập (v/p)
RMSE
(v/p)
PI
PID
PID thích nghi
4.5. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT 2000 (v/p)
Bảng 5
Bộ
điều khiển
Thời gian
lên(s)
Thời gian
xác lập(s)
Độ
vọt lố(%)
Sai số

Thời gian
xác lập(s)
Độ
vọt lố(%)
Sai số
xác lập (v/p)
RMSE
(v/p)
PI
PID
PID thích nghi
4.8. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT -1500 (v/p)
Bảng 8
Bộ
điều khiển
Thời gian
lên(s)
Thời gian
xác lập(s)
Độ
vọt lố(%)
Sai số
xác lập (v/p)
RMSE
(v/p)
PI
PID
PID thích nghi
4.9. THÍ NGHIỆM VỚI TỐC ĐỘ ĐẶT -2000 (v/p)
Bảng 9

12