Tài liệu đhbk.lý thuyết điều khiển tự động trần đình khôi quốc, 79 trang

.PDF

750

1
T R   N G   I H  C B Á C H K H O A
KHOA IN
B MÔN T NG HÓA







Lý thuyt
IU KHIN T NG

Liên h : tdkquoc@dng.vnn.vn
Trang 1
2

MC LC

Phn m u
1 Khái nim.......................................................................................................................5
2 Các nguyên tc iu khin t ng..................................................................................6
2.1 Nguyên tc gi n nh ...........................................................................................6
2.2 Nguyên tc iu khin theo chng trình ................................................................6
3 Phân loi h thng KT...............................................................................................6
3.1 Phân loi theo c im ca tín hiu ra....................................................................6
3.2 Phân loi theo s vòng kín ......................................................................................6
3.3 Phân loi theo kh nng quan sát tín hiu ................................................................7
3.4 Phân loi theo mô t toán hc..................................................................................7
4 Biêu  iu khin t ng trong mt nhà máy...............................................................8
5 Phép bin i Laplace.....................................................................................................8
Chng 1: MÔ T TOÁN HC CÁC PHN T VÀ H TH!NG I"U KHI#N T$
%NG
1 Khái nim chung...........................................................................................................10
2 Hàm truyn t .............................................................................................................10
2.1 nh ngh&a : ..........................................................................................................10
2.2 Phng pháp tìm hàm truyn t...........................................................................10
2.3 Mt s ví d' v cách tìm hàm truyn t...............................................................11
2.4 Hàm truyn t ca mt s thit b in hình.........................................................13
2.5 i s s  khi ..................................................................................................13
3 Phng trình trng thái .................................................................................................16
3.1 Phng trình trng thái tng quát ..........................................................................16
3.2 Xây dng phng trình trng thái t( hàm truyn t .............................................18
3.3 Chuyn i t( phng trình trng thái sang hàm truyn ........................................20
Chng 2: )C TÍNH %NG HC C*A CÁC KHÂU VÀ C*A H TH!NG TRONG
MI"N TN S!
1 Khái nim chung...........................................................................................................24
2 Phn +ng ca mt khâu.................................................................................................24
2.1 Tín hiu tác ng vào mt khâu (các tín hiu tin nh).........................................24
2.2 Phn +ng ca mt khâu .........................................................................................24
3 c tính tn s ca mt khâu ........................................................................................25
3.1 Hàm truyn t tn s ...........................................................................................25
3.2 c tính tn s ......................................................................................................26
4 c tính ng hc ca mt s khâu c bn ...................................................................27
4.1 Khâu t, l ..............................................................................................................27
4.2 Khâu quán tính b-c 1.............................................................................................27
4.3 Khâu dao ng b-c 2.............................................................................................29
4.4 Khâu không n nh b-c 1.....................................................................................31
4.5 Khâu vi phân lý tng...........................................................................................32
4.6 Khâu vi phân b-c 1 ...............................................................................................32
4.7 Khâu tích phân lý tng........................................................................................33
4.8 Khâu ch-m tr........................................................................................................33
Chng 3: TÍNH /N 0NH C*A H TH!NG I"U KHI#N T$ %NG
1 Khái nim chung...........................................................................................................35
2 Tiêu chu1n n nh i s .............................................................................................36
2.1 iu kin cn  h thng n nh.........................................................................36
2.2 Tiêu chu1n Routh..................................................................................................36
2.3 Tiêu chu1n n nh Hurwitz..................................................................................37
3 Tiêu chu1n n nh tn s .............................................................................................37
3.1 Tiêu chu1n Nyquist theo c tính tn s biên pha..................................................37
Trang 2
3
3.2 Tiêu chu1n Nyquist theo c tính tn s logarit .....................................................37
3.3 Tiêu chu1n n nh Mikhailov...............................................................................38
4 Phng pháp qu2 o nghim s ..................................................................................38
4.1 Phng pháp xây dng QNS ..............................................................................38
Chng 4: CH3T L4NG C*A QUÁ TRÌNH I"U KHI#N
1 Khái nim chung...........................................................................................................41
1.1 Ch  xác l-p ......................................................................................................41
1.2 Quá trình quá  ...................................................................................................41
2 ánh giá ch5t l6ng  ch  xác l-p............................................................................41
2.1 Khi u(t) = U
0
.1(t) ..................................................................................................42
2.2 Khi u(t) = U
0
.t.......................................................................................................42
3 ánh giá ch5t l6ng  quá trình quá .........................................................................42
3.1 Phân tích thành các biu th+c n gin..................................................................42
3.2 Phng pháp s Tustin..........................................................................................42
3.3 Gii phng trình trng thái ..................................................................................44
3.4 S7 d'ng các hàm ca MATAB..............................................................................44
4 ánh giá thông qua  d tr n nh...........................................................................45
4.1  d tr biên ..................................................................................................45
4.2  d tr v pha ...................................................................................................45
4.3 Mi liên h gia các  d tr và ch5t l6ng iu khin........................................45
5 Tính iu khin 6c và quan sát 6c ca h thng ....................................................46
5.1 iu khin 6c....................................................................................................46
5.2 Tính quan sát 6c................................................................................................46
Chng 5: NÂNG CAO CH3T L4NG VÀ T/NG H4P H TH!NG
1 Khái nim chung...........................................................................................................48
2 Các b iu khin – Hiu ch,nh h thng......................................................................48
2.1 Khái nim .............................................................................................................48
2.2 B iu khin t, l P..............................................................................................48
2.3 B bù s8m pha Lead .............................................................................................48
2.4 B bù tr. pha Leg..................................................................................................49
2.5 B bù tr.-s8m pha Leg -Lead................................................................................50
2.6 B iu khin PI (Proportional Integral Controller)...............................................51
2.7 B iu khin PD (Proportional Derivative Controller) .........................................51
2.8 B iu khin PID (Proportional Integral Derivative Controller)...........................52
3 Tng h6p h thng theo các tiêu chu1n ti u ...............................................................53
3.1 Phng pháp ti u modun ...................................................................................53
3.2 Phng pháp ti u i x+ng ................................................................................54
Chng 6: H TH!NG I"UKHI#N GIÁN ON
1 Khái nim chung...........................................................................................................56
2 Phép bin i Z.............................................................................................................56
2.1 nh ngh&a ............................................................................................................56
2.2 Mt s tính ch5t ca bin i Z .............................................................................57
2.3 Bin i Z ng6c ..................................................................................................57
3 L5y m9u và gi m9u .....................................................................................................58
3.1 Khái nim .............................................................................................................58
3.2 L5y m9u................................................................................................................58
3.3 Gi m9u................................................................................................................59
4 Hàm truyn t h gián on.........................................................................................60
4.1 Xác nh hàm truyn t W(z) t( hàm truyn t h liên t'c .................................60
4.2 Xác nh hàm truyn t t( phng trình sai phân.................................................65
5 Tính n nh ca h gián on ......................................................................................65
5.1 Mi liên h gia mt ph:ng p và mt ph:ng z........................................................65
5.2 Phép bin i tng ng ...................................................................................65
Ph' l'c: CONTROL SYSTEM TOOLBOX & SIMULINK TRONG MATLAB
Trang 3
4

1 Control System Toolbox...............................................................................................66
1.1 nh ngh&a mt h thng tuyn tính ......................................................................66
1.2 Bin i s  tng ng ..................................................................................68
1.3 Phân tích h thng.................................................................................................69
1.4 Ví d' tng h6p......................................................................................................71
2 SIMULINK ..................................................................................................................73
2.1 Khi ng Simulink..............................................................................................73
2.2 To mt s  n gin.........................................................................................74
2.3 Mt s khi th;ng dùng ......................................................................................75
2.4 Ví d'.....................................................................................................................76
2.5 LTI Viewer ...........................................................................................................77
Trang 4
Phn m u
5















iu khin hc là khoa hc nghiên cu nhng quá trình iu khin và thông tin trong các
máy móc sinh vt. Trong iu khin hc, i tng iu khin là các thit b, các h thng k
thut, các c c sinh vt…
iu khin hc nghiên cu quá trình iu khin các i tng k thut c gi là iu
khin hc k thut. Trong ó « iu khin t ng » là c s lý thuyt ca iu khin hc k
thuât.
Khi nghiên cu các qui lut iu khin ca các h thng k thut khác nhau, ngi ta s
dng các mô hình toán thay th cho các i tng kho sát. Cách làm này cho phép chúng ta
m rng phm vi nghiên cu và tng quát bài toán iu khin trên nhiu i tng có mô t
toán hc ging nhau.
Môn hc iu khin t ng cung cp cho sinh viên các kin thc c bn v xây dng
mô hình toán hc ca mt i tng và ca c h thng. Trên c s ó, sinh viên có kh nng
phân tích, ánh giá cht lng ca h thng iu khin. Ngoài ra, bng các phng pháp
toán hc, sinh viên có th tng hp các b iu khin thích hp  h thng t c các ch
tiêu cht lng  ra.
1 Khái nim
Mt h thng KT 6c xây dng t( 3 b ph-n ch yu theo s  sau :

Trong ó :
- O : i t6ng iu khin
- C : b iu khin, hiu ch,nh
- M : c c5u o l;ng
Các loi tín hiu có trong h thng gm :
- u : tín hiu ch o (còn gi là tín hiu vào, tín hiu iu khin)
- y : tín hiu ra
- f : các tác ng t( bên ngoài
- z : tín hiu phn hi
- e : sai lch iu khin

Ví d v mt h thng iu khin
n gin

C O
M
u

f
y

e
z
h

l

Q
i

Q
0

Trang 5

Tài liệu liên quan

Tài liệu vừa đăng

Tài liệu xem nhiều nhất