BÁO CÁOTHÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ

Điều khiển số, báo cáo, thí nghiệm, báo cáo điều khiển số, TN điều khiển số

Sinh viên: Nguyễn Anh Tuấn

MSSV: 20092988 ; Kíp TN: Kíp 2, Thứ 4; Số liệu bài 2: ZOH, Ttm=0.01

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN SỐ

BÀI SỐ 1: TÌM MÔ HÌNH GIÁN ĐOẠN CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

(1) Sử dụng phương pháp đã học (mục 1.3.2b, tài liệu [1]) để xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z thích hợp để thiết kế vòng trong cùng ĐK dòng phần ứng (tài liệu [2],

Ra = 0.25 (Ω); La = 0.004 (H);Ta = =0.016 (s);J = 0.012 (kgm2); phi = 0.04 (Vs); ke = 236.8;kM =38.2

G h=

1

R a

∗1

sT a+1∗k M∗phi∗1

1

0.25∗1

0.016s+1∗38.2∗0.04∗1

0.024πs

W k= G h

1+k e∗phi∗G h

01.206.10−3

∗s2 +0.075∗s+57.89

Hk= W k

s=

6.112

s

(1.206.10−3s2+0.075s+57.89 )=

6.112/(1.206.10 −3

s(s2+62.2s+48001.6584 )

Sau khi tính toán ta thu được :

Wz= 2.527846×10−3.T2z+2.522585.T2

z2 −199.32911∗Tz+0.9937695

– Với T I = 0.1ms:

Wz= 2.527846×10−5z+2.522585×10−5

z2 −1.9932911z+0.9937695

– Với T I = 0.01ms:

Wz= 2.5326866×10

−7

z+2.5321613×10−7

z2 −1.9993704z+0.9993752

(2) Sử dụng lệnh c2d của MATLAB (tài liệu [2], mục 3.2.8) để tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH, FOH và Tustin.

>> Ra = 0.25;

>> La = 0.004;

>> Ta= La/Ra;

>> phi = 0.04;

>> J = 0.012;

>> Km = 38.2;

>> Ke = 236.8;

Hàm truyền hệ hở:

>> Gh=1/Ra*tf(1,[Ta 1])*Km*phi*tf(1,[2*pi*J 0])

Transfer function:

6.112 -0.001206 s^2 + 0.0754 s Hàm truyền hệ kín:

>> Gk=feedback(Gh,Ke*phi)

Transfer function:

6.112 -0.001206 s^2 + 0.0754 s + 57.89 Kết quả với T1 = 0.1ms

- Hàm truyền gián đoạn theo ZOH:

>> Gkz1=c2d(Gk,0.1e-003,'ZOH')

Transfer function:

2.528e-005 z + 2.523e-005

z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001

- Hàm truyền gián đoạn theo FOH:

>> Gkz2=c2d(Gk,0.1e-003,'FOH')

Transfer function:

8.431e-006 z^2 + 3.367e-005 z + 8.404e-006

z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001

- Hàm truyền gián đoạn theo TUSTIN:

>> Gkz3=c2d(Gk,0.1e-003,'TUSTIN')

Transfer function:

1.263e-005 z^2 + 2.525e-005 z + 1.263e-005

z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001 Kết quả với T2= 0.01ms

- Hàm truyền gián đoạn theo ZOH:

>> Gkz4=c2d(Gk,0.01e-003,'ZOH')

Transfer function:

2.533e-007 z + 2.532e-007 z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sampling time: 1e-005

- Hàm truyền gián đoạn theo FOH:

>> Gkz5=c2d(Gk,0.01e-003,'FOH')

Transfer function:

8.443e-008 z^2 + 3.377e-007 z + 8.44e-008

z^2 - 1.999 z + 0.9994

Sampling time: 1e-005

- Hàm truyền gián đoạn theo TUSTIN:

>> Gkz6=c2d(Gk,0.01e-003,'TUSTIN')

Transfer function:

1.266e-007 z^2 + 2.532e-007 z + 1.266e-007

z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sampling time: 1e-005

>> step(Gk); hold on;

>> step(Gkz1); hold on;

>> step(Gkz2); hold on;

>> step(Gkz3); hold on;

>> step(Gkz4); hold on;

>> step(Gkz5); hold on;

>> step(Gkz6); hold on;

Sau khi thực hiện các lệnh trên ta có đồ thị biểu diễn các hàm gián đoạn trên miền z:

- Nhận xét:

Qua đồ thị với các hàm truyền đạt trong cùng một chu kỳ ( T=0.1ms với Gkz1, Gkz2, Gkz3) thì hàm truyền gián đoạn theo phương pháp FOH và TUSTIN bám sát với nhau và có biên độ cao hơn so với phương pháp ZOH trong cùng một khoảng thời gian

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

Mô hình trạng thái trên miền thời gian liên tục:

>> [A,B,C,D]=tf2ss([0 6.112],[0.001206 0.0754 57.89])

A =

1.0e+004 *

-0.0063 -4.8002

0.0001 0

B =

1

0

C =

1.0e+003 *

0 5.0680

D =

0

Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.1s

>> [A1,B1]=c2d(A,B,0.1)

A1 =

-0.0438 -2.9271

0.0001 -0.0399

B1 =

1.0e-004 *

0.6098

0.2166

>> H1=ss(A1,B1,C,D,0.1)

a =

x1 x2

x1 -0.04376 -2.927

x2 6.098e-005 -0.03995

b =

u1

x1 6.098e-005

x2 2.166e-005

c =

x1 x2

y1 0 5068

d =

u1

y1 0

Sampling time: 0.1

Discrete-time model

>> step(H1); hold on

Đáp ứng quá độ:

Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.01s

>> [A2,B2]=c2d(A,B,0.01)

A2 =

-0.4989 -133.8566

0.0028 -0.3245

B2 =

0.0028

0.0000

>> H2=ss(A2,B2,C,D,0.01)

a =

x1 x2

x1 -0.4989 -133.9

x2 0.002789 -0.3245

b =

u1

x1 0.002789

x2 2.759e-005

c =

x1 x2

y1 0 5068

d =

u1

y1 0

Sampling time: 0.01

Discrete-time model

>> step(H2); hold on

Kết quả: Đáp ứng quá độ

Bài thực hành số 2:

Tổng hợp vòng điều chỉnh dòng phần ứng (điều khiển mômen quay)

Với đối tượng là dòng điện, ta coi gần đúng thiết bị chỉnh lưu là khâu tỉ lệ quán tính bậc nhất hằng số thời gian Tt=100µs

Sử dụng mô hình với tần số thời gian Tt=0.01ms và phương pháp ZOH

Chương trình Matlab:

>> Tt=100e-006;

>> G=tf(1,[Tt 1])*1/Ra*tf(1,[Ta 1])

Transfer function:

4

-1.6e-006 s^2 + 0.0161 s + 1

>> Gz=c2d(G,0.01e-3,'zoh')

Transfer function:

0.0001209 z + 0.0001169

-z^2 - 1.904 z + 0.9043

Sampling time: 1e-005

Gz4=filt([0 0.0001209 0.0001169],[1 -1.904 0.9043],0.01e-3)

Transfer function:

0.0001209 z^-1 + 0.0001169 z^-2

1 - 1.904 z^-1 + 0.9043 z^-2

Sampling time: 1e-005