Bài giảng Cơ sở tự động: Chương 6b - Nguyễn Đức Hoàng

Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Thiết kế hệ thống dùng Bode, biểu đồ Bode khâu sớm pha, các bước thiết kế khâu sớm pha dùng Bode. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

C  S  T  Đ NG Ơ Ở Ự Ộ

Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng

Bộ môn Điều Khiển Tự Động

Khoa Điện – Điện Tử Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Email: ndhoang@hcmut.edu.vn

MÔN H C Ọ

THI T K  H  TH NG Ế Ế Ệ Ố

ĐI U KHI N LIÊN T C Ề Ể Ụ

CH ƯƠ NG 6

Thi t k  h  th ng dùng Bode ế ế ệ ố

   B  đi u khi n s m pha   c i thi n ch t ộ ề ể ớ → ả ệ ấ

lượng quá độ

G(s) Gc(s)

­

1 Ts

+ α

+

Bi u đ  Bode khâu s m pha ể ồ ớ

C

20log(K ) 20log( ) + α

C

20log(K ) 10log( ) + α

C

20log(K )

1 T α ωmax 1 T

max

ϕ

max

1 T

ω =

α

max

1 arcsin

1

α −

ϕ = � �

α +

Thi t k  h  th ng dùng Bode ế ế ệ ố

   B  đi u khi n tr  pha   c i thi n ch t ộ ề ể ễ → ả ệ ấ

lượng xác l pậ

G(s) Gc(s)

­

1 Ts

+ α

+

Bi u đ  Bode khâu tr  pha ể ồ ễ

C

20log(K ) 20log( ) + α

C

20log(K ) 10log( ) + α

C

20log(K )

1 T α ωmin 1 T

min

ϕ

min

1 T

ω =

α

min

1 arcsin

1

α −

ϕ = � �

α +

Các b ướ c thi t k  khâu s m  ế ế ớ

pha  dùng Bode

• Bước 1: Xác đ nh KC đ  th a yêu c u sai ị ể ỏ ầ

s  xác l pố ậ

• Bước 2: Đ t G1(s) = KC*G(s) . V  Bode ặ ẽ

G1(s)

• Bước 3: Xác đ nh t n s  c t biên G1(s) : ị ầ ố ắ

c

C

K

Các b ướ c thi t k  khâu s m  ế ế ớ

pha  dùng Bode

• Bước 4: Xác đ nh đ  d  tr  pha G1(s) : ị ộ ự ữ

M

• Bước 5: Xác đ nh góc pha c n bù : ị ầ

M* : đ  d  tr  pha mong mu n, ộ ự ữ ố  = 50 :  200

• Bước 6: Tính   :

*

max max

1 sin

1 sin

+ ϕ

α =

− ϕ

Các b ướ c thi t k  khâu s m  ế ế ớ

pha  dùng Bode

• Bước 7: Xác đ nh t n s  c t m i d a vào ị ầ ố ắ ớ ự

đi u ki n : ề ệ

• Bước 8: Tính T :

• Bước 9: Ki m tra h  th ng th a mãn đ  ể ệ ố ỏ ộ

d  tr  biên không? N u không quay l i ự ữ ế ạ

Bước 5

L ω = − 10log α

' C

1

T =

ω α

Ví d  1 ụ

   S  đ  đi u khi n ơ ồ ề ể

• Thi t k  GC(s) sao cho sau khi thi t k  h  ế ế ế ế ệ

th ng th a yêu c u:ố ỏ ầ

G(s) Gc(s)

­

2

40 G(s)

s (s 10)

=

+

a

K = 10, Φ M 20 , GM 5dB

Ví d  2 ụ

   S  đ  đi u khi n ơ ồ ề ể

• Thi t k  GC(s) sao cho sau khi thi t k  h  ế ế ế ế ệ

th ng th a yêu c u: có sai s  sác l p đ i v i ố ỏ ầ ố ậ ố ớ ngõ vào hàm n c 5% vàấ

G(s) Gc(s)

­

2

16 G(s)

(s 2) (25s 1)

=

+ +

* 0 *

M 50 , GM 20dB

Φ

Các b ướ c thi t k  khâu tr  pha  ế ế ễ

 dùng Bode

• Bước 1: Xác đ nh KC đ  th a yêu c u sai ị ể ỏ ầ

s  xác l pố ậ

• Bước 2: Đ t G1(s) = KC*G(s) . V  Bode ặ ẽ

G1(s)

C

K

Các b ướ c thi t k  khâu s m  ế ế ớ

pha  dùng Bode

• Bước 3: Xác đ nh t n s  c t biên m i d a ị ầ ố ắ ớ ự

vào đi u ki n: ề ệ

M* : đ  d  tr  pha mong mu n, ộ ự ữ ố  = 50 :  200

• Bước 4: Tính   t  đi u ki n  :ừ ề ệ

ϕ ω = − + Φ + θ

L ω = − 20log α

Các b ướ c thi t k  khâu s m  ế ế ớ

pha  dùng Bode

• Bước 5: Ch n zero khâu hi u ch nh: ọ ệ ỉ

• Bước 6: Tính T :

• Bước 7: Ki m tra h  th ng th a mãn đ  ể ệ ố ỏ ộ

d  tr  biên không? N u không quay l i ự ữ ế ạ

Bước 3

' C

1

T

α

T

T = α

α

Ví d  3 ụ

   S  đ  đi u khi n ơ ồ ề ể

• Thi t k  GC(s) sao cho sau khi thi t k  h  ế ế ế ế ệ

th ng th a yêu c u:ố ỏ ầ

G(s) Gc(s)

­

2

10s 1 G(s)

s(s 10)

+

=

+

v

K = 10, Φ M 40 , GM 20dB

Ví d  4 ụ

   S  đ  đi u khi n ơ ồ ề ể

• Thi t k  GC(s) sao cho sau khi thi t k  h  ế ế ế ế ệ

th ng th a yêu c u:ố ỏ ầ

G(s) Gc(s)

­

10 G(s)

s(s 1)(s 10)

=

+ +

v

K = 10, Φ M 40 , GM 20dB