mô hình hóa mô phỏng hệ thống điều khiển tự động

XÂY DỰNGMÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG... Mục đích- Giúp sinh viên hiểu phương pháp xây dựng mô hình hóa mô phỏng một hệ thống điều khiển tự động.. - Đưa ra kết luận và

BÀI 1 XÂY DỰNG

MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Mục đích

- Giúp sinh viên hiểu phương pháp xây dựng mô hình hóa mô phỏng một hệ thống điều khiển tự động

- Thu thập và phân tích các bảng dữ liệu của hệ thống

- Đánh giá được kết quả mô phỏng, so sánh độ tương đồng giữa kết quả mô phỏng của mô hình với các tính chất của đối tượng thực

- Đưa ra kết luận và các phương án điều chỉnh cho đối tượng thực dựa trên kết quả

mô phỏng sau khi phân tích chúng

Bài toán 1: Cho hàm:

Hãy tìm hàm truyền W(z) tương ứng bằng cách sử dụng toán tử tích phân số

Nội dung thực hành

Thay vào W(s) ta có:

Trong đó:

A= KT2; B= ;

C= ; D=

Bài toán 2: Cho hệ điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc và các tham số như sau:

Với U(t) = 1(t); K1 = 100; K2 = 0.5; T1 = 0.01;

T2 = 0.02; Chu kỳ lấy mẫu T = 0.001

Hãy mô hình hóa hệ trên máy tính, viết phương trình trên máy tính với các yêu cầu:

- Tìm phương trình sai phân

- In ra 1000 kết quả bằng số

- Kiểm tra lại bằng MATLAB

Các bước giải

Bước 1 Tìm phương trình sai phân của hệ

- Từ sơ đồ cấu trúc ta có hàm truyền hệ kín như sau:

Biến đổi hàm truyền trên ta có:

Ta có hàm sai phân như sau:

Dùng tính chất dịch hàm gốc của biến đổi Z ta tìm được phương trình sai phân tương ứng với phương trình trên:

Vì tín hiệu vào là tín hiệu nhảy cấp U(t)=1(t) nên ta có:

Cuối cùng ta tìm được phương trình sai phân của hệ điều khiển tự động:

Bước 2 Xây dựng giao diện mô phỏng

hệ thống điều khiển tự động

(1) Khởi tạo guide trong phần mềm Matlab

(2) Thiết lập bảng điều khiển trên giao diện

- Chọn công cụ Panel

- Thay đổi tên cho Panel bằng cách kích đúp vào Panel và thay tên trong phần Title của nó từ tên Panel sang tên “Bang dieu khien”

- Chọn công cụ Push Button để khai báo nút khảo sát hệ thống.

Đổi tên PushButton trong String ở Inspector của nút sang tên mới là khảo sát hệ thống

Tương tự như vậy ta lấy nút có tên gọi là “Thoát khỏi hệ thống”

Chọn công cụ Panel để khai báo bảng nhập giá trị

Chọn công cụ Static Text để định nghĩa các ô nhập giá trị từ bàn phím Kích đúp vào Static Text để thay đổi tên Static Text trong String sang tên “Nhap gia tri K1 =”

Tương tự như vậy ta khai báo nhập giá trị cho K2, T1, T2, T

Chọn công cụ Edit Text để khai báo ô nhập và xuất giá trị trên màn hình Kích đúp vào Edit1 để khai báo giá trị mặc định trong phần String từ chuỗi ký tự “ Edit Text” sang số 100

Làm tương tự chọn Edit2, Edit3, Edit4, Edit5 cho các biến K2, T1, T2, T, với mặc định K2 = 0.5; T1 = 0.01; T2 = 0.02 và T = 0.001.

Tương tự ta lập bảng xuất giá trị tính toán ra:

Giá trị cực đại xuất ra Edit6

Thời gian ổn định xuất ra Edit7

Độ quá điều chỉnh xuất ra Edit8

Bước 3 Viết Code cho các nút điều khiển

(1) Nút thoát khỏi hệ thống

Nhấn chuột phải vào Nút “ Thoat khoi he thong” chọn View callBacks/Callback

(2) Nút “Khao sat he thong”

Nhấn chuột phải vào Nút “Khao sat he thong” chọn View callBacks/Callback

Lập trình

Chạy chương trình

In 1000 kết quả:

- Tạo nút In 1000 kết quả

- Lập trình nút “In 1000 ket qua”

Nhấn chuột phải vào Nút “In 1000 ket qua” chọn View callBacks/Callback

Lập trình

BÀI TẬP

Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ

Các thông số: u(t) = 1(t); K1 = 150; K2 = 0.5; T1 = 0.01;

T2 = 0.02 chu kỳ trích mẫu là T = 0.001 Hãy mô hình hóa hệ trên máy tính và tìm:

Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ:

Các thông số: u(t) = 1(t); K1 = 150; K2 = 0.5; T1 = 0.01; Chu kỳ trích mẫu là T = 0.001 Hãy mô hình hóa hệ trên máy tính:

Cho hệ thống điều khiển tự động có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ: Các thông số: u(t) = 1(t); K1 = 150; K2 = 0.5; K3=10; T1 = 0.01; T2 = 0.02 Chu kỳ trích mẫu là T = 0.001 Hãy mô hình hóa hệ trên máy tính: