Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển pot

THIẾT KẾ = Bổ sung Phần cứngPhần mềm → Hệ thống ⇓ Nhằm mục đích Vào Thỏa mãn các yêu cầu Ổn định Đáp ứng quá độ Sai số xác lập I... Cách phổ biến nhất là thêm bộ điều khiển nối tiếp với

Chöông 6

THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG

ÑIEÀU KHIEÅN

THIẾT KẾ = Bổ sung Phần cứng

Phần mềm → Hệ thống

⇓ Nhằm mục đích

Vào

Thỏa mãn các yêu cầu

Ổn định Đáp ứng quá độ Sai số xác lập

I KHÁI NIỆM

Cách phổ biến nhất là thêm bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở, phương pháp này gọi là hiệu chỉnh nối tiếp Bộ điều khiển được sử dụng có thể là bộ hiệu chỉnh sớm pha, trễ pha, sớm-trễ pha,

PD, PI, PID,…

I KHÁI NIỆM

G(s)

R(s)

Hệ thống trước khi hiệu chỉnh

Hệ thống sau khi hiệu chỉnh nối tiếp

I KHÁI NIỆM

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

Hàm truyền

Biểu đồ Bode

1

1 1

+

+

Ts

Ts

1 Hiệu chỉnh sớm pha

1

1

1 1 20

−

⎧ =

⎪

⎪

−

⎪ = ⎛ ⎞

⎨ ⎜ + ⎟

⎝ ⎠

⎪

⎪ =

⎪

m ax

m ax

T sin

ω

α α ϕ

α

α

⇒

NHẬN XÉT

- Do ϕ(ω) > 0 với mọi ω ⇒ Tín hiệu ra luôn

SỚM PHA hơn tín hiệu vào

- Khâu hiệu chỉnh sớm pha mở rộng băng

thông của hệ thống

⇒ # Cải thiện đáp ứng quá độ

# Nhạy với nhiễu tần số cao

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

2 Hiệu chỉnh trễ pha

Hàm truyền

1

1 1

+

+

Ts

G ( s) K ( )

Ts

Biểu đồ Bode

⇒

1

1

1 1

2 0

−

⎧ =

⎪

⎪

−

⎝ ⎠

⎪

⎪ =

⎪

m in

m in

T sin

ω

α α ϕ

α

α

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

NHẬN XÉT

- Do ϕ(ω) < 0 với mọi ω ⇒ Tín hiệu ra luôn

TRỄ PHA hơn tín hiệu vào

- Khâu hiệu chỉnh trễ pha thu hẹp băng

thông của hệ thống

⇒ # Giảm sai số xác lập

# Chậm đáp ứng quá độ

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

3 Hiệu chỉnh sớm-trễ pha

Hàm truyền

1 1 2 2

c

G ( s) G ( s) G ( s)

K

α α

< >

⎧

⎪⎪

⎨

⎪ <

,

Với điều kiện:

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

Biểu đồ Bode

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

NHẬN XÉT

- Khâu hiệu chỉnh sớm-trễ pha hạn chế băng thông ở tần số trung bình, mở rộng băng

thông ở tần số thấp và tần số cao

⇒ # Giảm sai số xác lập

# Cải thiện đáp ứng quá độ

Như vậy, khâu HCSTF kết hợp các ưu điểm của khâu HCSF và khâu HCTF

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

4 Hiệu chỉnh PD

Hàm truyền

1

G ( s) K K s

K ( T s)

D

P

K T

K

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

Biểu đồ Bode

90

= +∞

⎧

⎪

=

⎨

⎪ = +∞

⎩

m ax

m ax m

L

ω ψ

⇒ Khâu PD có đặc điểm

của khâu HCSF

# Cải thiện đáp ứng quá độ

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

5 Hiệu chỉnh PI

Hàm truyền

1

+

=

I

I I

K

G ( s ) K

s

T s K

s

I

I

K T

K

Biểu đồ Bode

0 90

=

⎧

⎪ = −

⎨

⎪ = +∞

⎩

m in

m in m

L

ω ψ

⇒ Khâu PI có đặc điểm

của khâu HCTF

# Giảm sai số xác lập

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

6 Hiệu chỉnh PID

Hàm truyền

=

I

K

G ( s ) K K s

s ( T s )( T s ) K

s

Với T T I > D

Biểu đồ Bode

⇒ Khâu PID có đặc điểm

của khâu HCSTF

# Giảm sai số xác lập

II ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK