báo cáo thí ngiệm môn điều khiển số đại học bách khoa HN

Bài Thực Hành Số 1: Tìm mô hình gián đoạn ĐCMCXác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z: -Hàm truyền đạt của dòng điện phần ứng =0:... Sample time: 5e-05 seconds- Hàm truyền của đối tượng

Trang 1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ

Sinh viên thực hiện :Nguyễn Văn Hưng

MSSV :20131961

Lớp : KT ĐK-TĐH 03

Khóa : 58

Nhóm : 6

Trang 2

Bài Thực Hành Số 1: Tìm mô hình gián đoạn ĐCMC

Xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z:

-Hàm truyền đạt của dòng điện phần ứng (=0):

Trang 3

+) Với = 0,1 ms ta tính được Giz10 :

- Khai báo các tham số trong matlab:

>> Tt=100e-6; Ra=250e-3; La=4e-3; Ta=La/Ra; T1=0.1e-3; T2=0.01e-3; T3=0.05e-3;

- Hàm truyền của đối tượng dòng trên miền ảnh s:

Trang 5

z^2 - 1.362 z + 0.3656

Sample time: 0.0001 seconds

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp zoh.:(Giz3)

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp foh.:(Giz4)

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp foh.(Giz5)

Sample time: 1e-05 seconds

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp foh.(Giz6)

>> Giz6=c2d(Gi,T2,'tustin')

Trang 6

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp tustin.:(Giz7)

- Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp tustin.(Giz8)

-Hàm truyền của đối tượng điều khiển dòng theo phương pháp tustin.(Giz9)

Trang 7

3. Mô phỏng so sánh các mô hình gián đoạn với ( )

G

-Viết lại hàm Giz10 và Giz11 trong matlab:

>> Giz10=tf([0 0.00917637 0.00657735],[1 -1.36164 0.365587],0.1e-3)

>> Giz11=tf([0 0.00012091 0.00011692],[1 -1.9042126 3)

0.90427207],0.01e->> Giz12=tf([0.00272176 0.00218893],[1 1.603410537 0.604638209] ,0.05e-3)

Trang 8

Nhận xét :

Trang 9

- Từ hình vẽ ta thấy trong 1 chu kỳ trích mẫu phương pháp foh cao hơn zoh,tustin

- Kết quả tính tay không khác biệt mấy so với các phương pháp trên nên có thể thấy dùng giá trị tính tay là chập nhận được

4 Xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC trên miền thời gian

a, Từ hình 1 tìm bộ điều khiển cho động cơ một chiều

Ra sTa Js

ψ π

×

+ ( , )

Trang 10

>> Gh=(1/Ra)*tf(1,[Ta 1])*km*phi*tf(1,[2*pi*j 0])Transfer function:

Trang 11

b, Xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC trên miền thời gian liên tục

Sử dụng phương pháp đã học để gián đoán hóa mô hình với giả thiết chu

Trang 13

u1

y1 0

Nhận xét : Các mô hình thu được không miêu tả chính xác động cơ một chiều.Bời vì chu kì trích mẫu quá lớn nên các số liệu thu được là không chínhxác dẫn đến sai sót trong mô hình trạng thái, điều này có thể khắc phục nếu chúng ta tiến hành lập mô hình trạng với những chu kì nhỏ nhất

Bài Thực Hành Số 2: Tổng hợp dòng điều chỉnh phần

ứng(Điều khiển momen quay)

1. Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp Dead-Beat(với

L1()=lo+l1)

Ở bài thực hành số 1, ta đã tìm được hàm truyền đạt trên miền ảnh z của đối tượng dòng phần ứng theo các phương pháp tính tay với chu kì trích mẫu

T3=0.05ms là:

Giz7 =

Trang 14

a0=1 a1=-1.603 a2=0.6046

-Ta khai báo các hệ số trong Matlab:

Trang 15

Ta khai báo hàm A(z^-1) và B(z^-1) trong Mat Lab:Az=filt([a0 a1 a2],1,0.05e-3)

- Từ đó ta tìm được hàm truyền của bộ điều khiển GRi : GRi=(L1*Az)/(1-L1*Bz)

Trang 16

-Hàm truyền đạt hệ kín:

>> Gk=(GRi*Giz11)/(1+GRi*Giz11)

Gk =

0.1648 - 0.2309 z^-1 - 0.4261 z^-2 + 0.8218 z^-3 - 0.03295 z^-4 - 0.5387 z^-5 + 0.2219 z^-6 + 0.04921 z^-7 - 0.02911 z^-8

-

0.7919 - 3.048 z^-1 + 4.344 z^-2 - 2.556 z^-3 + 0.211 z^-4 + 0.3607 z^-5 - 0.1032 z^-6

-Các điểm cực của hàm truyền hệ kín:

Trang 17

-Vậy ta thu được hàm truyền của bộ điều khiển:

-Mô phỏng bằng Simulink trong Matlab:

Trang 18

-Nhận xét:Ta thấy sau 2 chu kỳ trích mẫu thì hệ kín ổn định,đầu ra bám theo giá trị đặt

- Gía trị đặt: 1961

2 Thiết kế bộ điều khiển dead beat với (L(z^-2)=l01+l11z^-1+l12z^-2):

ở phần 1 ta đã có hàm truyền của đối tượng:

Trang 19

-Từ đó tìm hàm truyền của bộ điều chỉnh:

Trang 20

0.8814 - 3.116 z^-1 + 3.868 z^-2 - 1.74 z^-3 + 0.02883 z^-4 - 0.08763 z^-5+ 0.2381 z^-6

- 0.07206 z^-7 + 1.539e-17 z^-8 - 3.308e-18 z^-9

Trang 21

-Ta có hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh:

GRi =

44.59 + 3.553e-15 z^-2 - 97.23 z^-3 + 52.97 z^-4 -

0.8814 - 0.2904 z^-1 - 0.3939 z^-2 - 0.1971 z^-3

-Hàm truyền đạt cả đối tượng dòng phần ứng:Giz7 =

0.00266 + 0.00225 z^-1

1 - 1.603 z^-1 + 0.6046 z^-2

-Mô phỏng trên Simulink:

Trang 22

Gía trị đặt:1961

3. Phương pháp cân bằng mô hình:

a. Giả sử sau 2 bước giá trị của đối tượng điều khiển sẽ đuổi kịp giá trị đặt củađại lượng chủ đạo,tức hàm truyền của vòng kín là:

Trang 23

7.076e-06 - 1.213e-05 z^-1 - 1.009e-05 z^-2 + 2.517e-05 z^-3 +

Trang 24

ans =

0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i -0.8459 + 0.0000i -0.8459 - 0.0000i

-0.8000 + 0.0000i 1.0000 + 0.0000i 0.9959 + 0.0000i 0.9959 + 0.0000i 0.6071 + 0.0000i 0.6071 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i-Mô phỏng trên Smimlink:

Trang 25

-Nhận xét:Ta thấy sau 2 chu kỳ trích mẫu thì hệ kín ổn định,đầu ra bám theo giátrị đặt

-Hàm truyền của bộ điều chỉnh:

>> Gr=Gw/(Giz7*(1-Gw))

Gr =

Trang 26

0.4 z^-1 - 0.3412 z^-2 + 0.06094 z^-3 - 0.2995 z^-4 + 0.1814 z^-5 -

0.00266 + 0.001186 z^-1 - 0.001698 z^-2 - 0.001473 z^-3 - 0.000675 z^-4

7.076e-06 - 1.354e-05 z^-1 - 4.413e-06 z^-2 + 1.901e-05 z^-3 -

>> pole(Gk)

Trang 27

ans =

0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i -0.8459 + 0.0000i -0.8459 - 0.0000i -0.3000 + 0.4583i -0.3000 - 0.4583i 1.0000 + 0.0000i 0.9959 + 0.0000i 0.9959 + 0.0000i 0.6071 + 0.0000i 0.6071 - 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 - 0.0000i -0.0000 + 0.0000i-Mô phỏng Simulink:

Trang 28

Gía trị đặt:1961

-Từ 2 phương pháp deabeat và cân bằng mô hình ta thấy:

+Thiết kế bộ điều chỉnh theo phương pháp cân bằng mô hình thì sai lệch tĩnh sau N

bước trở về 0 theo quĩ đạo mong muốn

+Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp Dead-Beat thì sai lệch tĩnh cũng trở về

0 nhưng ta không thể áp đặt quĩ đạo mong muốn

Bài thực hành số 3:Tổng hợp vòng điều chỉnh tốc độ quay

1. Lý Thuyết

1 2

GRi Giz Gkin

GRi Giz aTtm

Trang 29

Nếu dùng

2 1

GRi Giz Gkin

2 2

0 1 2 ( ) ( )

R Bn GRn Gnz P An R Bn

Cân bằng hệ hai vế của phương trình(*) ta được hệ phương trình sau:

Trong đó: luôn đúng với b0=0; a0=1

Chọn z2 & z3 ( thuộc cung tròn đơn vị )

Để hệ phương trình bắt buộc có nghiệm (z1 cùng vòng đơn vị)

Trang 31

cac thong so cua ma tran A va B

>> b0=0; b1= 0.0002159 ;b2= 0.0001828;

>> a0=1; a1=- 1.607 ; a2=0.6065;

chon thong so z2 và z3 ( thuộc vong tron dơn vi)

z2=0.8+0.1i; z3=0.8-0.1i; p1=-1;

Ma tran A

Trang 33

Nhận xét: với bộ số z1, z2, z3 ta có độ quá điều chỉnh nhỏ hơn 25% nên bộ số

là hợp lý

Đáp ứng của hệ thống với nhiễu đầu vào

Trang 34

Nhận xét: Dự vào đồ thị ta thấy, bộ điều khiển có độ quá điều chỉnh nhỏ và thờigian xác lập ngắn

3. Tổng hợp bộ điều chỉnh PI theo phương pháp tiêu chuẩn tích phân bình phương

for k=4:1:500

m4*e(k-3)

Jk=e(k)*e(k)+Jk

end

Bật hộp thoại và điều chỉnh thông số như hình vẻ:

Trang 36

>> r0=754.226 ; r1=-757.016;

>> GRn= tf([r0 r1],[1 -1],Ttm)GRn =

0.1628 z^2 - 0.02556 z - 0.1384 -

z^3 - 2.444 z^2 + 2.188 z - 0.7449Sample time: 5e-05 seconds

Trang 37

Nhận xet: Độ quá điều chỉnh khoảng 10,8%( <25%) nên bộ điều khiển đáp ứng được yêu cầu của hệ thống

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	517,63 KB