BÀI tập lớn mô HÌNH hóa PHẠM TÂM THÀNH

ĐỀ TÀI : “Dùng máy tính khảo sát quá trình quá độ của hệ thống điều khiển TĐ”Cho hệ thống điều khiển tự động có các thông số:K1=100; K2=0,1; T1=0,2; T2=0,1svà sơ đồ cấu trúc như sau: Nhiệm vụ của sinh viên: Tìm hàm truyền kín của hệViết phương trình sai phân của hệViết chương trình mô phỏngKết quả mô phỏng, nhận xét, bình luận

BÀI TẬP LỚN

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN :

ĐỀ TÀI : “Dùng máy tính khảo sát quá trình quá độ của hệ

thống điều khiển TĐ”

Cho hệ thống điều khiển tự động có các thông số:

K 1 =100; K 2 =0,1; T 1 =0,2; T 2 =0,1s

và sơ đồ cấu trúc như sau:

Nhiệm vụ của sinh viên:

- Tìm hàm truyền kín của hệ

- Viết phương trình sai phân của hệ

- Viết chương trình mô phỏng

- Kết quả mô phỏng, nhận xét, bình luận

Từ đề bài ta có thể mô hình lại hệ thống như sau :

Ta có : = 



Dựa vào tính chất dịch trái của hàm gốc, biến đối z hai vế, tađược :



Xét tín hiệu đầu vào là hàm xung đơn vị u(t) = 1(t) :

 u(k+3) = u(k+2) = u(k+1) = u(k) = 1

3.1 THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH

a Form1: Giao diện mô phỏng

Hình 3.1: Giao diện của chương trình trên VB6CODE thực hiện Form1:

'Khai bao bien dung trong chuong trinh'

Dim y() As Double

Public i, k As Long

Public Ymax, Yod, Tmax, Tod, DQDC As Single

Public n, f, p As Single

Public K1, K2, T1, T2, A, B, C, D, E, T As Double

Public dem, dem1, dem2, dem3, dem4, dem5 As Integer

'Chuong trinh chay ngay khi nhan nut Run'

Private Sub Form_Load()

Luoi.Enabled = False

ChiTieuCL.Enabled = False

TrucTG.Enabled = False

dem1 = dem2 = dem3 = dem4 = dem5 = dem = 0

End Sub

'Code Khao sat he thong'

Public Sub KhaoSat()

Ymax = Yod = Tmax = Tod = DQDC = 0

'Lay cac gia tri cua he thong nhap tu man hinh'

B = (-24 * T1 * T2) - (4 * T * (T1 + T2)) + (2 * T ^ 2)+ (3 * K1 * K2 * T ^ 3)

C = (24 * T1 * T2) - (4 * T * (T1 + T2)) - (2 * T ^ 2) +(3 * K1 * K2 * T ^ 3)

D = (-8 * T1 * T2) + (4 * T * (T1 + T2)) - (2 * T ^ 2) +(K1 * K2 * T ^ 3)

E = 8 * K1 * T ^ 3

'Khai bao so phan tu mang dong co do lon 15000 phan

tu, de lay diem ve tren Picture'

ReDim y(k + 14999)

'Tinh cac y(k)'

'Do PTSP bat dau tu phan tu y(k) thu 3, nen vong lap

se lay i (0-14996)'

For i = 0 To k + 14996

'Lan luot tinh tung gia tri y(k)'

y(i + 3) = (E - B * y(i + 2) - C * y(i + 1) - D *y(i)) / A

n = i

Tod = n * T

'Tinh toan do qua dieu chinh'

DQDC = ((Ymax - Yod) * 100) / Yod

text_Tmax = Round(Tmax, 3) & " (s)"

text_Tod = Round(Tod, 3) & " (s)"

've hai truc'

Picture1.Line (0, 0)-(1.1 * k, 0)

Picture1.Line (0, 0)-(0, 1.375 * f)

've mui ten 2 truc'

'Khac truc toa do y'

For i = f / 8 To f + f / 4 Step f / 8 'Khac truc y'

Public Sub Vedothi()

Dim time As Integer

'Thoi gian the hien dac tinh bang so diem ve x thoi giantrich mau'

time = Text13

Text6.Text = time * T & " (s)"

Picture1.DrawStyle = 6

Picture1.PSet (0, y(0))

' Ve Ymax,Tmax'

Picture1.DrawStyle = 2

Picture1.Line (0, Ymax)-(Tmax, Ymax)

Picture1.Line (Tmax, Ymax)-(Tmax, 0)

Picture1.Line (0.85 * k * T, Yod + Yod * 0.05)-(0.86 *

'Khi tick chon Luoi Grid'

Private Sub Luoi_Click()

Call KhaoSat

Call Vetruc

Call Vedothi

End Sub

'Khi tick chon Truc (t)'

Private Sub TrucTG_Click()

Call KhaoSat

Call Vetruc

Call Vedothi

'Khi tick chon Chi tieu chat luong'

Private Sub ChiTieuCL_Click()

Call KhaoSat

Call Vetruc

Call Vedothi

End Sub

'Khi chon In ket qua'

Private Sub Print_Click()

'Khi thuc hien lenh Ve dac tinh'

Private Sub Ve_Click()

If Text1.Text = "" Then

MsgBox "Chua nhap K1", vbOKOnly, "Error!"

Text1.SetFocus

Exit Sub

ElseIf Text2.Text = "" Then

MsgBox "Chua nhap K2", vbOKOnly, "Error!"

Text2.SetFocus

Exit Sub

ElseIf Text3.Text = "" Then

MsgBox "Chua nhap T1", vbOKOnly, "Error!"

Text3.SetFocus

Exit Sub

ElseIf Text4.Text = "" Then

MsgBox "Chua nhap T2", vbOKOnly, "Error!"

Text4.SetFocus

Exit Sub

ElseIf Text13.Text = "" Then

MsgBox "Chua nhap So Diem Ve", vbOKOnly,

"Error!"

Text13.SetFocus

Exit Sub

ElseIf Val(Text13) < 1000 Then

MsgBox "So diem ve qua nho" & vbCrLf & "Ban nentang so diem ve lon hon" & vbCrLf & "de hien thi day duchi tieu chat luong", vbOKOnly, "Chu y!"

MsgBox "So diem ve qua nho" & vbCrLf & "Ban nen tang

so diem ve de hien thi day du chi tieu chat luong",vbOKOnly, "Chu y!"

Private Sub Ve_KeyPress(KeyAscii As Integer)

If KeyAscii = 8 Then Call Ve_Click

'Thuc hien thoat chuong trinh'

Private Sub THOAT_Click()

If MsgBox("Do you really want to exit?", vbOKCancel,

"Exit program") = vbOK Then Unload Form1

Unload Form3

End Sub

b. Giao diện mở rộng

Form2: Thông tin người dùng

Hình 3.2: Giao diện thông tin người dùngForm3: Xem và in kết quả

Hình 3.2: Giao diện Xem và in kết quảCODE thực hiện: “tham khảo trong chương trình”

3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Hình 3.4: Kết quả mô phỏng trên VB6.0

MATLAB – Simulink & mat.file để vẽ đặc tính như sau:

Hình 3.5: Xây dựng chương trình mô phỏng trên SimulinkKhai báo các giá trị tham số K1, K2, T1, K2 để phục vụ mô

phỏng sử dụng mat.file:

FILE_MOPHONG.m

K1 = 100 ;K2 = 0.1 ;T1 = 0.2 ;T2 = 0.1 ;

Hình 3.6: Dạng đặc tính mô phỏng được trên Simulink

3.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

- Bậc của hàm truyền

Từ phương trình (1) ta có hàm truyền của hệ thống

Gsys(z) =

Ta có m = 0 và n = 3 với m là bậc của tử số và n là bậccủa mẫu số

Với n > m như vậy đường đặc tính sẽ xuất phát từ điểmgốc tọa độ

- Giá trị xác lập h∞

Có , như vậy giá trị xác lập h∞ ≠ 0

- Hằng số thời gian

Từ phương trình (1) ta gọi Tt là hằng số thời gian của tử, Tm

là hằng số thời gian của mẫu (với Tm là tổng các hằng sốthời gian nhỏ)

=> Tt = 1 và Tm = T1 + T2 = 0.3 => Tt > Tm

=> Đường đặc tính có quá điều chỉnh

Hệ không có thời gian trễ nên đường đặc tính của hệ sẽ códạng

Hình 3.7: Dạng đặc tính dự đoán của hệ thống

3.4 NHẬN XÉT

- Hệ thống có độ quá điều chỉnh lớn Số lần dao động lớn,thời gian tăng tốc tới Tmax = 17 Như vậy ta thấy hệthống có chất lượng khá kém

- Hệ thống mất thời gian lớn để ổn định, thời gian xét đặctính lớn, giá trị ổng định được xác định là Yod = 10

- Đường cong nhận được bằng cách dùng phần mềmMATLAB để tính hoàn toán trùng với đường cong môhình hoá trên máy tính, điều đó chứng tỏ tính đúng đắncủa phương pháp đã dùng để mô hình hoá hệ điềukhiển tự động trên máy tính