Báo cáo chuyên đề kĩ thuật điều khiển sử dụng hàm nbar của matlab để bù độ lợi và mô phỏng bộ điều khiển vừa thiết kế trên matlabsimulink

c Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái.... * * Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái.... d Sử dụng hàm Nbar của MATLAB để bù độ lợi và mô phỏng bộ điều khiển vừa thiết kế trên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CẦN THƠ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

(CT400)

MSSV: B2000105 Ngành: Kỹ thuật Cơ - Điện tử Khóa : 46

Mục lục

a) Viết phương trình vi phân:

b)Viết phương trình trạng thái:

c) Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái

** Tính Wn:

** Cặp cực quyết định

* * Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái

d) Sử dụng hàm Nbar của MATLAB để bù độ lợi và mô phỏng bộ điều khiển vừa thiết kế trên MATLAB/Simulink

Mô phỏng trước khi bù độ lợi:

Mô phỏng sau khi bù độ lợi:

e) Báo cáo kết quả :

Tài liệu tham khảo

a) Viết phương trình vi phân mô tả quan hệ vào ra y=f(u) của hệ thống này.

b) Xây dựng hệ phương trình trạng thái từ phương trình vi phân trên

c) Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái cho hệ thống

d) Sử dụng hàm Nbar của MATLAB để bù độ lợi và mô phỏng bộ điều khiển vừa

thiết kế trên MATLAB/Simulink.Yêu cầu tín hiệu tham khảo dạng hàm nấc

e) Báo cáo kết quả theo dạng Tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ

Giải Tính:

b)Viết phương trình trạng thái:

Từ phương trình vi phân ta có :

1.167 ¨y=−0.2 ˙y−0.99 y+2.5u

 ¨y=−0.99 y−0.2 ˙y+2.5u1.167

=C|x1

x2|+Du=x1+0u

C=[2.5/1.167 0]Phương trình trạng thái của đối tượng:

c) Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái

 -√−ξπ 1−ξ2 < -4.6

 (ξ2π2)>4.62*(1-ξ2)

 ξ>√ 4.62

π2+4.62=0.826Chọn ξ=0.9

* * Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái:

B1: Viết phương trình đặc trung vòng kính của hệ:

Det(sI-A+BK)=0 (2)Trong đó K=[k 1 k 2] là vectơ hồi tiếp trạng thái cần tìm(2) => det(s|1 0

0 1|−| 0 1

−0.99 /1.167 −0.2/1.167|+|0

1||k1 k 2|) =0Det(|s 0

0 s|−| 0 1

−0.99 /1.167 −0.2/1.167|+|0 0

k 1 k2|) =0

Det( 0.99s −11.167+k1 s+ 0.21.167+k2) =0

s2+1.1670.2 +k 2 s+ 1.1670.99 +k1=s2+9s+25.09

 { 0.2

1.167+ 2.51.167k 2=90.99

1.167+ 2.51.167k 1=25.09

=> {k2=8.8286

k1=24.2417

Kết luận: Vậy vectơ HTTT K=[ 24.2417 , 8.8286]

d) Sử dụng hàm Nbar của MATLAB để bù độ lợi và mô phỏng bộ điều khiển vừa

thiết kế trên MATLAB/Simulink.

Mô phỏng trước khi chưa bù độ lợi:

Hình 1 Mô phỏng trên Simulink khi chưa bù độ lợi.Kết quả trước khi bù độ lợi:

Hình 2 Kết quả trên Simulink khi chưa bù độ lợi

Mô phỏng sau khi bù độ lợi:

Hình 3 Mô phỏng trên Simulink khi bù độ lợiKết quả sau khi bù độ lợi :

Hình 4 Kết quả trên Simulink khi bù độ lợi

Nbar =

11.7120

>> who

Your variables are:

A B C D K Nbar ans den num out s1 s2

>> t=out.tout

t =

0

0.0000

0.0000 0.0001 0.0007 0.0034 0.0168 0.0622 0.1369 0.2377 0.3630 0.5029 0.6576 0.8335 1.0335 1.2335 1.4335 1.6335 1.8335 2.0335 2.2335 2.4335 2.6335 2.8335 3.0335 3.2335 3.4335 3.6335 3.8335 4.0335

4.2335 4.4335 4.6335 4.8335 5.0000 5.0000 5.0000 5.1141 5.2283 5.3564 5.4954 5.6493 5.8241 6.0241 6.2241 6.4241 6.6241 6.8241 7.0241 7.2241 7.4241 7.6241 7.8241 8.0241 8.2241 8.4241 8.6241 8.8241

1.6335 4.0000 4.0046 1.8335 4.0000 4.0023 2.0335 4.0000 4.0009 2.2335 4.0000 4.0003 2.4335 4.0000 4.0001 2.6335 4.0000 4.0000 2.8335 4.0000 4.0000 3.0335 4.0000 4.0000 3.2335 4.0000 4.0000 3.4335 4.0000 4.0000 3.6335 4.0000 4.0000 3.8335 4.0000 4.0000 4.0335 4.0000 4.0000 4.2335 4.0000 4.0000 4.4335 4.0000 4.0000 4.6335 4.0000 4.0000 4.8335 4.0000 4.0000 5.0000 4.0000 4.0000 5.0000 -5.0000 4.0000 5.0000 -5.0000 4.0000 5.1141 -5.0000 2.9527 5.2283 -5.0000 0.9961 5.3564 -5.0000 -1.1039 5.4954 -5.0000 -2.7959 5.6493 -5.0000 -3.9507 5.8241 -5.0000 -4.6151 6.0241 -5.0000 -4.9143 6.2241 -5.0000 -5.0005

6.4241 -5.0000 -5.0145 6.6241 -5.0000 -5.0106 6.8241 -5.0000 -5.0054 7.0241 -5.0000 -5.0022 7.2241 -5.0000 -5.0007 7.4241 -5.0000 -5.0002 7.6241 -5.0000 -5.0000 7.8241 -5.0000 -5.0000 8.0241 -5.0000 -5.0000 8.2241 -5.0000 -5.0000 8.4241 -5.0000 -5.0000 8.6241 -5.0000 -5.0000 8.8241 -5.0000 -5.0000 9.0241 -5.0000 -5.0000 9.2241 -5.0000 -5.0000 9.4241 -5.0000 -5.0000 9.6241 -5.0000 -5.0000 9.8241 -5.0000 -5.0000 10.0000 -5.0000 -5.0000

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

4 4 4 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5

4.0009 4.0003 4.0001 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 4.0000 2.9527 0.9961 -1.1039 -2.7959 -3.9507 -4.6151 -4.9143 -5.0005 -5.0145 -5.0106

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

-5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5

e) Báo cáo kết quả :

 Chỉ cần 1 giây là bộ điều khiển đã có thể từ trạng thái tắt hoàn toàn tiến đến công suất tối đa và cũng chỉ cần 1s là đã có thể hạ xuống mức công suất thấp hơn

 Với sự điều chỉnh linh hoạt, độ chính xác cao và thời gian đáp ứng thấp như vậy đãgiúp cho bộ điều khiển của chúng ta hoàn toàn có thể tiết kiệm năng lượng hơn nhưng công suất vẫn rất tốt

Tài liệu tham khảo

 Giáo trình LTĐK Tự động