Thí nghiệm môn học Điều khiển số

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

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

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

B,Làm trên matlab :

>> Ra=0.25; ( điện trở phần ứng)

>> La=0.004; (điện cảm phần ứng)

>> Ta=La/Ra; ( hằng số thời gian phần ứng)

>> J=0.012; ( mô men quán tính)

>>ke=236.8; (hằng số động cơ )

>>km=38.2;

>>wr=0.04; ( Từ thông )

>>Gh=(1/Ra)*tf(1,[Ta 1])*km*wr*tf(1,[2*pi*J 0])Transfer function:

6.112

At time (sec): 0.0143

System: G Settling Time (sec): 0.119

Trường hợp 1 :Với chu kì trích mẫu là T=0.1ms:

Với ZOH:

>> W1=c2d(G,0.1e-3,'zoh')

Transfer function:

At time (sec): 0.0145

System: W1 Settling Time (sec): 0.119

At time (sec): 0.0144

System: W2 Settling Time (sec): 0.119

At time (sec): 0.0144

System: W3 Settling Time (sec): 0.119

System: W4 Peak amplitude: 0.173 Overshoot (%): 63.6

System: W5 Peak amplitude: 0.173 Overshoot (%): 63.6

System: W6 Peak amplitude: 0.173 Overshoot (%): 63.6

At time (sec): 0.0145

1.3 Mô phỏng khảo sát và so sánh kết quả:

Đối tượng tự cân bằng (có dang tắt dần)

Độ quá điều chỉnh lớn cần thiết kế bộ điều khiển nhằm giảm độ quá điều chỉnh < 20%Thời gian xác lập còn khá lớn ,do đó ta phải thiết kế bộ điều khiển để giảm thời gian xác lập

1.4 Gián đoạn hóa mô hình với giả thiêt chu kỳ trích mẫu T=0.01s và T=0.1s

At time (sec): 3.49

System: sys Settling Time (sec): 9.73

mo hinh gian doan, T=0.01s, phuong phap ZOH

>> [A1,B1,C1,D1] = c2dm(A,B,C,D,0.01,'foh')

A1 =

-0.4989 -133.8566

0.0028 -0.3245

-0.0438 -2.9271

0.0001 -0.0399

At time (sec): 131

System: sys Settling Time (sec): 73.7

mo hinh gian doan T=0.1s

phuong phap ZOH

>> [A1,B1,C1,D1] = c2dm(A,B,C,D,0.1,'foh')A1 =

z^2 - 1.904 z + 0.9043

Sampling time: 1e-005

Sampling time: 1e-005

2.1 Thiết kế bộ điều chỉnh dòng theo phương pháp dead-beat với L(z -1 ) là một đa thức bậc 1 hoặc bậc 2 (mô hình sử dụng là Wz2)

Sampling time: 1e-005

Sơ dồ simulink của vòng điều chỉnh tốc độ

num(z) den(z) Discrete Filter1

num(z) den(z) Discrete Filter

Sample time = 0.00001s

Stoptime = 0.0001s

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x 10-40

>> l0=(a0*a0)/((a0-a1)*(a0-a1)*(b0+b1+b2)); % L(z-1) la da thuc bac 2 %

Sampling time: 1e-005

Sơ dồ simulink của vòng điều chỉnh tốc độ

num(z) den(z) Discrete Filter1

num(z) den(z) Discrete Filter

Sample time = 0.00001s

Stoptime = 0.0001s

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x 10-40

- Bộ ĐK 1 đầu ra đạt giá trị xác lập sau 3 chu kì trích mẫu,

- Bộ ĐK 2 đầu ra đạt giá trị xác lập sau 4 chu kì trích mẫu

2.2 Thiết kế bộ điều chỉnh dòng theo phương pháp cân bằng mô hình sao cho tốc độ đáp ứng của giá trị thực là 2 và 3 chu kỳ T1 (mô hình sử dụng là Wz2)

0.0001209 z + 0.0001169

Wz2 =

-z^2 - 1.904 z + 0.9043

Sampling time: 1e-005

>> Gw=filt([0 0.6 0.4],[1],0.00001) % dap ung bang 2*T1 %

Transfer function:

0.6 z^-1 + 0.4 z^-2

Sampling time: 1e-005

>> Gz=filt([0 0.0001209 0.0001169],[1 -1.904 0.9043],0.00001)Transfer function:

Sơ dồ simulink của vòng điều chỉnh tốc độ

num(z) den(z) Discrete Filter1

num(z) den(z) Discrete Filter

Sample time = 0.00001s

Stoptime = 0.0001s

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

x 10-40

Sơ dồ simulink của vòng điều chỉnh tốc độ

num(z) den(z) Discrete Filter1

num(z) den(z) Discrete Filter

Sample time = 0.00001s

Stoptime = 0.0001s

x 10-40

BÀI SỐ 3: TỔNG HỢP VÒNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ QUAY

3.1 Xác định hàm truyền đạt của đối tượng

Sampling time: 1e-005

>> a0=1; a1=-1.951; a2=0.9512;

>> b0=0; b1=2.83e-8; b2=2.78e-8;

>> Gnz=filt([b0 b1 b2],[a0 a1 a2],0.00001)

- Ta có sai lệch điều chỉnh dưới dạng sai phân :

ek=wk+wk-1(a1-1)+wk-2(a2-a1)–wk-3a2–ek-1(a1-1+r0b1)–ek-2(a2-a1+r0b2 +r1b1)–ek-3(r1b2 –a2)

-Ta chọnr 0 =20vàvớiai , biđãbiết ta cầntìm r1

1 - 2.606 z^-1 + 2.213 z^-2 - 0.6073 z^-3

Sampling time: 1e-005

0 0.2

0.4

0.6

0.8

1 1.2

1.4

System: sys Time (sec): 0.01 Amplitude: 1.08

Thiết kế bộ Điều chỉnh PI Theo phương pháp gắn điểm cực

Theo muc 2.3.1 slide bàigiảng ta có:

-Chọn khâu điều chỉnh là PI: GR(z)=

=

r z r z

0.6

0.8

1 1.2

1.4

System: sys Time (sec): 0.0109 Amplitude: 1.07

3.4 Tạonhiễu:

Ta xét nhiễu giá trị đặt

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0

4.1 Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ quay :

4.1.1 Trường hợp ứng với chu kì T=0.01s

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Sy s tem: G1 Time (s ec ): 0.143

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0

0.6

0.8

1 1.2

1.4

System: G1 Time (sec): 1.81 Amplitude: 1

>> p2=[0 0];

>>K2=acker(P,H,p2)

K2 = 1.0e+003 *

-0.0275 -3.7862

4.2 Mô phỏng, so sánh 2 phương pháp điều khiển

+ Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ quay theo phương pháp phản hồi trạng thái sao

cho đáp ứng có dạng PT1 (điểm cực nhận giá trị dương) thì sau một số chu kì trích mẫu đầu

ra mới xác lập

+ Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ quay theo phương pháp đáp ứng hữu hạn thì sau 2

chu kì trích mẫu đầu ra đạt giá trị xác lập do 2 điểm cực được gán đều nằm ở gốc

tọa độ