ĐỒ án lý thuyết điều khiển tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảngviênhướngdẫn :VÕ QUANG VINH Sinhviênthựchiện: NGUYỄN VĂN TÀI Lớp: D8_CNTD1 HàNội, ngày 11 t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Giảngviênhướngdẫn :VÕ QUANG VINH

Sinhviênthựchiện: NGUYỄN VĂN TÀI

Lớp: D8_CNTD1

HàNội, ngày 11 tháng 11 năm 2015

Đề Bài :

Thiết kế hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu

trúc và thông số như sau.

Thông số :

Mã

π-51 6(kw) 220(V) 33(A) 1500(v/p) 0,472(Ω) 0,0253(H) 0,350(Kg.m2

Nội dung chinh:

1 Tínhtoánvà lựa chọn sơđồcấutrúchệthống

2 Tổnghợphệthống

3 Đánhgiávàthiếtkếbộhiệuchỉnh

LỜI NÓI ĐẦU

Trongquátrìnhcôngnghiệphóahiệnđạihóađấtnướchiện nay,

TựĐộngHóacómặtngàycàngnhiềutrongcácnhàmáy,

xínghiệpvàtrongđờisốnghàngngày.Trongcôngnghiệp,

TựĐộngHóalàmtăngnăngxuất,

chấtlượngsảnphẩmvớithờigianngắnnhấtmàlạitốnítnhâncông Trongđờisống,

nólàmchocuộcsốngcủa con ngườitiệnnghihơn

ĐểcácdâytruyềnTựĐộngHóahoạtđộngổnđịnh, hiệuquả, chúng ta

cầnxácđịnhcácthôngsố,cácchỉtiêuchấtlượng,

thiếtkếcấutrúchệthốngmộtcáchtốiưuvàđặcbiệtphảithiếtkêbộđiềukhiểngiúpchohệthố nghoạtđộngổnđịnhvàchínhxác

Dựatrênnhữngphươngpháphiệnđạicủalíthuyếtđiềukhiểntựđộng

Đồánnàycủaemsẽnêuracáccáchnhậndạngđốitượng,

xácđịnhhàmtruyềnđạtcủađốitượngtừyêucầuđầurachotrướcvàtừđóxácđịnhđốitượngc óổnđịnh hay không.Thiếtkếcácbộđiềukhiểnđểnângcaochấtlượngđầuracủahệthống

Trongquátrìnhthựchiệnđồánemcũngđãnhậnđượcnhiềusựgiúpđỡthầycôvàcácbạntron glớpđãcónhữnggóp ý chođồáncủaemhoànthiệnhơn

Mặcdùrấtcốgắngnhưng do kiếnthứccònhạnchếnênkhôngtránhkhỏinhữngthiếusót Rấtmongnhậnđượcnhiềuhơnnữasựđónggóp, bổxung ý

kiếncủathầycôvàcácbạnđểchođồánnày

ngàycànghoànthiệnhơn

Đặcbiệtemxincảmơnthầygiáo,VÕ QUANG VINH,

ngườiđãgiúpđỡemtrongsuốtthờigianlàm

đồánnày Emxintrânthànhcảmơn !

Sinhviênthựchiện

NGUYỄN VĂN TÀI

PHẦN 1: Tínhtoánvàxâydựngsơđồcấutrúchệthống

Tính Toán :

Ta có :

Ce nđm= Uđm – Iđm.R

=>

220 33.0, 472

1500

dm dm e

dm

n



Ed=Ce.n =0,136.1500=204(V)

M = C m.I d =1,3 33 = 42,9

2

6

0,350

GD dn

M Mc

dt



=>Mc = M – 93,33.10-6 = 42,9 – 93,33.10-6 = 42,89991

0, 0253

0, 054( )

0, 472

d e

d

L

R

2

4

375 10.375.0,136.1,3

d m

GD R

C C



Sơđồcấutrúccủahệthống :

–

ChọnU cđ=U đk=10 v ; I d=33 A

¿ >β = U cđ

I d =

10

33

Thông số bộ biến đổi :

Udk Ud

Chọn sơ đồi chỉnh lưu hìn tia một pha =>τ Cl=10 ms=0,01 s

=>K Cl= u d

U đk=

U đm

U đk=

220

10 =22 v

1

R d

T e s+1

R d

β

K Cl

τ Cl s+1

=> Thông số của bộ biến đổi là :

Phần II: Tổng hợp hệ thống

33V 10V

–

Biếnđổivềphảnhồi (–1) vàđưathêmkhâuhiệuchỉnh ta có:

–

22

0,01 s+1

I

R

22

0,01 s+1

1 0,472

0,054 s +1

10 33

33

10

33 0,01 s+122

1 0,472

0,054 s +1

Ápdụngtiêuchuẩnmoduntốiưu, ta

phảitổnghợphệthốngsaochobùđượccáckhâucóthờigianlớn

Tronghệchỉcònlạikhâucóhằngsốthờigiannhỏvàhàmtruyềnhệkínphảithỏamãnđiềukiệ n:

W K (s )= W h(s)

1+W h (s )=

1

1+2 τ σ s +2 τ σ2s2

1+ 1

W h (s )=1+2 τ σ s +2 τ σ2s2

W h (s )= 1

2 τ σ s+2 τ σ2s2=

1

2 τ σ s (1+ τ σ s )

Nên

1 0,

10 22

3

472 0,01 1 0,054

=

1

2 x 0,01 s(1+0,01 s)

=>

R I

33 0, 01 1 0, 054 1

2 0,01 1 0,01 10 22 1

0

1

, 472





= 0,191+3,541

s

Ta có sơ đồ hệ thống :

–

0,191+3,541

s

22

0,01 s+1

1 0,472

0,054 s +1

10 33

=>W(s) =

s

s



8,9025 165 0,01782 2,112 122,025 1650

s



Phần III:Đánh giá chất lượng của hệ thống:

I, sửdụngSimulink

Ta cóRI= 0,191+3,541

s

Dựavàosơđồcấutrúchệthống:

8,9025 165 0,01782 2,112 122, 025 1650

s



Sửdụng Simulink môtảhệthống:

Yêucầuhệthống:

+) lượngquáđiềuchỉnh: 4,3%

+) Thờigianquáđộ: 0,084s

Ta có sơ đồ:

Ta có đồ thị sau:

Với các thông số hệ thống như trên, bây giờ muốn thay đổi các thông số KP và KI của RI đáp ứng được với các yêu cầu mới ta sử dụng Launching PID Tuner điều chỉnh như sau:

Bước 1: Ta nháy đúp khối PID trong Simulink sau đó chạy Launching PID Tuner

Bước 2: Ta di chuyển 1 trong 2 thanhtrục ở dướihoặccóthểlàcảhaiđểthayđổi KP và

KI

+)Blocklàcácchỉsố ban đầu

+)Tunedlàcácchỉsốsaukhiđiềuchỉnh

Bước 3: Lấysốliệu KP và KI mới ta được RI mớivàhàmtruyềnmới, khiđó ta tìm

đồthịhàmquáđộđểtìmracácthôngsốcầnnhậnxétvàdựavàoyêucầuđềracủahệthốngđểnh ậnxét

Bước 4: Kiểmtrahệthốngbằng Simulink

Theo trên ta thấyKp=0.50116 KI=0.8228

Khi đó RI = 0.50116 + 0.8228

1

s

Hàm truyền lúc này sẽ là :

w =

s





II SửdụngcôngcụSisotool.

Ngoàicôngcụ PID Tuner ta còncóthểsửdụngcôngcụsisotoolđểchỉnhsửa KI và KP Côngcụsisotoolcócấutrúcnhưsau:

H

Gồm:

G: Đốitượngđiềukhiển

H: Hệsốphảnhồi

C: Bộđiềukhiển

F: Bộlọc = 1

Ta nhậpcácthôngsố ở cửasổ command

>>G=tf ([0 0 46.61],[5.4*(10^-4) 0.064 1]);

>>C=tf([0.191 3.54 ],[1 0]);

>>H=1033;

>>sisotool

Trongbảngsisotool, ở tab Architecture ta chọn System Data Chọn Browse rồiấn Import đểchuyểndữliệuvàocácthôngsố

Ta sẽcócácbiểuđổ bode biênđộvàphacủahệthống:

Đểhiểnthịđồthị ta chọn Tab Analysis Plots.

Mục Plot Type chọn Step

Chọn ô Closed loop r to y đểcóđồthịđápứngquáđộ

Vớicácthôngsốmới.

+) Lượng quá điều chỉnh: 4,33%~4,3% +) Thời gian quá độ: 0,0845s ~ 0,084s +) Thời gian xác lập: 0,0304s

=> Hệ thống ổn định

RI = 0.191 + 3.54

1

s

Theo trên ta thấyKp=0.50116 KI=0.8228 Khi đó RI = 0.50116 + 0.8228

1

s

Sử dụng sisotool trong phần mền matlab

Ta có :

>> G=tf ([0 0 46.61],[5.4*(10^-4) 0.064 1]);

>> C=tf([0.50116 0.8228],[1 0]);

>>

10

33

H 

>>Sisotool

Ta được biểu đồ :

Lúcnày,

+) Lượngquáđiềuchỉnh: 17.9%>4,3%

+) Thờigianquáđộ: 0,111s > 0,084s

+) Thờigianxáclập: 0,0301s

+) Đầura I = 33A

=>Như vậy hệ thống chưa đáp ứng được yêu cầu đã cho