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
© 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
© 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
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
3
Chöông 1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
9 September
© 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 đđiều
ều khiển
ể
9 September
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
5
Khaùi nieäm veàà ñieààu khieåån
9 September
© 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
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
7
Heä thoáng ñieàu khieån möïc chaát loûng ñôn giaûn
9 September
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
8
Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc
9 September
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
9
Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô hôi nöôùc
9 September
© 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
© 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
© 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
© 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
© 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
© 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 2
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
16
Caùc nguyeân taéc ñieàu khieån
9 September
© 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
© 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
Bộ điều
điề khiển
khiể
u(t)
()
Đối ttượng
© 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
© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM
20