<< Chapter < Page Chapter >> Page >

>>B = [0;1/L];

>>C=[1 0];

>>D=0;

 Đáp ứng bước vòng hở:

>>step(A,B,C,D)

 Đáp ứng xung vòng hở:

>>impulse(A,B,C,D)

Ta có thể chuyển đổi qua lại giữa hàm truyền và phương trình trạng thái bằng lệnh sau:

>>[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)% từ PT trạng thái sang hàm truyền

>>[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)% từ hàm truyền sang PT trạng thái

Khảo sát đáp ứng vòng hở của hệ thống đối với tín hiệu bất kỳ

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

(Hình 5.3)

Phải đảm bảo rằng trong Workspace còn biến hamtruyen của câu , sinh viên có thể dùng lệnh lsim để khảo sát đáp ứng của hệ đối với tín hiệu bất kỳ. Giả sử đó là tín hiệu sin:

>>close all

>>t=0:0.1:2*pi;

>>u=sin(pi/4*t);

>>lsim(hamtruyen,u,t)% mo phong dap ung voi tin hieu vao u

Bộ điều khiển pid

Cấu trúc một hệ thống điều khiển PID như hình sau:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Hình 5.4 – Sơ đồ khối hệ điều khiển PID

Trong đó hàm truyền của khâu PID là: K P + K I s + K D s = K D s 2 + K P s + K I s size 12{K rSub { size 8{P} } + { {K rSub { size 8{I} } } over {s} } +K rSub { size 8{D} } s= { {K rSub { size 8{D} } s rSup { size 8{2} } +K rSub { size 8{P} } s+K rSub { size 8{I} } } over {s} } } {}

với: KP là độ lợi của khâu tỉ lệ (Proportional gain)

KI là độ lợi của khâu tích phân (Integral gain)

KD là độ lợi khâu vi phân (Derivative gain)

Việc hiệu chỉnh phù hợp 3 thông số KP, KI và KD sẽ làm tăng chất lượng điều khiển. Ảnh hưởng của 3 thông số này lên hệ thống như sau:

Đ. ứng vòng kín(C.L. response) T. gian tăng(Rise time) Vọt lố(Overshoot) T. gian quá độ(Settling time) Sai số xác lập(Steady-state err.)
KP Giảm Tă ng Ít thay đổI Tă ng
KI Giảm Tăng Tăng Không xác định
KD Ít thay đổi Giảm Giảm Thay đổi ít

Bộ điều khiển tỉ lệ P:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Hình 5.5 – Bộ điều khiển tỉ lệ P

 Thực hiện trong Matlab: Ta có hàm truyền của motor DC như III.1.:

>>J=0.01;

>>b=0.1;

>>K=0.01;

>>R=1;

>>L=0.5;

>>num=K;

>>den=[(J*L) ((J*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2)];

Khi thêm vào khâu tỉ lệ P, ta có hàm truyền vòng hở:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

>>Kp=100;

>>numa=Kp*num;

>>dena=den;

Xác định hàm truyền vòng kín của hệ thống ta dùng lệnh cloop:

>>[numac,denac]=cloop(numa,dena)

Đáp ứng Step vòng kín của bộ điều khiển tỉ lệ như sau:

>>t=0:0.01:2;

>>step(numac,denac)

 Sinh viên hãy so sánh với đáp ứng của hệ khi chưa có bộ điều khiển tỉ lệ, ở câu III.1. (lưu ý đến các thông số: thời gian lên, độ vọt lố, thời gian quá độ).

 Tương tự, sinh viên hãy so sánh với đáp ứng xung.

Bộ điều khiển Vi tích phân tỉ lệ PID:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Hình 5.6 – Bộ điều khiển PID

Khi thêm bộ điều khiển PID, hàm truyền hở của hệ thống là:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

>>Kp=100;

>>Ki=1;

>>Kd=1;

>>numc=[Kd, Kp, Ki];

>>denc=[1 0];

>>numa=conv(num,numc);% tích chập tử số

>>dena=conv(den,denc);% tích chập mẫu số

Hàm truyền vòng kín hồi tiếp âm đơn vị:

>>[numac,denac]=cloop(numa,dena);

Đáp ứng Step của hệ điều khiển PID:

>>step(numac,denac)

 Sinh viên so sánh với đáp ứng của bộ điều khiển tỉ lệ P ở câu , nhận xét.

 Dựa vào bảng tổng kết ảnh hưởng của KP, KD và KI đối với hệ thống điều khiển, sinh viên hãy thay đổi 3 thông số này và kiểm chứng đáp ứng của hệ thống.

Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển pid

Một phương pháp cổ điển nhưng đơn giản và hiệu quả để chỉnh định 3 thông số KP, KI và KD của bộ điều khiển PID là phương pháp Ziegler-Nichols (Ziegler Nichols Tuning Method). Thủ tục chỉnh định như sau:

1. Chỉ điều khiển hệ thống bằng bộ điều khiển tỉ lệ KP (đặt KI=KD=0).

2. Tăng KP đến giá trị KC mà ở đó hệ thống bắt đầu bất ổn (bắt đầu xuất hiện sự giao động - điểm cực của hàm truyền kín nằm trên trục ảo j). Xác định tần số c của giao động vừa đạt.

Từ 2 giá trị KC và c vừa đạt, các thông số số KP, KI và KD được xác định như bảng sau:

Bộ điều khiển KP KI KD
P (tỉ lệ) 0.5 KC    
PI (tích phân tỉ lệ) 0.45 KC 0.191KPc  
PID (vi tích phân tỉ lệ) 0.6 KC 0.318KPc 0.785KP/c
PID với một ít vọt lố 0.33 KC 0.318KPc 2.07KP/c
PID không vọt lố 0.2 KC 0.53KPc 3.14KP/c

3. Tinh chỉnh lại 3 thông số này để đạt được đáp ứng như mong muốn.

 Ví dụ: Giả sử cần thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống sau:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

 Bước 1: Điều khiển hệ thống chỉ với bộ điều khiển tỉ lệ:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

 Bước 2: Xác định KC và c mà ở đó hệ thống bắt đầu giao động - dùng hàm rlocus của Matlab (sinh viên nên lưu thành file .m hoặc thao tác trong Matlab Editor sau đó copy và dán vào Workspace cả đoạn lệnh để dễ dàng cho việc hiệu chỉnh các thông số ở phần sau):

>>close all

>>num=5;

>>den=[1 10 100 0];

>>[numc,denc]=cloop(num,den);

>>htkin=tf(numc,denc)% ham truyen vong kin

>>rlocus(htkin);%ve qui dao nghiem

>>axis([-10 10 -15 15])

Xác định Kc và c bằng hàm rlocfind:

>>[Kc,Omegac] = rlocfind(htkin)

Nhấp chuột vào điểm giao nhau giữa quĩ đạo nghiệm và trục ảo của đồ thị, trong WorkSpace ta được:

Kc =

199.5793

Omegac =

-10.0145

0.0072 +10.0072i

0.0072 - 10.0072i

Như vậy ta được KC=200 và c = 10. Suy ra thông số của bộ điều khiển PID:

KP = 0.6KC = 120

KI = 0.318KPc = 381.6

KD = 0.785KP/c = 9.4

Thử đáp ứng của hệ:

>>Kp=120; Ki=381.5; Kd=9.4;

>>numc=[Kd, Kp, Ki];

>>denc=[1 0];% ham truyen cua PID

>>[numac,denac]=cloop(conv(num,numc),conv(den,denc))

>>step(numac,denac)

 Bước 3: Thực hiện tương tự như III.2., sinh viên hãy điều chỉnh một lượng nhỏ 3 thông số KP, KD và KI để được đáp ứng tốt hơn.

Sinh viên hãy thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống sau:

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Tự chọn

Sinh viên hãy thiết kế bộ điều khiển Vi phân tỉ lệ (Proportional-Derivative controller):

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Sinh viên hãy thiết kế bộ điều khiển Tích phân tỉ lệ (Proportional-Integral controller):

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.***

Questions & Answers

what is the stm
Brian Reply
is there industrial application of fullrenes. What is the method to prepare fullrene on large scale.?
Rafiq
industrial application...? mmm I think on the medical side as drug carrier, but you should go deeper on your research, I may be wrong
Damian
How we are making nano material?
LITNING Reply
what is a peer
LITNING Reply
What is meant by 'nano scale'?
LITNING Reply
What is STMs full form?
LITNING
scanning tunneling microscope
Sahil
how nano science is used for hydrophobicity
Santosh
Do u think that Graphene and Fullrene fiber can be used to make Air Plane body structure the lightest and strongest. Rafiq
Rafiq
what is differents between GO and RGO?
Mahi
what is simplest way to understand the applications of nano robots used to detect the cancer affected cell of human body.? How this robot is carried to required site of body cell.? what will be the carrier material and how can be detected that correct delivery of drug is done Rafiq
Rafiq
what is Nano technology ?
Bob Reply
write examples of Nano molecule?
Bob
The nanotechnology is as new science, to scale nanometric
brayan
nanotechnology is the study, desing, synthesis, manipulation and application of materials and functional systems through control of matter at nanoscale
Damian
Is there any normative that regulates the use of silver nanoparticles?
Damian Reply
what king of growth are you checking .?
Renato
What fields keep nano created devices from performing or assimulating ? Magnetic fields ? Are do they assimilate ?
Stoney Reply
why we need to study biomolecules, molecular biology in nanotechnology?
Adin Reply
?
Kyle
yes I'm doing my masters in nanotechnology, we are being studying all these domains as well..
Adin
why?
Adin
what school?
Kyle
biomolecules are e building blocks of every organics and inorganic materials.
Joe
anyone know any internet site where one can find nanotechnology papers?
Damian Reply
research.net
kanaga
sciencedirect big data base
Ernesto
Introduction about quantum dots in nanotechnology
Praveena Reply
what does nano mean?
Anassong Reply
nano basically means 10^(-9). nanometer is a unit to measure length.
Bharti
do you think it's worthwhile in the long term to study the effects and possibilities of nanotechnology on viral treatment?
Damian Reply
absolutely yes
Daniel
how to know photocatalytic properties of tio2 nanoparticles...what to do now
Akash Reply
it is a goid question and i want to know the answer as well
Maciej
characteristics of micro business
Abigail
for teaching engĺish at school how nano technology help us
Anassong
How can I make nanorobot?
Lily
Do somebody tell me a best nano engineering book for beginners?
s. Reply
there is no specific books for beginners but there is book called principle of nanotechnology
NANO
how can I make nanorobot?
Lily
what is fullerene does it is used to make bukky balls
Devang Reply
are you nano engineer ?
s.
fullerene is a bucky ball aka Carbon 60 molecule. It was name by the architect Fuller. He design the geodesic dome. it resembles a soccer ball.
Tarell
what is the actual application of fullerenes nowadays?
Damian
That is a great question Damian. best way to answer that question is to Google it. there are hundreds of applications for buck minister fullerenes, from medical to aerospace. you can also find plenty of research papers that will give you great detail on the potential applications of fullerenes.
Tarell
how did you get the value of 2000N.What calculations are needed to arrive at it
Smarajit Reply
Privacy Information Security Software Version 1.1a
Good
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
Jobilize.com Reply

Get the best Algebra and trigonometry course in your pocket!





Source:  OpenStax, Thí nghiệm cad (computer-aided design). OpenStax CNX. Jul 29, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10797/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Thí nghiệm cad (computer-aided design)' conversation and receive update notifications?

Ask