TỔNG QUAN Trong seminar này chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp mô hình hoá một hệ thống điều khiển tự động bao gồm : ◦ Hàm truyền và phương trình trạng thái của hệ thống ◦ Đáp ứng vòng h
Trang 2 TỔNG QUAN
Trong seminar này chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp mô hình hoá một hệ thống điều khiển tự động bao gồm :
◦ Hàm truyền và phương trình trạng thái của hệ thống
◦ Đáp ứng vòng hở và đáp ứng vòng kín của hệ thống
◦ Xây dựng bộ điều khiển PID
◦ Chỉnh định thông số của bộ điều khiển và khảo sát đáp ứng của hệ thống
Trang 3 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TIÊU BIỂU
Trang 4từng đoạn)
Giả sử có hệ thống điều khiển tốc độ motor
DC như hình sau:
Trang 5 HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
Trong đó:
Trang 6
HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
Phương trình vi phân mô tả hệ thống như sau:
Hàm truyền: biến đổi Laplace 2 vế của
phương trình trên ta được
=>
Trang 7
Trang 8
Trang 10
Trang 11 HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
◦ Phương trình trạng thái: Dạng tổng quát
Với X là véctơ trạng thái, U là véctơ tín hiệu
vào và Y là véctơ tín hiệu ra
Trang 12 HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG
THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
Biến trạng thái và phương trình trạng thái:
từ phương trình vi phân mô tả hệ thống nếu đặt
ta có :
Trang 13 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Định nghĩa:
Bộ điều khiển PID (A proportional integral derivative controller) là bộ điều khiển sử dụng kỹ thuât điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động Một bộ điều khiển PID cố gắng hiệu chỉnh sai lệch giữa tín hiệu ngõ ra và ngõ vào sau đó đưa ra một một tín hiệu điều khiển để điều chỉnh quá trình cho phù hợp
Trang 14 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Trang 15 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ Trong đó hàm truyền của khâu PID là:
Với:
Trang 16 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
Việc hiệu chỉnh 3 thông số KP, KI, KD sẽ làm tăng chất lượng điều khiển Ảnh hưởng của 3 thông số này lên hệ thống như sau:
Trang 17 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
Trang 18 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ bộ điều khiển tỉ lệ P:
◦ Đáp ứng vòng kín của bộ tỉ lệ như sau
Trang 19 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ:
Trang 20 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ 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, KD của bộ điều
khiển PID là phương pháp Ziegler Nichols 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 tri KC mà ở đó hệ thống bắt
đầu bất ổn (bắt đầu xuất hiện sự dao động - điểm
cực của hàm truyền kín nằm trên trục ảo jω xác
định tần số ωc của dao động vừa đạt
Trang 21 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
◦ Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID(tt):
từ 2 giá trị K C và ω c vừa đạt các thông số K P , K I ,
K D được xác định như bảng sau:
3 Tinh chỉnh lại 3 thông số này để đạt
được đáp ứng như mong muốn
Trang 22 KẾT LUẬN:
◦ PID là một trong những lí thuyết cổ điển và cũ nhất dùng cho điều khiển tuy nhiên nó vẫn được ứng
dụng rộng rãi cho đến ngày nay
◦ Động cơ khi quay với một tốc độ xác định thì rõ
ràng khi quay nó có hiện tượng giật PID có thể làm tốt hơn việc đó