Xem mẫu
- Lý thuyết ðiều khiển tự ñộng
om
.c
ng
co
Nhập môn
an
th
ðiều khiển ng
tự ñộng
o
du
u
cu
ThS. ðỗ Tú Anh
Bộ môn ðiều khiển tự ñộng
Khoa ðiện, Trường ðHBK HN
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-1
Nhập môn
Một hệ thống ñiều khiển tự ñộng là một tổ hợp các phần tử
om
cùng hoạt ñộng với nhau sao cho toàn bộ hệ thống vận hành
.c
một cách tự ñộng ñể thực hiện một chức năng (nhiệm vụ) ñặt
ng
trước.
co
Ví dụ về các hệ thống ðKTð (từng phần hoặc toàn phần)
an
• Máy móc thiết bị: tủ lạnh, máy ñiều hòa nhiệt ñộ, thang
th
máy, vô tuyến ñiều khiển từ xa, hệ thống viễn thông,
ng
Internet, …
o
du
• Công nghiệp: CN sản xuất giấy, xi măng, CN ô tô, …
u
cu
• Ứng dụng khác: nhà máy ñiện, lò phản ứng (hạt nhân hoặc
hóa chất), hệ thống giao thông vận tải, rô bốt, hệ thống vũ
khí, máy tính, nông nghiệp, hệ thống tự ñộng hóa tòa nhà, …
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-2
Nhập môn
Ưu ñiểm của các hệ thống ðKTð
om
• Giảm thiểu sự tham gia của con người trong các lĩnh vực kỹ
.c
thuật kể trên giảm nhân công, tăng năng suất và chất lượng
ng
sản phẩm, …
co
• Giảm lao ñộng nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp.
an
• Nâng cao chất lượng cuộc sống.
Một vài phát minh ñáng nhớ
th
ng
• 1769, James Watt phát minh ra máy ñiều chỉnh tốc ñộ ly tâm
o
du
dùng trong ñộng cơ hơi nước.
u
• 1957, Liên Xô cũ phóng thành công vệ tinh nhân tạo bay
cu
quanh trái ñất.
• 1969, dự án tàu vũ trụ Apollo của Mỹ ñưa con người lần ñầu
tiên bước lên mặt trăng.
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-3
Nhập môn
Lịch sử phát triển
om
• 1930 – 1960: ðiều khiển kinh ñiển ðiều khiển tỷ lệ – tích
.c
phân – vi phân (PID)
ng
(Classical Control)
co
• 1960 – nay: ðiều khiển hiện ñại ðiều khiển trong không
an
gian trạng thái, ðK tối
(Modern Control)
th
ng ưu, ðK số, ðK thích
nghi, ðK bền vững, ðK
o
mờ, …
du
u
cu
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-4
Hệ thống ñiều khiển
om
u(t) y(t)
ðTðK
.c
Kích thích ðáp ứng
ng
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
co
Tín hiệu ra y(t) có quan hệ với tín hiệu vào u(t): y(t)=Tu(t),
an
trong ñó T là một toán tử.
th
ng
ðN 1.1 Xét ñối tượng T cần ñiều khiển và ñáp ứng mong muốn
o
y(t), hãy tìm một tín hiệu vào u(t) thích hợp sao cho với tín hiệu
du
ñó, hệ thống sẽ ñạt ñược tín hiệu ra mong muốn y(t). Ở ñây, tín
u
hiệu vào thích hợp u(t) ñgl tín hiệu ñiều khiển.
cu
Trên thực tế, bài toán tìm tín hiệu ñiều khiển u(t) ñược
chuyển thành bài toán tổng hợp (thiết kế) bộ ñiều khiển.
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-5
Hệ thống ñiều khiển
ðN 1.2 Hệ thống ñiều khiển vòng hở (open-loop) là hệ thống
om
mà tín hiệu vào u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có
.c
nghĩa là u(t) không phải là một hàm của y(t).
ng
ðN 1.3 Hệ thống ñiều khiển vòng kín (closed-loop) là hệ
co
thống mà tín hiệu vào u(t) phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có
an
nghĩa là u(t) là một hàm của y(t).
th
ng
r(t) u(t) y(t) Bộ ðK
Bộ ðK ðTðK
o
(controller,regulator,
du
compensator)
u
cu
r(t) u(t) y(t) r(t) – tín hiệu ñặt
Bộ ðK ðTðK
(reference signal)
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-6
Hệ thống ñiều khiển
ụ Máy giặt quần áo là một hệ thống ðK vòng hở
om
d
Ví
.c
r(t) Bộ lập trình u(t) Máy giặt y(t)
ng
Tín hiệu (Bộ ðK) Tín hiệu (ðTðK) Quần áo ñã
co
ñặt ðK ñược giặt
an
th
ng
í dụ Bình nước nóng là một hệ thống ðK vòng kín
V
o
du
r(t) Bộ ðC nhiệt u(t) Bình nước nóng y(t)
u
(Bộ ðK) (ðTðK)
cu
Tín hiệu Tín hiệu Nhiệt ñộ
ñặt ðK nước
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-7
Hệ thống ñiều khiển
om
• Ở hệ thống ðK vòng kín, thông tin liên quan ñến ñầu
.c
ra của hệ ñược ñưa trở lại ñầu vào tác ñộng hồi tiếp.
ng
• Nếu chất lượng của hệ thống chưa ñược thỏa mãn,
co
nhờ tác ñộng hồi tiếp, bộ ðK sẽ vẫn “hành ñộng” ñể
an
ñưa hệ thống ñạt tới chất lượng mong muốn.
th
• Các hệ thống ðK vòng kín ñược sử dụng khi yêu cầu
ng
chất lượng ðK cao (về ñộ chính xác, tốc ñộ, …)
o
du
u
cu
Trong phạm vi chương trình, chúng ta chỉ quan tâm ñến các hệ
ñiều khiển hồi tiếp.
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-8
Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp
Sơ ñồ hoàn chỉnh
om
.c
Bộ so sánh
ng
r(t) e(t) u(t) y(t)
+
Thiết bị ðK Thiết bị CH ðTðK
co
_
an
yˆ (t )
th
ng Thiết bị ño
o
du
e(t) Tín hiệu sai lệch
u
yˆ (t ) Tín hiệu ño ñược
cu
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-9
Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp
ụ Hệ thống ñiều khiển lò phản ứng hạt nhân
om
d
Ví
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
Sơ ñồ khối
cu
cấu trúc ???
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2-10
Các bước thiết kế hệ thống ñiều khiển
1. Nghiên cứu ñối tượng cần ðK và quyết ñịnh các loại cảm biến và
thiết bị chấp hành sẽ sử dụng.
om
2. Mô hình hóa hệ thống cần ðK; ñơn giản hóa mô hình nếu cần thiết.
.c
3. Phân tích mô hình; xác ñịnh các tính chất của nó.
ng
4. Quyết ñịnh các chỉ tiêu chất lượng của hệ.
co
5. Quyết ñịnh cấu trúc ñiều khiển.
an
th
6. Thiết kế bộ ðK thỏa mãn các chỉ tiêu CL ñặt ra, nếu không, giảm
ng
bớt chỉ tiêu hoặc tổng quát hóa cấu trúc bộ ðK.
o
7. Mô phỏng hệ thống ðK vừa nhận ñược, hoặc trên máy tính hoặc
du
trên ñối tượng thử nghiệm.
u
cu
8. Lặp lại bước 1 nếu cần thiết.
9. Chọn các phần cứng và phần mềm và thực hiện bộ ðK.
10.Chỉnh ñịnh trực tuyến (on-line) bộ ðK nếu cần thiết.
Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn
