Điều Khiển
Tự Động
9/9/2014

1


Mục đích môn học


Nghiên cứu các phương pháp, công cụ
toán học để mô tả, phân tích và thiết kế
các hệ thống điều khiển tự động.

9/9/2014

2


Nội dung môn học










Chương 1: Tổng quan về điều khiển tự động

Ví dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định v=40 km/h

9/9/2014

5


1.1 Các khái niệm cơ bản
1) Điều khiển
Ví dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định v=40 km/h
1. Mắt quan sát đồng hồ tốc độ  Thu thập thông tin
2. Não so sánh v mong muốn và v thực tế, ra quyết định
tăng/giảm ga  Xử lý thông tin
3. Tay vặn tay ga để thực hiện tăng/giảm ga  Tác động
Kết quả : xe chạy với tốc độ ổn định 40 km/h.




Điều khiển = quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin
và tác động lên hệ thống để biến đổi, hiệu chỉnh sao cho
đáp ứng của hệ đạt mục đích định trước.
Điều khiển tự động = quá trình điều khiển không cần
sự tham gia trực tiếp của con người.

9/9/2014

6



• Ví dụ về các tín hiệu vào, ra
điện áp u(t)

lưu lượng, áp suất
công suất
vị trí nòng van
(độ nâng, góc mở)

Động cơ điện

Xylanh lực
Lò nhiệt

Van

vận tốc n(t)
góc quay(t)
vận tốc, vị trí, lực

Nhiệt độ
lưu lượng, áp suất

Chiết áp
9/9/2014

9


vị trí con trỏ




3 thành phần cơ bản: Đối tượng điều khiển, thiết bị đo
(cảm biến), bộ điều khiển.
z(t)
r(t)

e(t)

Bộ điều khiển

yht (t)

u(t)

Đối tượng ĐK

y(t)

Thiết bị đo

r(t) : tín hiệu vào, chuẩn (reference input), giá trị đặt trước (Set Value)
y(t) : tín hiệu ra (output), biến quá trình, giá trị thực tế (Process Value)
yht(t) : tín hiệu hồi tiếp, biến đo lường ( Measure Variable)
e(t) : tín hiệu sai lệch, sai số (error)
yht = K.y ; e= r- yht
u(t) : tín hiệu điều khiển /tác động (control signal,
NếuManipulate
K=1 thì: Variable)
e=r-y


16


1.3.1 Nguyên tắc ĐK giữ ổn định
1) Điều khiển bù nhiễu (feedforward control)
 Sơ đồ:
z(t)
r(t)


Bộ điều khiển

u(t)

Đối tượng

y(t)

Ví dụ:

Nđộ
yêu cầu

Nđộ ngoài trời

Nhiệt kế
Rơle

van


Nhiệt kế
Rơle

van

Lò sưởi

Phòng

Nđộ phòng

18


1.3.1 Nguyên tắc ĐK giữ ổn định (tt)
2) Điều khiển san bằng sai lệch (feedback control)
 Sơ đồ:
z(t)
r(t)
e(t)
y(t)
u(t)
Bộ điều khiển
Đối tượng


Ví dụ:
Nđộ đặt


r(t)

e(t)

Bộ điều khiển

z(t)
u(t)

Đối tượng

y(t)

Đặc điểm: Kết hợp mạch bù nhiễu và mạch hồi tiếp.
- Mạch bù nhiễu sẽ tác động nhanh để bù trừ trước
ảnh hưởng của các nhiễu đo được.
- Mạch hồi tiếp sẽ tiếp tục hiệu chỉnh để triệt tiêu sai số
tạo ra bởi các nhiễu không đo được.


9/9/2014

20




Ví dụ:

9/9/2014


22


1.4 Phân loại hệ thống điều khiển
1.4.1 Phân loại theo mạch hồi tiếp
 Hệ kín (hệ hồi tiếp): Sử dụng mạch hồi tiếp.
Hệ kín có loại một vòng hồi tiếp và nhiều vòng hồi tiếp.
 Hệ hở: Không dùng mạch hồi tiếp  chỉ phù hợp với
các ứng dụng không đòi hỏi đáp ứng chất lượng cao.

9/9/2014

23


1.4 Phân loại hệ thống điều khiển

9/9/2014

24


1.4 Phân loại hệ thống điều khiển
1.4.2 Phân loại theo đặc điểm mô tả toán học
 Hệ liên tục
 Tín hiệu truyền trong hệ là hàm số liên tục theo tgian
 Mô tả bằng phương trình vi phân
 Hệ rời rạc
 Tín hiệu truyền trong hệ là dạng chuỗi xung / mã số