Báo cáo thí nghiệm điều khiển tự động

Bài thí nghiệm 2:ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha Cho hệ thống như hình: Trình tự thí nghiệm clear all clc %nhap ham truyen

Bài thí nghiệm 1:

ỨNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

1.1.Tìm hàm truyền tương đương của hệ thống:

Hệ thống có sơ đồ khối như sau:

1

1 ( 3)( 5)

S G

+

=

S G

=

1

G S

=

1 2

H = +S Trình tự thí nghiệm:

%khai bao da thuc tu, mau:

TG1 = [1 1];

MG1 = conv([1 3],[1 5]);

TG2 = [1 0];

MG2 = [1 2 8];

TG3 = 1;

MG3 = [1 0];

H1 = tf([1 2],1);

%Nhap ham truyen cac khoi bang lenh tf:

G1 = tf(TG1,MG1);

G2 = tf(TG2,MG2);

G3 = tf(TG3,MG3);

%Dùng cac lenh series, parallel, feedback de noi cac khoi voi nhau:

G13 = parallel(G1,G3);

G2H1 = feedback(G2,H1);

Gh = series(G13,G2H1) %ham truyen tuong duong vong ho

Gk = feedback(Gh,1) %ham truyen tuong duong vong ho

Gtd = series(G13,G2H1)

1.2.Khảo sát tính ổn định của hệ thống dùng tiêu chuẩn bode:

Trình tự thí nghiệm:

%nhap ham truyen G voi k = 10

k = 10;

G = tf(k,conv([1 0.2],[1 8 0.2]))

%ve bieu do bode bien do

bode(G)

%Xac dinh tan so cat bien/pha bang margin

margin(G)

%Ham truyen vong kin cua he

Gk = feedback(G,1)

%Ve dap ung voi dau vao ham nac trong khoang thoi gian 1-10s

step(Gk,10)

Kết quả thí nghiệm:

2

( 0, 2)( 8 0, 2)

s

K G

=

Với k = 400:

1.3.Khảo sát hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số

Cho hệ thống:

Trình tự thí nghiệm:

%Nhap ham truyen G voi k = 10

K = 10;

G = tf(K,conv([1 3],[1 8 20]))

%ve quy dao nghiem so tim gia tri Kgh

rlocus(G)

%Xac dinh K thoa dk tren quy dao nghiem so

Kết quả thí nghiệm:

2

K G

=

SV: Trang 5

Từ quỹ đạo nghiệm số ta xác định được: k = gain*10

K = 52,2 thì Wn = 4

K = 20,2 thì hệ số tắt = 0,7

K = 62,6 thì POT = 25%

Txl=

1 4

n

s ξω ξω

 K = 174

Bài thí nghiệm 2:

ỨNG DỤNG MATLAB THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN

CHO CÁC HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha

Cho hệ thống như hình:

Trình tự thí nghiệm

clear all

clc

%nhap ham truyen he thong

G = tf(20,conv([1 1 0],[1 2]))

%mo cong cu sisotool

Sisotool

Import G vào sisotool ta có kết quả:

Thiết kế bộ hiệu chỉnh sớm pha có độ lọt vố <20% và txl <8s:

Hàm truyền của bộ hiệu chỉnh:

Đáp ứng hàm nấc sau hiệu chỉnh:

Bài thí nghiệm 3:

ỨNG DỤNG SIMULINK ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÒ

NHIỆT 3.1.Khảo sát mô hình điều khiển nhiệt độ on-off

Trình tự thí nghiệm

Xây dựng hệ thống:

Chỉnh khối step:

Step time = 0 Initial value = 0 Final value = 100 Gain = 50

Kết quả thí nghiệm

Khảo mô

Ziegler-Nichol(điều s khiển PID):

Mô hình điều khiển nhiệt độ PID như sau:

-Tín hiệu đặt vào đầu hàm nấc u(t)=100

-Khâu bào hòa Saturation có giới hạn là upper limit=1,lower limit=0

-Tính giá trị các thông số:

PID(s)=KP + s

K I

+ KDs Với:

016 , 0 300 30

120 2 , 1 2 , 1

=

=

LK

T

0

2 =

LK

K P

0 5

, 0

=

K L

K P

SV: Trang 13

Bài thí nghiệm 4:

ỨNG DỤNG SIMNULINK ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Khảo sát mô hình điều khiển tốc độ động cơ DC:

Mô hình điều khiển PID tốc độ động cơ DC

-Tín hiệu đặt vào đầu hàm nấc u(t)=100

-Khâu Saturation có giới hạn là upper limit=30,lower limit= -30

a.Chỉnh thời gian mô phỏng Stop time =10s.Thực hiện khảo sát hệ thống vơí bộ điều khiển P (KI =0,KD =0) và tính độ vọt lố,sai số xác lập,thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau:

1 10 20 50 100 POT -0,17 -0,01 -0,001 0,0025 0,003

exl 0.5 0,09 0,0476 0,0196 0,0099

SV: Trang 15

-Nhận xeùt:

b Thực hiện khảo sát hệ thống vơí bộ điều khiển PI (KP =2,KD =0) và tính độ vọt lố,sai số xác lập,thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau:

KI 0,1 0,5 0,8 1 2 POT -0,072 -0,005 0,0036 0,025 0,126

exl 0.333 0,333 0,333 0,333 0,333

-Nhận xét:

Khi KI tăng thì chất lượng của hệ thống không tốt.Vì POT,exl , txl lớn

Chất lượng của bộ điều khiển PI tốt hơn bộ điều khiển P vì bộ điều khiển PI có exl ổn định

c Thực hiện khảo sát hệ thống vơí bộ điều khiển PID (KP =2,KI =2) và tính độ vọt lố,sai số xác lập,thời gian xác lập của ngõ ra theo bảng sau:

KD 0,1 0,2 0,5 1 2

exl 0.333 0,333 0,333 0,333

-Nhận xét: Khi KD tăng thì chất lượng của hệ thống không thay đổi.Vì POT,exl , txl không đổi

Chất lượng của bộ điều khiển PID tốt hơn bộ điều khiển P vàPI vì bộ điều khiển PID ổn định