Trang 1
Lý thuyết Điều khiển tự động phần tuyến tính Tài liệu thực hành I. Phần nội quy dành cho sinh viên 1. Sinh viên phải đi đúng lịch thực hành do bộ môn sắp xếp, tuyệt đối không đổi lịch thực hành. 2. Sinh viên phải đọc tài liệu trước khi đi thực hành. Một số bài tập phải làm trước khi đến PTN. 3. Các bài thực hành được thực hiện trên máy tính ở PTN. Sinh viên không được tự ý sử dụng máy tính ngoài mục đích bài học, không được tự ý thay đổi cấu hình và các dữ liệu trong máy tính mà không có sự đồng ý/giám sát của CBHD. 4. Cuối mỗi buổi thực hành, sinh viên phải đưa báo cáo cho CBHD kiểm tra và đánh giá. Sau khi làm đủ cả 3 bài thực hành, sinh viên phải nộp lại quyển báo cáo cho CBHD. 5. Sinh viên cần mang theo bút máy, bút chì, tẩy, thước kẻ để vẽ đồ thị trong bài báo cáo. 6. Sinh viên cùng với CBHD phải có trách nhiệm bảo quản các thiết bị trong PTN và giữ gìn vệ sinh chung. 7. Điều kiện dự thi cuối kỳ là sinh viên phải đi đủ cả 4 buổi thực hành và có ít nhất 3 bài đạt. 8. Mọi thắc mắc liên quan đến bài thực hành xin liên hệ qua email: my.dangvan@hust.edu.vn II. Phần đánh giá dành cho CBHD Bài Đánh giá (Đạt/Không đạt) Chữ ký CBHD 1 2 3 4 Đánh giá chung:
Trang 2
Bài 1 Các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động I. Mục đích •Làm quen với phần mềm Matlab •Sử dụng Matlab xây dựng hàm truyền đạt •Khảo sát các đặc tính của một số khâu động học cơ bản với Matlab II. Chuẩn bị Cho hàm truyền đạt có dạng: num b sm +bsm−1 +...+b G(s) = = 0 1 m den a sn +a sn−1 +...+a 0 1 n Để phân tích đặc tính của hệ thống, sinh viên cần phải nắm được các lệnh sau: Khởi động Matlab, tại cửa sổ Command Matlab thấy xuất hiện dấu nhắc >> gõ các câu lệnh >> num=[b0 b1 … bm]; % Định nghĩa tử số nếu hệ số nào không có gán bằng 0 >> den=[a0 a1 … an]; % Định nghĩa mẫu số nếu hệ số nào không có gán bằng 0 >> G=tf(num,den) % Định nghĩa hàm truyền đạt G >> step(G) % Vẽ hàm đáp ứng quá độ h(t) >> impulse(G) % Vẽ hàm quá độ xung g(t) (hàm trọng lượng) >> nyquist(G) % Vẽ đặc tính tần biên pha của hệ thống >> bode(G) % Vẽ đặc tính logarit >> [A,B,C,D]=tf2ss(G) % Chuyển từ hàm truyền đạt sang không gian trạng thái >> step(A,B,C,D) % Vẽ đường quá độ từ các ma trận trạng thái >> impulse(A,B,C,D) % Vẽ đường quá độ xung từ các ma trận trạng thái >> rlocus(G) % Vẽ QĐNS hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở G >> rlocfind(G) % Tìm điểm kgh >> hold on % Giữ hình vẽ hiện tại trong cửa sổ Figure. Lệnh này hữu ích khi ta cần vẽ nhiều biểu đồ trong cùng một cửa sổ Figure. Sau khi vẽ xong biểu đồ thứ nhất, ta gõ lệnh hold on để giữ lại hình vẽ sau đó vẽ tiếp các biểu đồ khác. Các biểu đồ lúc sau sẽ vẽ đè lên biểu đồ thứ nhất trong cùng một cửa sổ Figure này. Nếu không muốn giữ hình nữa, ta gõ lệnh hold off. >> grid on % Kẻ lưới trên cửa sổ Figure. Nếu không muốn kẻ lưới, ta gõ lệnh grid off. >> subplot(m,n,p) % Chia Figure thành (mxn) cửa sổ con và thao tác trên cửa sổ con thứ p. >> ltiview({'step',’impulse’,'bode','nyquist'},G) % Vẽ tất cả các đường đặc tính lên một đồ thị Chú ý: sinh viên nên tham khảo phần Help của Matlab để nắm rõ chức năng và cú pháp của một <lệnh> bằng cách gõ vào dòng lệnh: help <lệnh> III. Nội dung Bài 1.1 Khảo sát các đặc tính của một số khâu động học cơ bản Khâu tích phân Hàm truyền của khâu tích phân K G(s) = s Cho tham số K=5 Gõ đoạn lệnh sau vào cửa sổ Command Matlab: >>num=[5]; >>den=[1 0]; >>G=tf(num,den) % Định nghĩa hàm truyền đạt G(s) >>step(G) %Vẽ hàm quá độ h(t) 2
Trang 3
>>impulse(G) %Vẽ hàm trọng lượng g(t) >>nyquist(G) %Vẽ đặc tính tần biên pha của hệ thống >>bode(G) %Vẽ đặc tính tần logarith Sau đó, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào hình 1.1 dưới đây Step Response Impulse Response 150 2 1.5 100 1 Amplitude50 Amplitude 0.5 0 0 0 20 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 Time (seconds) Time (seconds) Nyquist Diagram Bode Diagram 10 20 5 0 Magnitude (dB) 0 -20 -89 Imaginary Axis-5 -90 Phase (deg) -10 -91 -1 -0.5 0 0.5 100 101 Real Axis Frequency (rad/s) Hình 1.1 - Các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, đồ thị Bode và Nyquist của khâu tích phân Khâu vi phân thực tế Hàm truyền của khâu vi phân thực tế Ks G(s) = Ts+1 Cho các tham số K=20, T=0.1 Gõ đoạn lệnh sau vào cửa sổ Command Matlab: >> num=[20 0]; >> den=[0.1 1]; >> G=tf(num,den) % Định nghĩa hàm truyền đạt G(s) >> ltiview({'step',’impulse’,'bode','nyquist'},G) %vẽ tất cả các đường đặc tính lên một đồ thị Sau đó, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào Hình 1.2 Khâu quán tính bậc nhất Hàm truyền của khâu quán tính bậc nhất K G(s) = Ts+1 Cho các tham số K=20; T=50 3
Trang 4
Gõ đoạn lệnh sau vào cửa sổ Command Matlab: >>num=[20]; >>den=[50 1]; >>G=tf(num,den) >> ltiview({'step',’impulse’,'bode','nyquist'},G) Sau đó, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào hình 1.3 Step Response Impulse Response 200 0 -500 150 -1000 100 -1500 Amplitude Amplitude 50 -2000 0 -2500 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Time (seconds) Time (seconds) Nyquist Diagram Bode Diagram 100 40 50 20 Magnitude (dB) 0 0 90 Imaginary Axis-50 45 Phase (deg) -100 0 -50 0 50 100 150 200 10-1 100 101 102 103 Real Axis Frequency (rad/s) Hình 1.2 - Các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, đồ thị Bode và Nyquist của khâu vi phân thực tế System: GsStep Response Impulse Response 20 0.4 Time (seconds): 75.3 Amplitude: 15.6 15 0.3 10 0.2 Amplitude Amplitude 5 0.1 0 0 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 Time (seconds) Time (seconds) Nyquist Diagram Bode Diagram 10 50 5 0 Magnitude (dB) 0 -50 0 Imaginary Axis-5 -45 Phase (deg) -10 -90 -10 -5 0 5 10 15 20 10-3 10-2 10-1 100 Real Axis Frequency (rad/s) Hình 1.3 - Các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, 4
Trang 5
đồ thị Bode và Nyquist của khâu quán tính bậc nhất Khâu bậc hai Hàm truyền của khâu bậc hai K G(s) = T2s2 +2DTs+1 Cho các tham số K=20, T=10 Hãy viết chương trình khảo sát đặc tính trong miền thời gian h(t) và g(t) và trong miền tần số Nyquist, bode cho các trường hợp D=0, D=0.25, D=0.5, D=0.75 và D=1 ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Đối với trường hợp D=0.25, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào hình 1.4a dưới đây. Step Response Impulse Response 30 1.5 25 1 20 0.5 15 0 Amplitude10 Amplitude 5 -0.5 0 -1 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 Time (seconds) Time (seconds) Nyquist Diagram Bode Diagram 50 40 20 0 -20 -40 Magnitude (dB) 0 -60 0 -45 Imaginary Axis -90 -135 Phase (deg) -50 -180 -20 -10 0 10 20 30 10-3 10-2 10-1 100 101 Real Axis Frequency (rad/s) Hình 1.4a - Các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, đồ thị Bode và Nyquist của khâu bậc 2 với D=0.25 5
Trang 6
Đối với trường hợp D=0.75, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào Hình 1.4b dưới đây. Step Response Impulse Response 25 0.8 20 0.6 15 0.4 10 Amplitude Amplitude 0.2 5 0 0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 100 120 Time (seconds) Time (seconds) Nyquist Diagram Bode Diagram 20 40 20 0 10 -20 -40 Magnitude (dB) 0 -60 0 -45 Imaginary Axis-10 -90 -135 Phase (deg) -20 -180 -5 0 5 10 15 20 25 10-3 10-2 10-1 100 101 d.Khâu bұc haiReal Axis Frequency (rad/s) Hình 1.4b - Các đồ thị đáp ứng bK ước nhảy, đáp ứng xung, W s( ) đồ thị Bode và Nyquist cT s2 2 ủa khâu b2dTs 1 ậc 2 với D=0.75 Dựa vào các đồ thị, nhận xét sự ảnh hưởng của độ suy giảm D đến đặc tính quá độ của khâu bậc hai Cho các tham sӕ K=20, T=10,d=0,0.25,0.5,0.75,1. .........................................................................................................................................NhiӋm vө: ....................... ...........................................................................................................- ViӃt chѭѫng trình ..................................................... - Khҧo sát các ÿһc tính trong miӅn thӡi gian h(t),w(t) và các ÿһc tính trong miӅn .............................................................................................................................tҫn sӕ nyquist và bode ................................... .........................................- Nhұn xét ҧnh h.......................................................................................................................ѭӣng cӫa ÿӝ suy giҧm d ÿӃn ÿһc tính quá ÿӝ cӫa khâu bұc hai. III.2. Tìm hàm truyӅn tѭѫng ÿѭѫng cӫa hӋ thӕng Mөc ÿích: Giúp sinh viên làm quen vӟi các lӋnh cѫ bҧn ÿӇ kӃt nӕi các hӋ thӕng Bài 1.2 Tìm hàm truyThí nghiӋềm:n tương đương của hệ thống Tìm biểu thức hàm truyBҵng cách sền tươngӱđươdөng các lng G(s) cӋnh của hѫệbthҧnống sau:conv, tf, series,parallel,feedback, tìm biӇu thӭc hàm truyӅn tѭѫng ÿѭѫng G(s) cӫa hӋ thӕng sau: X G1 G2 Y G3 H1 Trong ÿó: s+s 11 s s 1 1 11 G1G=1 G2; =G2 G; 3G=3 ;H1H=1 (s 3)(s 5) ; s2 2s ;8 ;s s 2 Hѭӟng dүn:(Bsѭӟ+3c)ÿҫ(su tiên nh+5) ұp hàm truys2 +2sӅ+n cho các kh8 s ӕi G1, G2, ... dùng ls+2 Ӌnh tf. Sau ÿó tuǤ theo cҩu trúc mҳc nӕi tiӃp, song song hay phҧn hӗi mà ta gõ lӋnh series ( hoһc dҩu *) , parallel ( hay dҩu +), feedback tѭѫng ӭng ÿӇ thӵc hiӋn viӋc kӃt nӕi các khӕi 6 vӟi nhau. Trong báo cáo trình bày rõ trình tӵ thӵc hiӋn các lӋnh này. Ví dө:
Trang 7
Hãy khai báo hàm truyền G1, G2, G3 và H1, sau đó sử dụng các lệnh parallel, series, feedback (sử dụng lệnh help <tên lệnh> để nắm được cú pháp từng lệnh) để tìm hàm truyền tương đương của hệ trên. Gợi ý >> G13=parallel(G1,G3) %Tính hàm truyền tương đương của G1, G3 >> G21=feedback(G2,H1) %Tính hàm truyền tương đương của G2, H1 >> Gh=series(G13,G21) %Tính hàm truyền hệ hở Hãy viết ra các kết quả nhận được: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Hãy viết ra phương trình hàm truyền tương đương của hệ kín: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Bài 1.3 Khảo sát các đặc tính của hệ thống Cho hệ thống kín có cấu trúc như hình trên. Với K=8; K=17.564411; K=20 - Hãy viết chương trình xác định hàm truyền đạt tương đương của hệ thống; ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 7
Trang 8
- Hãy khảo sát các đặc tính trong miền thời gian h(t), g(t) của hệ kín và các đặc tính trong miền tần số Nyquist và Bode của hệ thống hở. Vẽ lại đồ thị thu được. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 8
Trang 9
Bài 2 Hàm truyền và đáp ứng động học hệ liên tục I. Mục đích •Xác định hàm truyền đạt của hệ thống liên tục từ phương trình vi phân của hệ •Vẽ các đồ thị đặc tính của hệ với Matlab •Sử dụng Simulink để mô phỏng tín hiệu ra của khâu quán tính bậc n. II. Nội dung Bài 2.1 (Làm trước câu a) ở nhà) Hàm truyền đạt của hệ thống liên tục Cho mạch điện RC như Hình 2.1. Biết điện áp nguồn e t( )và i điện áp của tụ điện e ( )t lần lượt là tín hiệu vào và tín hiệu o ra của hệ thống. E ( )s a) Xác định hàm truyền đạt G s( ) = o của mạch E ( )s i điện ........................................................................................... Hình 2.1 Mạch điện RC ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... b) Với giả thiết R = R =C =C =1, hệ có hàm truyền đạt tương ứng là 1 2 1 2 1 G s( ) = s2 +3s +1 Để khai triển G s( ) thành tổng của các phân thức đơn giản, hãy chạy đoạn lệnh sau. >>num=[1]; >>den=[1 3 1]; >>[r,p,k]=residue(num,den) Kết quả khai triển của G s( ) là gì? (Sử dụng lệnh >>help residue để tìm hiểu ý nghĩa của lệnh) ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... Bài 2.2 Các đồ thị đặc tính của hệ liên tục Hãy chạy đoạn chương trình có tên file lab22.m sau đây để khai báo hàm truyền của hệ và vẽ các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, đồ thị điểm không điểm cực và đồ thị Bode. Lưu ý, MATLAB hỗ trợ công việc này bằng các hàm tf, step, impulse, pzmap và bode. Ngoài ra, sử dụng lệnh subplot 9
Trang 10
để biểu diễn các đồ thị cùng trên một cửa sổ hình vẽ. (vào file/new/script soạn thảo đoạn chương trình sau) %lab22.m num=[1]; den=[1 3 1]; Gs=tf(num,den) % Gs=tf([1],[1 3 1]) subplot(221); step(Gs); grid; % step(Gs,15) subplot(222); impulse(Gs); grid; % impulse(Gs,15) subplot(223); pzmap(Gs); subplot(224); bode(Gs); grid; Sau đó, hãy vẽ lại đồ thị nhận được vào hình 2.2 dưới đây. Step Response Impulse Response 1 0.4 0.3 0.5 0.2 Amplitude Amplitude0.1 0 0 0 5 10 15 0 5 10 15 Time (sec) Time (sec) Pole-Zero Map Bode Diagram 1 0 0.5 -50 0 -100 Magnitude (dB)0 Imaginary Axis-0.5 -90 -1 Phase (deg)-180 -3 -2 -1 0 10-2 100 102 Real Axis Frequency (rad/sec) Hình 2.2 - Các đồ thị đáp ứng bước nhảy, đáp ứng xung, đồ thị điểm không-điểm cực và đồ thị Bode b) Hãy phân tích tính ổn định của hệ thống dựa trên các đồ thị ở Hình 2.2 ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 10
Trang 11
Bài 2.3 Khảo sát khâu quán tính bậc n Hãy xây dựng sơ đồ Simulink để mô phỏng tín hiệu vào/ra của một khâu quán tính bậc n với hàm truyền: 1 G s( ) = (Ts +1)n Hình 2.3 dưới đây minh họa cho trường hợp khâu quán tính bậc 1 (n =1) có hằng số thời gian T =1. Hình 2.3 Sơ đồ Simulink cho trường hợp n =1và T =1 a) Khi T =1, n tăng dần (ví dụ n =1, 2,3,K ) Hệ thống có tín hiệu vào là x t( ) =10sin5 ,t thời gian mô phỏng là 40 giây. Hãy chạy mô phỏng để quan sát biên độ và pha của các tín hiệu ra của hệ ứng với các giá trị tăng dần của n(tham khảo sơ đồ Simulink trong hướng dẫn cuối tài liệu). Dựa trên đồ thị Bode của hệ thống, hãy giải thích tại sao khi n càng lớn thì biên độ của tín hiệu ra càng nhỏ trong khi góc pha của tín hiệu ra càng lớn ? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ b) Khi n =1, T tăng dần (ví dụ T =1,5,10,K ) Hệ thống có tín hiệu vào là x t( ) =10sin0.3 ,t thời gian mô phỏng là 40 giây. Hãy chạy mô phỏng để quan sát biên độ và pha của các tín hiệu ra của hệ ứng với các giá trị tăng dần của T (tham khảo sơ đồ Simulink trong hướng dẫn cuối tài liệu). Dựa trên đồ thị Bode của hệ thống, hãy giải thích tại sao khi T càng lớn thì biên độ của tín hiệu ra càng nhỏ trong khi góc pha của tín hiệu ra càng lớn? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 11
Trang 12
Bài 3 Thiết kế bộ điều khiển PID bằng phương pháp thực nghiệm I. Mục đích - Tìm hiểu về bộ điều khiển PID; - Thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng sử dụng phương pháp Ziegler-Nichols 2; - Chỉnh định tham số bộ điều khiển PID. II. Nội dung 1. Phương pháp Ziegler-Nichols 2 Hình 3.1 ⎛ 1 ⎞ R(s) = k ⎜1+ +T s⎟ p ⎝ Ts d ⎠ Mô hình bộ điều khiển PID: i • Thay bộ điều khiển PID trong hệ kín (Hình 3.1) bằng bộ khuếch đại. Sau đó tăng hệ số khuếch đại tới giá trị kth để hệ kín ở chế độ biên giới ổn định, tức là hàm quá độ h t( )có dạng dao động điều hòa. Xác định chu kỳ T của dao động. th • Xác định tham số cho bộ điều khiển P, PI hay PID theo bảng sau Bảng 1 Quy tắc chỉnh định Ziegler-Nichols 2 Bộ điều khiển k T T p i d P 0,5k ∞ 0 th PI 0, 45k 1 T 0 th 1, 2 th PID 0,6k 0,5T 0,125T th th th Bài toán này sẽ được giải thông qua công cụ MATLAB. Cụ thể, ta hãy xét một ví dụ sau đây. 2. Ví dụ minh họa: Một đối tượng điều khiển trong công nghiệp lọc dầu, sau quá trình nhận dạng có hàm truyền như sau: G s( ) = 0, 488 e−0,2s (11,5s+1)(0,167s+1)(0, 083s+1) Hãy thiết kế bộ điều khiển PID cho đối tượng trên sao cho hệ kín có độ quá điều chỉnh khoảng 25%. 12
Trang 13
Bước 1. Nhập hàm truyền của đối tượng, sau đó tính các tham số kth và Tth >> [ts,ms]=pade(.2,3); >> Gdt=tf(.488,conv(conv([11.5 1],[.167 1]),[.083 1]))*tf(ts,ms); >> rlocus(Gdt) >> [k,p]=rlocfind(Gdt) Select a point in the graphics window selected_point = Khai báo hàm -0.0165 + 3.7289i truyền của đối k = tượng 107.6789 p = Vẽ quỹ đạo -25.2827 +12.3070i Tìm -25.2827 -12.3070i nghiệm số -13.7808 +16.5347i -13.7808 -16.5347i 0.0019 + 3.7088i 0.0019 - 3.7088i >> Gk=feedback(k*Gdt,1); >> step(Gk,5) Tìm Root Locus Step Response 40 2.5 30 2 System: Gk System: Gk 20 Time (sec): 1.07 Time (sec): 2.76 1.5 Amplitude: 1.97 Amplitude: 1.98 10 0 1 Amplitude Imaginary Axis-10 0.5 -20 0 -30 -40 -0.5 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Real Axis Time (sec) Hình 3.2 Hình 3.3 Qua đồ thị Hình 3.2 ta chọn được k =KK, đồ thị Hình 3.3 cho T =……. th th Bước 2. Từ Bảng 1, ta có các tham số của bộ điều khiển PID theo công thức sau: ! k = 0,6k =….. ## p th " T = 0,5T =….. # i th # T = 0,125T =….. $ d th Ki Hàm truyền của bộ điều khiển PID trong Simulink là G s( ) = K + + K s. Suy ra: p s d " K = k =… $ p p $$ k # K = p ≈ $ i T i $ K = k T ≈… $% d p d Sơ đồ khối trong Simulink và đáp ứng bước nhảy h t( ) của hệ kín được thể hiện trong các Hình 3.4 và 3.5. 13
Trang 14
Hình 3.4 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 Hình 3.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bước 3. Muốn đạt quá trình quá độ tốt hơn, ta có thể sử dụng khối Signal Constraint (Hình 3.6) để chỉnh định các tham số k ,T và T nhằm đạt được các chỉ tiêu phù hợp nhất với quá trình công nghệ. P I D Chú ý: Trong một số phiên bản Matlab, khối NCD Outport được thay cho khối Signal Constraint. Trong các phiên bản Matlab mới, thay thế bằng khối PID Tuner (lệnh pidTuner) Hình 3.6 Tiếp đó, kích đúp vào khối Signal Constraint sẽ hiện ra một cửa sổ tham số. Trong cửa số đó, chọn Optimization → Tuned Parameters, rồi kích vào nút Add..., chọn các tham số là kp, ki, kd để có được Hình 3.7. Hình 3.7 – Thuộc tính khối Signal Constraint 1.8 1.6 Sau khi ấn Start để chạy mô phỏng, ta thu được đồ thị theoZiegler-Nichols hàm quá độ h t( ) và các tham số K ,K và K tối ưu, đó 1.4 p i d 1.2 là 1 0.8 0.6 0.4 sử dụng Signal 14 Hình 3.8 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Trang 15
! K =… ! k =… ## p ## p " K =… ⇒ " T =… # i # i # K =… # T =… $ d $ d Đồ thị hàm quá độ h t( ) ở Hình 3.8 cho phép ta so sánh kết quả của phương pháp xác định tham số bộ điều khiển PID theo Ziegler-Nichols 2 và sau đó sử dụng khối Signal Constraint. Trả lời các câu hỏi sau Sau khi có được đồ thị quỹ đạo nghiệm số ở Hình 3.2, làm thế nào để tìm được kth và tại sao như vậy? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ So sánh chất lượng hệ kín khi áp dụng phương pháp Ziegler-Nichols 2 và khi dùng thêm khối Signal Constraint. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Hãy vẽ đường đặc tính quá độ thu được của hệ kín sau khi thiết kế bộ điều khiển và nhận xét về quá trình quá độ thu được qua thực nghiệm ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 15
Trang 16
Bài 4 Hệ thống điều khiển trong không gian trạng thái Cho đối tượng có phương trình hàm truyền: G(s) = 5 trong đó T là STT theo danh sách lớp; T =100; T =5 (T s+1)(T s+1)(T s+1) 1 2 3 1 2 3 a) Hãy xác định phương trình trạng thái của đối tượng: ⎧x&(t) = Ax(t)+ Bu(t) ⎨y(t) = Cx(t)+ Du(t) ⎩ Gợi ý: Sử dụng các hàm sau >>num=[K]; >>den=[a4 a3 a2 a1 a0 ]; >>[A,B,C,D]=tf2ss(num,den) % Định nghĩa hàm truyền đạt >>co=ctrb(A,B) % Tính ma trận điều khiển được >>ob=obsv(A,C) % Tính ma trận quan sát được >>step(A,B,C,D) >>impulse(A,B,C,D) >>nyquist(A,B,C,D) >>bode(A,B,C,D) >>K=acker(A,B,[s1 s2 s3]) %Tìm ma trận phản hồi trạng thái theo Ackerman Giá trị các ma trận A, B, C, D thu được: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ b) Vẽ đồ thị hàm quá độ và đồ thị hàm trọng lượng của đối tượng và nhận xét về tính ổn định của đối tượng. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ c) Vẽ đồ thị Bode và đồ thị Nyquist của đối tượng ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 16
Trang 17
d) Vẽ lại sơ đồ cấu trúc trên SIMULINK e) Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái sao cho hệ kín nhận được các điểm cực s=- 1; s=-2 và s=-n (n là số thứ tự theo danh sách lớp). Tìm ma trận điều khiển phản hồi trạng thái: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Vẽ đặc tính hàm quá độ và hàm trọng lượng của hệ kín: Chương trình đầy đủ trên Matlab và các kết quả: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Đồ thị: 17
Trang 18
sÿӇÿӇҹI. Mn trong thxem xétxem xétӨC ĈѭÍCH :viӋn cӫa SIMULINK lҥi vӟi nhau. Sau ÿó, tiӃn hành mô phӓng hӋ thӕng ҧҧnh hSIMULINK là mnh hѭӣѭӣng cng cӫӫa ba bӝӝӝÿÿt công ciiӅӅu khiu khiӇӇnөn ÿӃrÿӃҩt mnn ÿÿҥápápnh cӭӭng quáng quáӫa Matlabÿӝÿӝ ccӫӫÿӇa ha hxây dӋӋ ththӕӕӵng vàng vàng các mô hình mÿÿánh giá chánh giá chҩҩt lt lӝt cáchѭӧѭӧngng ÿӇtrxem xétӵc quan và dӉ hiӇu. ĈӇ mô tҧ hay xây dӵng hӋ thӕng ta chӍ cҫn liên kӃt các khӕi có ҧhhnh hӋӋththѭӣӕӕng.ng.ng cӫa bӝ ÿiӅu khiӇn ÿӃn ÿápHӭng quáướng dÿӝẫn thêmcӫa hӋ thӕng và ÿánh giá chҩt lѭӧng II. CHUII. CHUsҹn trong thҬҬN BN Bѭӎӎvi::Ӌn cӫa SIMULINK lҥi vӟi nhau. Sau ÿó, tiӃn hành mô phӓng hӋ thӕng hӋÿӇthxem xétӕng. II. CHUĈӇĈӇ ththӵӵCông cc hic hiҬN BӋӋn các yêu cn các yêu cụӎMATLAB SIMULINK: ҫҫu trong bài thí nghiu trong bài thí nghiӋӋm này, sinh viên cm này, sinh viên cҫҫn phn phҧҧi chui chuҭҭn bn bӏӏ kkӻӻ vàvà hihiҧӇӇnh hu rõ các khu rõ các khѭӣng cӫӕa bӕi ci cӝѫѫÿbbiӅҧҧu khin cn cҫҫn thin thiӇn ÿӃӃӃt trong thnt trong thÿáp ӭng quáѭѭ viviӋӋn cÿӝn cӫcӫӫa SIMULINK. Sau khi kha SIMULINK. Sau khi kha hӋ thӕng và ÿánh giá chӣӣҩit li ÿӝÿӝѭӧngngng ĈӇhӋththӵӕc hing.Ӌn các yêu cҫu trong bài thí nghiӋm này, sinh viên cҫn phҧi chuҭn bӏ kӻ và hiMatlab 6.5, ta gõ lMatlab 6.5, ta gõ lӇu rõ các khSIMULINK là mӕi cѫӋӋnh simulink honh simulink hobҧọn ĉt công cҫn thiụӃrt trong thất mһһc nhc nhạnh cҩҩn vào nút simulink trên thanh công cn vào nút simulink trên thanh công củѭa MatlabviӋn cӫđểa SIMULINK. Sau khi khxây dựng các mô hình mọӣ̂t cách trөөithì cthì cÿӝngӱӱựaac quan và dssәII. CHUәSIMULINK hiSIMULINK hiễ hiểu. ҬĐểN Bmô tӎ :ảӋӋn ra: 2 thn ra: 2 thhay xây dѭѭựng hviviӋӋn chính áp dn chính áp dệ thống ta chỉөөcng trong bài thí nghing trong bài thí nghiần liên kết các khối có sӋӋm nàym nàyẵn trong thư viện của Matlab 6.5, ta gõ lĈӇ thӵc hiӋn các yêu cӋnh simulink hoҫu trong bài thí nghiһc nhҩn vào nút simulink trên thanh công cӋm này, sinh viên cҫn phҧi chuҭөn bthì cӏ kӱӻavà sSIMULINK lCác thCác thә SIMULINK hiѭѭviviӋӋn con trongn con trongại với nhau. SauӋn ra: 2 thѭđó, tiviӋn chính áp dến hành mô phөng trong bài thí nghiỏng hệ thống để xem xétӋm nàyảnh hưởng của bộ điều khihiểӇnu rõ các khđến đáp ứng quáӕi cѫđọbҧ̂ cn của hҫn thiệ thống vàӃt trong thđánh giá chѭ viӋn cất lӫượa SIMULINK. Sau khi khng hệ thống. ӣi ÿӝng Các thMatlab 6.5, ta gõ lѭ viӋn con trongӋnh simulink hoһc nhҩn vào nút simulink trên thanh công cө thì cӱa sә SIMULINK hiSau khi khởi đọӋn ra: 2 tĥng Matlab 6.5, ta gõ lѭ viӋn chính áp dệnh simulink hoөng trong bài thí nghiặc nhấn vào nút simulink trên thanh côngӋm này cụ thì cửa sổ SIMULINK hiện ra. Các thѭ viӋn con trong II.1. Các khII.1. Các khӕӕiiÿѭӧÿѭӧc sc sӱӱddөөng trong bài thí nghing trong bài thí nghiӋӋm:m: II.1. Các kha. Các kha. Các khӕӕi ngui nguӕi ÿѭӧӗӗn – tín hin – tín hic sӱ dөng trong bài thí nghiӋӋu vào (source):u vào (source): Ӌm: a. Các khӕi nguӗn – tín hiӋu vào (source): KhKhӕӕi Step (i Step (ӣӣ ththѭѭ viviӋӋn Simulink \ Sources) có chn Simulink \ Sources) có chӭӭc nc năăng xung xuҩҩt ra tínt ra tín Các khII.1. Các khối nguồnӕi–ÿѭӧhihitín hiӋӋu hàm bu hàm bc sẹӱu vào (source)̂ dөұng trong bài thí nghiұc thang. Double click vào khc thang. Double click vào khӋm: ӕӕi nàyi này ÿӇÿӇ càicài ÿһÿһt các thôngt các thông a. Các khӕKhi nguối Step (Khӗӕn – tín hii Step (ở thuaӣӋu vào (source):vithẹѭ̂n SimulinkviӋn Simulink \ Sources) có ch\ Sources) có chức năng xuӭc nấăt ra tín hing xuҩt ra tínệu hàm bậc thang. Double click vào khhissӕӕӋ:u hàm b: ұc thang. Double click vào khối này để cài đặt các thông sӕi nàyố: ÿӇ cài ÿһt các thông • Step time: khos• Step time : kho• Step time : khoӕ: ảng thờҧҧi gianng thng thӡӡđầi giani gianu ra chuyÿҫÿҫu ra chuyu ra chuyển sang mӇӇn sang mn sang mức Final value kӭӭc Final value kc Final value kể từ lúc bắӇӇt đầu ttӯӯKhlúc blúc bӕi Step (ҳҳttÿҫÿҫu mô phu mô phӣ thѭ viӓӓӋng. Càing. Càin Simulink \ Sources) có chÿһÿһt giá trt giá trӏӏnày bnày bҵҵng 0.ng 0.ӭc năng xuҩt ra tín mô ph• Step time : khoỏhing. CàiӋu hàm bđặt giá trұc thang. Double click vào khҧng thị này bӡi gianằng 0.ÿҫu ra chuyӇn sang mӕi này ÿӇӭc Final value kcài ÿһt các thôngӇ • Initial value: Giá trt• Initial value : Giá trӯ• Initial value : Giá trlúc bҳt ÿҫu mô phị ban đầӓng. Càiӏӏu. Càibanbanÿҫÿҫđạÿһu. Càiu. Càĭt bt giá trằng 0.ÿһÿһӏt bt bnày bҵҵng 0.ng 0.ҵng 0. • Final value: Giá tr• Final value : Giá tr• Final value : Giá trsӕ: ị lúc sau. Càiӏӏlúc sau. Càilúc sau. Càiđặt theo giá trÿһÿһt theo giá trt theo giá trị ta muốn tácӏӏta muta muđọӕ̂ng tӕn tácn tácới hÿӝÿӝệ thng tng tống. Nӟӟii ếu • Initial value : Giá trh• Step time : khoӋ thӕng. NӃu là hàm bҧng thӏ banұӡc thangi gianÿҫu. Càiÿҫÿѫu ra chuyÿһn vt bӏ thì giá trҵng 0.Ӈn sang mӏ này bӭc Final value kҵng 1. Ӈ là hàm b• Final value : Giá trhӋ thậc thangӕng. NđӃou là hàm b̛n vị thì giá trӏ lúc sau. Càiұc thangị này bằÿѫng 1.ÿһn vt theo giá trӏ thì giá trӏӏta munày bӕҵn tácng 1.ÿӝng tӟi • Sample time: th• Sample time : th• Sample time : thtӯ lúc bҳt ÿҫời gian lu mô phӡӡấi gian li gian ly mӓng. Càiẫu. Càiҩҩy my mđạÿһүүu. Càiu. Càĭt bt giá trằng 0.ÿһÿһӏ này bt bt bҵҵng 0.ng 0.ҵng 0. hӋ• Initial value : Giá trthӕng. NӃu là hàm bӏұbanc thangÿҫu. Càiÿѫn vÿһӏ thì giá trt bҵng 0.ӏ này bҵng 1. Khối Signal Generato• Sample time : thKhKhӕӕi Signal Generator (i Signal Generator (r (ӡởi gian lthư viӣӣẹҩ̂n Simulinky mththѭѭүviviu. CàiӋӋn Simulink \ Sources) là bn Simulink \ Sources) là b\ ÿһSources) là bt bҵng 0. ộ phát tín hiӝӝẹphát tín̂u xuphát tínất ra các tín hihiẹhi• Final value : Giá tr̂u hìng sin, hìng vuông, hình raӋӋu xuu xuҩҩt ra các tín hit ra các tín hiӏӋӋlúc sau. Càiu hìng sin, hìng vuông, hìng ru hìng sin, hìng vuông, hìng r̆ng cưa và ngÿһt theo giá trẫu nhiên (càiӏ ta muăăđạng cng cӕ̆t các dn tácѭѭa và nga và ngạÿӝng hìng nàyng tүүӟuui trong mKhKhnhiên (càihӋӕụӕc Wave form).i Signal Generator (i Scope (thӕng. NÿһӃt các du là hàm bӣ thѭҥving hìng này trong mӋn Simulink \ Sinks) là cӣұc thangthѭ viӋn Simulink \ Sources) là bÿѫn vӏ thì giá trөc Wave form).ӏӱnày ba sәҵxem các tínng 1.ӝ phát tín KhKhhinhiên (càiӋӕӕu xui Scope (i Scope (ҩt ra các tín hiÿһt các dӣӣ ththѭѭҥviving hìng này trong mӋӋӋu hìng sin, hìng vuông, hìng rn Simulink \ Sinks) là cn Simulink \ Sinks) là cөc Wave form).ӱӱa sa săng cәә xem các tínxem các tínѭa và ngүu Các khb. Các khb. Các khối tảӕӕii ti t– thiҧҧi – thii – thihiết b• Sample time : thӋu theo thị ӃkhӃt bt bảo sát ngõ ra (sink)ӏӏkhkhҧҧӡo sát ngõ ra (sink):o sát ngõ ra (sink):i gian, tӡi gian lӍ lӋ ҩxích cy mүu. Càiӫa các trÿһt bҵөng 0.c ÿѭӧc ÿiӅu chӍnh tӵ hinhiên (càihiӋKhӋu theo thu theo thӕi Signal Generator (ÿһt các dӡӡi gian, ti gian, tҥng hìng này trong mӍӍ llӋӋӣ xích cxích cthѭ viӋӫӫn Simulink \ Sources) là ba các tra các trөc Wave form).өөcc ÿѭӧÿѭӧcc ÿÿiiӅӅu chu chӝӍӍnh tnh tphát tínӵӵ Khốÿӝi Mux (ÿӝKhKhngngӕӕi Mux (i Mux (ÿӇÿӇở quan sát tín hithquan sát tín hiư viӣӣẹthtĥn Simulinkѭѭ viviӋӋn Simulink \ Signals Routing) là bn Simulink \ Signals Routing) là bӋӋu mu m\ Signals Routing) là bӝӝt cácht cáchÿҫÿҫyyÿӫÿӫ.. ộ ghép kênh nhiӝӝ ghép kênhghép kênhều ngõ vào 1 b. Các khӕi tngõ ra, tҧi – thiÿӝKhnhihingӕӋừӅӃi XY Graph dùngu xuu ngõ vào 1 ngõ ra, tt bngõ ra này taÿӇӏquan sát tín hiҩkht ra các tín hiҧo sát ngõ ra (sink):đưa vào ScopeÿӇӋӋu hìng sin, hìng vuông, hìng ru mӯxem tngõ ra này taӝt cáchѭѫđểng quan 2 tín hixem nhiÿҫyÿѭÿӫềa vào Scopeu tín hi. ẹӋ̂u trên cùng mu trong hăng cÿӇ ѭxem nhia và ngӋ thọӕ̂t cngӅүửuua sổ. KhKhKhnhiӕӕӕӅi XY Graph dùngi XY Graph dùngi Mux (u ngõ vào 1 ngõ ra, tӣ thѭ viӋn Simulink \ Signals Routing) là bÿӇÿӇӯxem txem tngõ ra này taѭѫѭѫng quan 2 tín hing quan 2 tín hiÿѭa vào ScopeӋӋu trong hu trong hӝÿӇghép kênhxem nhiӋӋ ththӕӕngngӅu Double click vào kh(quan sát mtín hitín hinhiên (càiӋӋu trên cùng mu trên cùng mһÿһt phốt các di nàyҷng pha).đểҥӝӝng hìng này trong mt ct cthayӱӱa sa sđổәәi s. Double click vào kh. Double click vào khố kênh đầu vào (trong mөc Wave form).ӕӕi nàyi nàyục Number of inputsÿӇÿӇ thaythay ÿәÿәii (quan sát m(quan sát mnhiӅu ngõ vào 1 ngõ ra, tһһt pht phҷҷng pha).ng pha).ӯ ngõ ra này ta ÿѭa vào Scope ÿӇ xem nhiӅu b. Các khӕKhi tốҧKhi Scope (i – thissӕӕӕkênhkênhi Scope (Ӄt bởÿҫÿҫthӏ khu vào (trong mu vào (trong mư viҧӣẹo sát ngõ ra (sink):̂n Simulinkthѭ viӋn Simulink \ Sinks) là cөө\c Number of inputs)c Number of inputs)Sinks) là cửa sổ xem các tín hiӱa sә xem các tínệu theo thời gian, tỉ lệ xích ctín hiKhủӕa các trӋi Mux (u trên cùng mụcӣđuth̛ợcѭđviӝiềt cu chӋn Simulink \ Signals Routing) là bӱa sỉnh tә. Double click vào khự động để quan sát tín hiӕi nàyệu mọÿӇ̂t cáchӝ ghép kênhthayđầÿәy đủi . hisӕӋu theo thkênh ÿҫu vào (trong mӡi gian, tӍ lөӋc Number of inputs)xích cӫa các trөc ÿѭӧc ÿiӅu chӍnh tӵ c.Các khc.Các khӕӕi xi xӱӱlý – khlý – khÿӝnhingӅӕÿӇu ngõ vào 1 ngõ ra, tӕiiÿӝÿӝquan sát tín hing hng hӑӑc :c : Ӌu mӯ88ngõ ra này taӝt cách ÿҫyÿѭÿӫa vào Scope. ÿӇ xem nhiӅu Các khc.Các khối xӕửi xlӱý –lý – khkhKhtín hiốӕii Sum (độӕӋing hu trên cùng mÿӝng họӣc thӑѭc :viӋn Simulink \ Math Operations) là bӝt cӱa sә. Double click vào khӕi nàyӝ tәÿӇng (cthayӝngÿәi KhốKhKhi Sum (Khӕӕӕi XY Graph dùngi Sum (i Sum (ở thuӣ̛ӣviththện Simѭѭ viviӋӋulinkn Simulink \ Math Operations) là bn Simulink \ Math Operations) là bÿӇ \8xem tMath Operations) là bѭѫng quan 2 tín hiộ tổӋng (cu trong hӝọӝ̂ng hay trttәәng (cng (cӋ thӝӝӕừngngng) các tín (quan sát mhay trhay trsӕ kênhӯӯ) các tín hi) các tín hiÿҫһu vào (trong mt phҷng pha).ӋӋu, thu, thѭӡѭӡng dùngng dùngөc Number of inputs)ÿӇÿӇllҩҩy hiy hiӋӋu su sӕӕccӫӫa tín hia tín hiӋӋuuÿһÿһt vt vӟӟii hiệu, thhay trtín hiường dùngӋӯu ph) các tín hiҧn hđểӗli. Double clickấy hiӋu, thệu sѭӡống dùngcủa tín hiÿӇ thayÿӇệulđạҩÿәy hĭt vi dớӋi tín hiҩu su cӕӫca bẹӫ̂u pha tín hiӝ tәảng.n hӋồui. Double clickÿһt vӟi để thaytín hitín hiđổӋӋi du phu phấu cҧҧn hủn ha bӗӗọi. Double clicki. Double click̂ tổng. ÿӇÿӇthaythay ÿәÿәi di dҩҩu cu cӫӫa ba bӝӝ ttәәng.ng. KhKhӕӕi Gain (i Gain (ӣӣththѭѭviviӋӋn Simulink \ Math Operations) là bn Simulink \ Math Operations) là b8 ӝӝtӍtӍlӋlӋ. Tín. Tín Khối Gain (KhhiӋӕu sau khi qua khi Gain (ở thưӣviẹtĥn Simulinkѭ viӕӋi này sn Simulink \ Math Operations) là b\ӁMath Operations) lÿѭӧc nhân vӟi giá trà bọӏ̂ tGain. Double clickỉ lệ. Tín hiӝ tӍệu sau khi qualӋ. Tín c.Các khӕi xkhӱ ốlý – khi này shihiӋӋu sau khi qua khu sau khi qua khẽӕiđuÿӝ̛ợc nhân vng hӑc :ớӕӕi giá tri này si này sị Gain. Double clickӁӁ ÿѭӧÿѭӧc nhân vc nhân vӟӟi giá tri giá trđể thayӏӏ Gain. Double clickGain. Double clickđổi giá trị độ lợi Gain. KhÿӇÿӇthayӕthayi Sum (ÿәÿәi giá tri giá trӣ thѭӏӏviÿӝÿӝӋn Simulink \ Math Operations) là bllӧӧi Gain.i Gain. ӝ tәng (cӝng Khối Transfer Fcn (ÿӇKhthayӕi Transfer Fcn (ÿәi giá trở ӏthÿӝư ӣvilӧthẹi Gain.̂n Simulinkѭ viӋn Simulink \ Continuous) là hàm truy\ Continuous) là hàm truyền của hӅẹn̂ tuyến hay trKhKhӕӕi Transfer Fcn (i Transfer Fcn (ӯ) các tín hiӋu, thӣӣ ththѭӡѭѭ viving dùngӋӋn Simulink \ Continuous) là hàm truyn Simulink \ Continuous) là hàm truyÿӇ lҩy hiӋu sӕ cӫa tín hiӋu ÿһt vӅӅӟnni tính. Double clicktín hiccӫӫa ha hӋӋӋu phtuytuyӃҧӃn tính. Double clickn hn tính. Double clickđểӗthayi. Double clickđổi bậc và các hÿӇÿӇÿӇthaythayẹthaŷ số cÿәÿәủÿәa hàm truyi di bi bҩұu cұc và các hc và các hӫa bền. Càiӝ tәӋng.Ӌsđạsӕӕ̆t các thông sccӫӫa hàma hàm ố: -ctruyӫa hNumerator: các hӅn. CàiӋ tuyӃn tính. Double clickÿһt các thông sệ số của đӕa th: ứÿӇc tửthaysố; ÿәi bұc và các hӋ sӕ cӫa hàm KhtruytruyӕӅӅi Gain (n. Càin. Càiÿһÿһӣt các thông st các thông sthѭ viӋn Simulink \ Math Operations) là bӕӕ:: ӝ tӍ lӋ. Tín -hi_ Numerator : các h_ Numerator : các hӋu sau khi qua khDenominator: các hӕӋӋi này sẹsŝӕsӕốcccӫӫủaaӁaÿÿđÿѭӧa tha tha thc nhân vӭứӭc tc mc tӱӱẫsu ssӕӕӟối giá tr. ӏ Gain. Double click _ Numerator : các h_ Denominator : các hӋ sӕӋ scӕӫacӫÿaa thÿa thӭc tӭӱc msӕүu sӕ ÿӇ_ Denominator : các h_ Denominator : các hthay ÿәi giá trӏ ÿӝ lӧӋӋi Gain.ssӕӕ ccӫӫaaÿÿa tha thӭӭc mc mүүu su sӕӕ KhKhKhӕӕӕi Transfer Fcn (i Relay (i Relay (ӣӣththѭѭviviӣӋӋthn Simulink \ Discontinuities) là bn Simulink \ Discontinuities) là bѭ viӋn Simulink \ Continuous) là hàm truyӝӝÿÿiӅiӅu khiu khiӇӅӇnnn 18 Khrѫle 2 vӕi Relay (ӏ trí có trӣ thӉѭ(còn gviӋn Simulink \ Discontinuities) là bӑi là bӝ ÿiӅu khiӇn ON-OFF). Các thông sӝ ÿiӅu khiӕӇn: crrѫѫӫle 2 va hle 2 vӋ tuyӏӏtrí có trtrí có trӃn tính. Double clickӉӉ(còn g(còn gӑӑi là bi là bӝӝÿӇÿÿiiӅӅthayu khiu khiÿәӇӇn ON-OFF). Các thông sn ON-OFF). Các thông si bұc và các hӋ sӕ cӫa hàmӕӕ :: truy_ Switch on point : n_ Switch on point : nӅn. Cài ÿһt các thông sӃӃu tín hiu tín hiӕ: ӋӋuuÿҫÿҫu vào lu vào lӟӟn hn hѫѫn giá trn giá trӏӏnày thì ngõ ranày thì ngõ ra _ Switch on point : nӃu tín hiӋu ÿҫu vào lӟn hѫn giá trӏ này thì ngõ ra
Trang 19
Npoint) thì giá trӃu tín hiӋu ÿҫӏu vào nngõ ra giҵm trong khoӳ nguyên khôngҧng (Switch on point, Switch offÿәi. point) thì giá trKhӕi PID controller (ӏ ngõ ra giӣ thӳѭ nguyên khôngviӋn Simulink Extras \ Additionalÿәi. KhốKhLinear) là bi PID controller (ӕi PID controller (ӝ ÿiӅởu khithư ӣviӇn PID vẹtĥn Simulink Extrasѭ viӋn Simulink Extras \ Additionalӟi hàm truy\ӅAdditional Linear) là bn ( ) ộ điều khiển PID vLinear) là bKP : hới hàm truyӋ sӕ tӝӍềln ()ÿӋi(proportional term)Ӆu khiӇn PID vӟi hàm truyӅn ( ) -KP : hKI: hKP: hӋӋsӕsẹӕ̂tích phân (integral term)stốӍtlỉӋlẹ(proportional term)̂ (proportional term); -KI: hKD: hKI: hӋӋsӕsẹӕ̂ stích phân (integral term)ốvi phân (derivative term)tích phân (integral term); -KD: hKD: hӋ sӕệ svi phân (derivative term)ố vi phân (derivative term) KhốKhi Saturation (ӕi Saturation (ở thuӣ̛ vithện Simulinkѭ viӋn Simulink \ Discontinuities) là m\ Discontinuities) là một khâu bão hòa.ӝt khâu Các thông sKhbão hòa. Các thông sốӕi Saturation (cài đặt: ӣ thӕѭcàiviӋÿһn Simulink \ Discontinuities) là mt: ӝt khâu -bão hòa. Các thông s_ Upper limit : giUpper limit: giớӟi hi hạӕҥn trên. Nn trên. Ncài ÿһt:ếu giá trӃu giá trị đầӏ ÿҫu vào lu vào lớn hoӟn h̛n Upper limit thì ngõ raѫn Upper limit _ Upper limit : githì ngõ ra luôn bluôn bằng giá trҵӟng giá trị i hUpper limit;ҥn trên. Nӏ Upper limitӃu giá trӏ ÿҫu vào lӟn hѫn Upper limit -thì ngõ ra luôn b_ Lower limit : giLower limit: giҵớng giá tri hӟi hạn dҥn dướӏ i. NUpper limitѭӟi. Nếu giá trӃu giá trị đầu vào nhӏ ÿҫu vào nhỏ hơn Lower limit thì ngõ raӓ hѫn Lower _ Lower limit : gilimit thì ngõ ra luôn bluôn bằng giá trị ӟLower limiti hҵng giá trҥn dѭӟi. Nӏ Lower limitӃu giá trӏ ÿҫu vào nhӓ hѫn Lower Khâu bão hoà dùnglimit thì ngõ ra luôn bKhâu bão hoà dùngđể thể hiÿӇҵẹng giá tr̂n githӇới hhiạӋӏn biênn giLower limitӟi hđọҥ̂ cn biênủa các tín hiÿӝ cẹӫ̂u trong tha các tín hiực tếӋunhư: áp ra cựKhâu bão hoà dùngtrong thc đại củӵa bc tọӃ̂ đnhiều khiѭ : áp ra cểnÿӇđặt vàothӵӇc hiÿҥđốӋi cn gii tӫua b̛ợӟng, áp ngui hӝ ÿҥin biênӅu khiồn...Ӈÿӝn ÿһct vàoӫa các tín hiÿӕi tѭӧng,Ӌu trong tháp nguӗӵn…c tӃ nhѭ : áp ra cӵc ÿҥi cӫa bӝ ÿiӅu khiӇn ÿһt vào ÿӕi tѭӧng, áp nguӗn… Các buớ̛ c tiến hành để xây dựng mọt̂ ứng dụng mới trong SIMULINK II.2. Các bSau khi khѭӟc tiởӃin hànhđộng Matlab, gõ lÿӇ xây dӵẹng m̂nh simulink hoӝt ӭng dөặc nhng mấn vào nút simulink trên thanh công cӟi trong SIMULINK: ụ thì II.2. Các bcửa sổ SIMULINK hiѭӟc tiӃn hànhện ra,ÿӇở cxây dửa sổӵSIMULINK, vào menung mӝt ӭng dөng mӟFile / Newi trong SIMULINK:để mở cửa sổ cho một ứng dụng mới. 9 9 Kích chuột vào các thư viện đã giới thiệu ở trên để chọn khối cần tìm. Kích chuột trái vào khối này, sau đó kéo và thả vào cửa sổ ứng dụng vừa mới tạo ra. Double click vào khối này để cài đặt và thay đổi các thông số. Có thể nhân số lượng các khối bằng cách dùng chức năng Copy và Paste. Kích chuột trái nối các ngõ vào / ra của các khối để hình thành sơ đồ hệ thống. Có thể dời một hoặc nhiều khối từ vị trí này đến vị trí khác bằng cách nhấp chuột để chọn các khối đó và kéo đến vị trí mới. Dùng phím Delete để xóa các phần không cần thiết hay bị sai khi chọn. Có thể viết chú thích trong cửa sổ ứng dụng bằng cách double click vào một vị trí trống và gõ câu chú thích vào. Vào menu Format / Font để thay đổi kiểu chữ. Như vậy, mô hình hệ thống đã xây dựng xong. Bây giờ tiến hành mô phỏng hệ thống bằng cách vào menu Simulation / Simulation Parameters để cài đặt các thông số mô phỏng. Cửa sổ Simulation Parameters hiện ra như sau: - Start time: thời điểm bắt đầu mô phỏng. Mặc định chọn bằng 0; - Stop time: thời điểm kết thúc mô phỏng. Giá trị này chọn theo đặc tính của hệ thống. Nếu hệ thống có thời hằng lớn thì giá trị Stop time cũng phải lớn để quan sát hết thời gian quá độ của hệ thống; - Các thông số còn lại chọn mặc định. Chạy mô phỏng bằng cách vào menu Simulation / Start. Khi thời gian mô phỏng bằng giá trị Stop time thì quá trình mô phỏng dừng lại. Trong quá trình mô phỏng, nếu ta muốn dừng nửa chừng thì vào menu Simulation / Stop. 19
Trang 20
Hướng dẫn thêm bài thí nghiệm 2 Bài 2.3 Khảo sát khâu quán tính bậc n a) Khối Sine Wave được cấu hình như sau: Amplitude: 10, Freq (rad/sec): 5, Phase: 0, Sample Time: 0.01 b) Khối Sine Wave được cấu hình như sau: Amplitude: 10, Freq (rad/sec): 0.3, Phase: 0, Sample Time: 0.01 Để vẽ các đặc tính trong Scope ra cửa sổ Figure, ta có thể làm như sau: - Kích đúp vào khối Scope. Khi cửa sổ “Scope” parameters hiện ra (Hình 1), vào mục Data history, sau đó kích chọn Save data to workspace, đặt tên biến (mặc định là ScopeData) và chọn định dạng là Array. - Chạy lại mô phỏng, sau đó ra cửa sổ lệnh của Matlab và gõ lệnh sau: >> plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,2)) Hình 1 20
Hiển thị 20 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!