Báo cáo Đề tài Mô hình hệ thống điều khiển tự động và xây dựng bộ điều khiển PID
TRƯꢀNG C SƯ PM ꢃ THT THCM
ꢅP CAO 006
NGNH THT MNG NHMY N
ÁO CÁO MÔN HỌC :
CAD TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỀ TÀI:
MÔ HIÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ
ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
GVHD: TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
HVTH: HÀNG XUÂ N GIANG
▪ TỔNG QUAN
Báo cáo này chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp
mô hình hoá một hệ thống điều khiển tự động
bao gồm :
▪ Hàm truyền và phương trình trạng thái của
hệ thống
▪ Đáp ứng vòng hở và đáp ứng vòng kín của
hệ thống
▪ Xây dựng bộ điều khiển PID
▪ Chỉnh định thông số của bộ điều khiển và
khảo sát đáp ứng của hệ thống
2
2
▪ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TIÊU
BIỂU
▪ HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG
THÁI CỦA HỆ THỐNG
Trong điều khiển tự động người ta thường biểu
diễn một hệ thống vật lí bằng hàm truyền
(transfer function) hay phương trình trạng thái
(state space equation) của nó(đối với hệ phi
tuyến, để đạt điều này, người ta phải dùng
phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn).
❖ Giả sử có hệ thống điều khiển tốc độ motor DC
như hình sau:
▪ HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG
THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
Trong đó:
▪ HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG
THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
▪ Phương trình vi phân mô tả hệ thống như sau:
▪ Hàm truyề: biến đổi Laplace 2 vế của phương
trình trên ta được
=>
▪ HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI
CỦA HỆ THỐNG(tt)
▪ Phương trình trạng thái: Dạng tổng quát
Với X là véctơ trạng thái, U là véctơ tín hiệu vào và
Y là véctơ tín hiệu ra
▪ HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG
THÁI CỦA HỆ THỐNG(tt)
✓Biến trạng thái và phương trình trạng thái: từ
phương trình vi phân mô tả hệ thống nếu đặt
ta có :
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Định nghĩa:
Bộ điều khiển PID (A proportional integral
derivative controller) là bộ điều khiển sử dụng
kỹ thuât điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp
được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống
điều khiển tự động. Một bộ điều khiển PID cố
gắng hiệu chỉnh sai lệch giữa tín hiệu ngõ ra
và ngõ vào sau đó đưa ra một một tín hiệu
điều khiển để điều chỉnh quá trình cho phù
hợp
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ Trong đó hàm truyền của khâu PID là:
Với:
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
Việc hiệu chỉnh 3 thông số K, K
K
sẽ làm tăng
chất lượng điều khiển. Ảnh hưởng của 3
thông số này lên hệ thống như sau:
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ bộ điều khiển tỉ lệ P:
▪ Đáp ứng vòng kín của bộ tỉ lệ như sau
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ:
2
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID:
Một phương pháp cổ điển nhưng đơn giản và
hiệu quả để chỉnh định 3 thông số K, K, KD
của bộ điều khiển PID là phương pháp
Ziegler Nichols thủ tục chỉnh định như sau:
1. Chỉ điều khiển hệ thống bằng bộ điều
khiển tỉ lệ K(đặt K=KD 0)
2. Tăng Kđến giá tri Kmà ở đó hệ thống
bắt đầu bất ổn (bắt đầu xuất hiện sự dao
động điểm cực của hàm truyền kín nằm
trên trục ảo jω xác định tần số ωcủa dao
động vừa đạt
2
16
▪ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID(tt)
▪ Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID(tt):
từ 2 giá tKvωvừa đạt ác thông số K, K
,
K
được xác định như bảng sau:
3. Tinh chỉnh lại 3 thông số này để đạt được
đáp ứng như mong muốn
17
▪ KẾT LUẬN:
▪ PID t trong nng thuđn
nng cho đu khn tuy nhiên n
đc ng ng ng i cho n ny nay
▪ ng cơ khi quay mc c nh t
ng khi quay hn tng gPID
tm t hơn vc ó
2
18
18 trang
03/09/2024
710
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo Đề tài Mô hình hệ thống điều khiển tự động và xây dựng bộ điều khiển PID", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- bao_cao_de_tai_mo_hinh_he_thong_dieu_khien_tu_dong_va_xay_du.ppt
