Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

BÀI TẬP LỚN
Lý thuyết điều khiển tự động

Sau một thời gian thí nghiệm tại phòng thí nghiệm ở phòng thực hành khu a cũng
như học hỏi và tiếp thu những kiến thức lí thuyết trên giảng đường khu c. Sinh viên
chúng em đã có cơ hội tìm hiểu và hiểu sâu hơn về các phương pháp phân tích đánh
giá chất lượng hệ thống và thiết kế hệ thống điều khiển tự động. Qua quá trình học
tập dưới sự chỉ dạy và hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô đã giúp sinh viên chúng em
nắm vững được các kiến thức cơ bản này để hoàn thành tốt nhất có thể với bài tập
lớn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn

11

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

TÊN BÀI TẬP :
Bài tập số 1:Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện DC
a)Cho động cơ có mô hình vật lý như sau

•
•
•
•

Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

PHẦN I : GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
1
-

Xác định tham số cho bộ điều khiển PID
PID là viết tắt của Proportinal-Integral-Derivative control
Sơ đồ khối hệ thống như sau:
R

e
+

Controller

u

Plant

Y

-

Plant : đối tượng điều khiển
Controller : bộ điều khiển
-

-


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

+ hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID có thể được biểu diễn dạng sau:
R(s) = Kp (1 + 1/(Tis) + TDs)
Trong đó :
Kp : Proportinal gain
KI : Integral gain
Kd : Derivative gain
Khâu tỉ lệ (Proportinal) có tác dụng làm giảm thời gian tăng Tr (rise time ) và sai số ở trạng
thái xác lập (steady state error ). Khâu tích phân khử được sai số ở trạng thái xác lập nhưng
có thể làm xấu đường cong đáp ứng. Khâu vi phân có tác dụng tăng tính ổn định của hệ
thống, giảm quá trình điều chỉnh và cái tiến dạng đường cong đáp ứng.
2
•
•
•
•
•

Các phương pháp xác định tham số của bộ PID :
Phương pháp Ziegler – Nichols
Phương pháp Chien – Hrones- Reswick
Phương pháp tổng T của Kuhl
Phương pháp tối ưu độ lớn và tối ưu đối xứng
Phương pháp theo độ lêch bám

44

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2

20

15

10

5

0
0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động
Step Response
1

0.9

0.8

0.7

Amplitude

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0
0

0.5

Amplitude

0.4

0.3

0.2

0.1

0
0

0.2

0.4

0.6

0.8
Time (sec)

1

1.2

1.4


0.04658 s + 0.548
--------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.0007648 s
>> feedback(sys2,1)
Transfer function:
0.04658 s + 0.548
--------------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.04734 s + 0.548
>> step(feedback(sys2,1))

88

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động
Step Response
1

0.9

0.8

0.7

Amplitude

0.6

0.5

Sự phản ứng của hệ đối với nhiễu:
>> step(feedback(sys2,1)/a)

Step Response
0.7

0.6

0.5

Amplitude

0.4

0.3

0.2

0.1

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

>>den=[1 0];
>>b=tf(num,den)
Transfer function:
17 s + 200
---------s
>> sys3=sys*b
Transfer function:
0.4658 s + 5.48
--------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.0007648 s
>> feedback(sys3,1)
Transfer function:
0.4658 s + 5.48
------------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.4666 s + 5.48
>> step(feedback(sys3,1))

10

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động
Step Response
1

0.9

0.8


>> step(feedback(sys3,1)/b)
Step Response
0.06

0.05

Amplitude

0.04

0.03

0.02

0.01

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

--------------------s
>> sys3=sys*c
Transfer function:
0.00411 s^2 + 0.4658 s + 5.48
--------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.0007648 s
>> feedback(sys3,1)
Transfer function:
0.00411 s^2 + 0.4658 s + 5.48
----------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 0.004123 s^2 + 0.4666 s + 5.48
>> step(feedback(sys3,1))

12

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động
Step Response
1

0.9

0.8

0.7

Amplitude


x 10

>> step(feedback(sys3,1)/c)

Step Response
0.05

0.045

0.04

0.035

Amplitude

0.03

0.025

0.02

0.015

0.01

0.005

0
0




Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

Transfer function:
0.15 s^2 + 17 s + 600
--------------------s
>> sys4=sys*d
Transfer function:
0.00411 s^2 + 0.4658 s + 16.44
--------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 1.291e-005 s^2 + 0.0007648 s
>> feedback(sys4,1)
Transfer function:
0.00411 s^2 + 0.4658 s + 16.44
-----------------------------------------------8.878e-012 s^3 + 0.004123 s^2 + 0.4666 s + 16.44
>> step(feedback(sys4,1))

Step Response
1

0.9

0.8

0.7

Amplitude

0.6



Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909


Bài tập lớn môn Lý thuyết điều khiển tự động

s>> step(feedback(sys4,1)/d)

Step Response
0.045

0.04

0.035

0.03

Amplitude

0.025

0.02

0.015

0.01

0.005


15

Sinh viên:PHẠM VĂN ANH
Lớp: ĐTT53-DH2
Msv: 44909