BÁO cáo THỰC HÀNH môn kỹ THUẬT điều KHIỂN tự ĐỘNG

Mô phỏng: hệ thống không ổn định... Chthống điều khiển Nhận xét về tính ổn định của hệ thống dựa vào quĩ... Nhận xét: Hệ thống có tất cả các cực có phần thực âm tất cả các cực nằm bên tr

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔ N G NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG N GHỆ ĐIỆN T Ử

MÔN: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

GVBM: Thầy Nguyễn Hoàng Hiếu LỚP: DHDTVT15A

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6, năm 2021

Nhóm 3:

Lê Nhất Gia MSSV:19437101

Bùi Mạnh Hùng MSSV: 19473071

Trần Đình Khả MSSV: 18065441

INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HOCHIMINH CITY

Nhóm m(kg) l(m) B(kg/ms 2 ) T(s) XI X2 X3 X4 X5 X6

s + 5

Thí nghiệm Kỹ thuật điều khiển tự động

Đôi tượng hệ con lăc được điêu khiên bởi sơ đô hình vẽ, với Kp là hệ sô tỉ lệ trong bộ đicu khicn:

Biết g = 9.81 m/s , hàm truyên hệ con lắc

ml 2 s 2 + B.s + mgl

Câu a: giới hạn của KP để hệ thống ổn định.

Bảng Routh:

17

S 1

4.72 - 17 x (20.6+Kp)

0 _0.85 _

4.72-17 X (20.6 + Kp )

Để hệ thống ổn định:

I4 ' 72

-17 *(20

' 6 +KpP>0

20.6 Kp > 0

ịKp > 6.1

1

Kp > 0

^ Để hệ thống ổn định : 0<K p <6

Câu b :kiểm tra kết quả trong hai trường hợp của Kp để hệ thống ổn đinh và không ổn định Ghi nhận lại trong báo cáo bằng chương trình và kết quả

0.15 s3 + 0.85 s2 + 4.72s + (20.6 + Kp) = 0

Để hệ ổn định: Chọn Kp = 6

» a=[0.147 0.855 4.720 20.6+6]

a =

» roots(a)

ans =

-5.7269 + O.OOOOi

-0.0447 + 5.6209Ì

-0.0447 - 5.6209Ỉ

Á»

+Ta thấy nghiệm thức âm nên hệ thống ổn định

Mô phỏng: (hệ thống ổn định)

Để hệ không ổn định: Chọn Kp = 15

a =

» roots(a)

ans

6.5546 + O.OOOOi

0.3691 + 6.0672Ỉ

0.3691 - 6.0672Ỉ

+Ta thấy có nghiệm thức dương nên hệ thống không ổn định

Mô phỏng: (hệ thống không ổn định)

1 Ch

thống điều khiển Nhận xét về tính ổn định của hệ thống dựa vào quĩ

đạo nghiệm số tìm được.

)16a ► bin ►

1

den =

G =

1

continuous-vime transíer íunccion.

» rlocus(num,den)

A »

Nhận xét: Hệ thống có tất cả các cực có phần thực âm (tất cả các cực nằm bên trái mặt phẳng phức )

=> Hệ thố'ng ổn định

2 Cho hệ số khuếch đại trong bộ điều khiển KP =X1 Tìm biểu thức tính

sai số của hệ thống và tính sai số xác lập khi tín hiệu vào là hàm nấc (hàm Step) đối với hệ thống

Biểu thức sai số :

E(s)=R(s)-(s).H(s)

^ E(s)=R(s)

* E ( S )=ĨTM)

* exl= Jim e(f) - li® s.E(s)

Sai số xác lập

S^ s

*exl=l im X

s ■ 0 Ĩ + G ( s)

s1 + 5

s

* lim „ s -

« -■0 Ĩ + _. _8-

0.Ĩ47 s3+ 0.855 s2 + 4.72 s+20.6

=0,144

3 Đối tượng cần điều khiển là hệ con lắc, hãy thiết kế khâu hiệu chỉnh sao cho đáp ứng quá độ của hệ thống sau khi điều khiển thõa mãn:

- Độ vọt lố < X2%

- Thời gian quá độ < X3 giây (tiêu chuẩn 5%) Kiểm tra kết quả thiết kế trên Matlab/Simulink So sánh chất lượng điều khiển giữa câu 2 và câu 3

POT<10%

Txl<1

Vì yêu cầu thiết kế đáp ứng quá độ nên sử dụng khâu hiệu chỉnh sớm pha:

*Mô phỏng kiểm tra:

4 Đối tượng cần điều khiển là hệ con lắc, thiết kế bộ điều khiển PID sao

cho hệ thống được điều khiển thõa mãn yêu cầu:

- Hệ có cặp nghiệm phức với 5=X4 và ®= X5

- Hệ số vận tốc Kv= X6 Kiểm tra kết quả thiết kế trên

Matlab/Simulink

Giải thích các tác động của khâu tỉ lệ-vi phân-tích phân (PID) đối với chất lượng của hệ thống được điều khiển có cặp nghiệm phức với 5=X4

và ®= X5

J.

5 Đối tượng con lắc được điều khiển trong miền rời rạc theo sơ đồ sau:

Ỡ(s)

-Với G(s) là hàm truyền con lắc trong miền liên tục.

hãy tìm hàm truyền kín của hệthống trong miền rời rac.

-Tìm ngõ ra đáp ứng xung và đáp ứng nấc của hệ.

-Mô phỏng và đánh giá kết quảdùng Matlab/Simulink.

Cho hộ con lẲc nhtr hinh vè

K Các thông sắ cùa hệ:

M: Khối lượng của vật nặng (kg).

L: Chiều dài con lắc (m).

B: Hệ số ma sát tại trục quay (kgm/s 2 ) g: Gia tốc trọng ưường = 9,81 (m/s 2 ).

m u(t): Momen kéo cùa động cơ trên trục quay con lắc (N.m) ỡ(t): Góc quay con lắc (rad)

Biết phương trinh vi phân mô tả hệ con lắc Theo sau

M.L 2 ớ(t) + B ổ(t) + MgLỠ(t) = u(í)