Tài liệu Co sở tự động hóa

Moân hoïc CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG Biên soạn: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn điều ề khiển ể tự động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TPHCM Email: [email protected] Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Giảng viên: HTHoàng, NVHảo, NĐHoàng, BTHuyền, HHPhương, HMTrí 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1 Noäi dung moân hoïc  Ch Chương 1 Giới thiệu 1: hiệ vềề hệ thống hố điều điề khiển khiể tự động độ  Chương 2: Mô hình toán học hệ thống liên tục  Chương 3: Đặc tính động học  Chương 4: Đánh giá tính ổn định của hệ thống  Chương 5: Chất lượng của hệ thống điều khiển  Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục  Chương 7: Mô tả toán học hệ rời rạc  Chương 8: Phân tích hệ rời rạc  Chương 9: Thiết kế hệ rời rạc  Chương 10: Ứng dụng 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2 Taøi lieäu tham khaûo  Giaùùo trình: Gi h Lyùù thuyeá h át ñieà ñi àu khieå khi ån töï ñoä ñ ng Nguyeãn Thò Phöông Haø – Huyønh Thaùi Hoaøng NXB Ñaïïi hoïïc Q Quoác Gia TPHCM  Baøi taäp: Baøi taäp ñieàu khieån töï ñoäng Nguyeãn Thò Phöông Ha Nguyen Haø NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia TPHCM Tham khaû Th kh ûo: taáát caûû caùùc taøøi lieä li äu coùù caùùc töøø khoù kh ùa: control, control theory, control system, feedback control TD: Automatic Control Systems, y B. C. Kuo. Modern Control Engineering, K. Otaga. Modern Control System Theory and Design, S.M. Shinners Feedback Control Systems, Systems J.V.De J V De Vegte. Vegte  9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3 Chöông 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 Noäi dung chöông 1      Khái niệm iệ điều điề khiển khiể Các nguyên tắc điều khiển Các phần tử trong hệ thống điều khiển tự động Phân loại hệ thống điều khiển tự động Một ộ số vví dụ về ccácc hệệ thống ố g điều đ ều khiển ể 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5 Khaùi nieäm veàà ñieààu khieåån 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6 Khaùi nieäm veà ñieàu khieån  Thí duï d 1: 1 Laù L ùi xe, muïc tieâ ti âu giöõ iöõ toá t ác ñoä ñ ä xe oåån ñònh ñò h v=40km/h 40k /h Maét quan saùt ñoàng hoà ño toác ñoä  thu thaääp thoâng tin. Boä naõo ñieàu khieån taêng toác neáu v<40km/h, giaûm toác neáu v>40km/h  xöûû lyù thoâng tin  Tay giaûm ga hoaëc taêng ga  tac taùc ñoäng len leân heä thong thoáng Keát quaû cuûa quaù trình ñieàu khieån treân: xe chaïy vôùi toác ñoä “gaàn” baèng 40km/h.  Ñònh nghóa: Ñieàu khieån laø quaù trình thu thaäp thoâng tin, xöû lyù thoâng tin vaø taùc ñoäng leân heä thoáng ñeå ñaùp öùng cuûa heä thoáng g n” vôùi muïïc ñích ñònh ò tröôùc. Ñieàu khieån töïï ñoääng laø q quaù trình “gaà ñieàu khieån khoâng coù söï taùc ñoäng cuûa con ngöôøi. 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7 Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng ñôn giaûn 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9 Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10 Taïi sao caàn phaûi ñieàu khieån töï ñoäng  Ñaùùp öùùng cuûûa heä h thoá h áng khoâ kh ng thoû h ûa maõn yeâu caààu  Taêng ñoä chính xaùc  Taêng hieäu quaû kinh teá 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11 Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng ñieàu khieån 3 thaø h ønh phaà h àn cô baû b ûn: ñoá ñ ái töôïng, boä b ñieà ñi àu khieå khi ån, caûûm bieá bi án r(t)  e(t) Bộ điều khiển u(t) Đối tượng y(t) yht(t) Cảm biến ế Các ký hiệu viết tắt:  r(t): tín hiệu đặt hay tín hiệu chuẩn  u(t): tín hiệu và của đối tượng điều khiển  y(t): (t): tín hiệu ra của đối tượng điều khiển  yht(t): tín hiệu hồi tiếp  e(t): sai số 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12 Ñoái töôïng  Raát ña daï Rat dang ng  Caùc lôùp ñoái töôïng cô baûn:  Ñieän  Cô  Nhieä Nhi ät  Löu chaát  Hoùa  Heä thoáng thöïc teá coù theå bao goàm trong noù nhieàu quaù trình cô baûn ban 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13 Caûm bieán  Caûm bien Cam bieán nhieät ñoä  Caûm bieán vò trí  Caûm bien Cam bieán toc toác ñoä  Caûm bieán gia toác  Caûm bieán khoaûng caùch  Caûm bieán löu löôïng  Caûm bieán möùc  Caûm bieán aùp suaát  Caûm bieán löïc  Caûm bieán maøu saéc  Caûm bieán noàng ñoä,... 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14 Boä ñieàu khieån  Cô  Ñieän  Ñieu Ñieàu khieån töông töï khien tö (analog)  Ñieàu khieån soá (digital)  Ñieà Ñi àu khieå khi ån duø d øng vii xöû öû lyù l ù, vii ñieà ñi àu khieå khi ån, DSP  Ñieàu khieån duøng maùy tính  Ñieààu khieåån duøng caùc boä ñieààu khieåån laäp trình (PLC) 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15 Caùc baøi toaùn cô baûn trong lónh vöïc ñieàu khieån töï ñoäng    Phaân tích Ph í h heä h thoá h áng: Cho Ch heä h thoá h áng töï ñoä ñ ng ñaõ ñ bieá bi át caááu truùùc vaøø thoâng soá. Baøi toaùn ñaët ra laø tìm ñaùp öùng cuûa heä thoáng vaø ñaùnh giaù chaát löôïïng cuûa heää. g Thieát keá heä thoáng: Bieát caáu truùc vaø thoâng soá cuûa ñoái töôïng ñieàu khieån. Baøi toaùn ñaët ra laø thieát keá boä ñieàu khieån ñeå ñöôïc h ä thong heä th á thoa th û man õ cacù yeu â cau à veà chat h át löôï löô ng. Nhaän daïng heä thoáng: Chöa bieát caáu truùc vaø thoâng soá cuûa heä thoáng g. Vaán ñeà daëët ra laø xaùc ñònh ò caáu truùc vaø thoâng soá cuûa heää thoáng. Moân hoïc Cô sôû tự động chæ giaûi quyeáát baøi toaùn phaân tích heä thoáng vaø thieát keá heä thoáng. Baøi toaùn nhaän daïng heä thoáng seõ g n cöùu trong g moân hocï khaùc. ñöôcï nghieâ 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16 Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17 Nguyeân taéc 1: 1: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài  Muoáán heä h thoá h áng ñieà ñi àu khieå khi ån coùù chaá h át löôï l ng cao thì h baé b ét buoä b c phaû h ûi coù phaûi hoài thoâng tin, töùc phaûi coù ño löôøng caùc tín hieäu töø ñoái töôïïng g.  Caùc sô ñoà ñieàu khieån döïa treân nguyeân taéc phaûn hoài thoâng tin:  Ñieàu khieån buø nhieãu  Ñieàu khieån san baèng sai leäch  Ñieà Ñi àu khieå khi ån phoá h ái hôï h p 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18 Nguyeân taéc 1: 1: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt)  S ñoà Sô ñ à ñieà ñi àu khieå khi ån buø b ø nhieã hi ãu n(t) r(t) () 9 September 2011 Bộ điều điề khiển khiể u(t) () Đối tượng t © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM y(t)) y( 19 Nguyeân taéc 1: 1: Nguyeân taéc thoâng tin phaûn hoài (tt)  S ñoà Sô ñ à ñieà ñi àu khieå khi ån san baè b èng saii leä l ch n(t) r(t)  e(t) Bộ điều khiển u(t) Đối tượng y(t) yht(t) Cảm biến 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20