BÁO cáo NHẬP môn NGÀNH điện tìm HIỂU về hệ THỐNG điều KHIỂN tự ĐỘNG và NGHIÊN cứu về hệ THỐNG đèn GIAO THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
VÀ NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG
ĐÈN GIAO THÔNG


NHĨM 2 (3 thành viên)
Trần Hải Anh , Hồng Đức Quân , Nguyễn Lê Hồng Khanh
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà
Bộ môn :

Điều khiển tự động

Viện :

Điện


 

PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CỦA HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
 I ,Các khái niệm cơ bản
 Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng của đời sống xã hội, của nền kinh tế
quốc dân, của khoa học kĩ thuật, của thời đại công nghiệp,... Bất cứ ở vị trí
nào bất cứ làm một cơng việc gì mỗi người trong chúng ta đề tiếp cận với
điều khiển. Nó là khâu quan trọng cuối cùng quyết định sự thành bại trong
mọi hoạt động của chúng ta. Ngồi những kiến thức cơ bản về chun mơn
của mình, ta cần phải trang bị một số kiến thức cơ bản về điều khiển tự

động.


Điều khiển: Điều khiển là q trình thu thập thơng tin, xử lý thông tin và
tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước.

Điều khiển học: Một bộ môn khoa học nghiên cứu nguyên tắc xây dựng các
hệ điều khiển.

Điều khiển tự động: Quá trình điều khiển hoặc điều chỉnh được thực hiện
mà khơng có sự tham gia trực tiếp của con người.
Hệ thống điều khiển: Tập hợp tất cả các thiết bị mà nhờ đó q trình điều
khiển được thực hiện.

Hệ thống điều khiển tự động (điều chỉnh tự động): Tập hợp tất cả các thiết
bị kỹ thuật, đảm bảo điều khiển hoặc điều chỉnh tự động một q trình
nào đó (đôi khi gọi tắt là hệ thống tự động – HTTĐ) mà không
cần sự tác động của con người.


*Tại sao cần phải điều khiển:
- Vì con người khơng thỏa mãn với đáp ứng của hệ thống.
 

*Ý nghĩa của điều khiển tự động:
- Đáp ứng của hệ thống không thõa mãn u cầu cơng nghệ
- Tăng độ chính xác
- Tăng năng suất
- Tăng hiệu quả kinh tế

II ,Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển tự động
1. Điều khiển kinh điển : Mơ tả tốn học dùng để phân tích và thiết kế hệ thống là hàm
truyền.
2. Điều khiển hiện đại : Mơ tả tốn học dùng để phân tích và thiết kế hệ thống là phương trình
trạng thái.
3.Điều khiển thơng minh: Ngun tắc khơng cần dùng mơ hình tốn học để thiết kế hệ thống.


III ,Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển tự động
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG :
- ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN
- BỘ ĐIỀU KHIỂN
- CẢM BIẾN
- THIẾT BỊ CHẤP HÀNH


IV ,SƠ ĐỒ CHUNG

Trong đó:
u(t) tín hiệu vào ;
e(t) Sai lệch điều khiển ;
x(t) Tín hiệu điều khiển ;
y(t) Tín hiệu ra ; c(t)
z(t) Tín hiệu phản hồi (hồi tiếp)


V ,Đối tượng điều khiển
Định nghĩa: Đối tượng điều khiển là các đối tượng quan tâm điều khiển.

VI ,Bộ điều khiển
Định nghĩa: Bộ điều khiển là thiết bị giám sát và tác động vào các điều kiện
làm việc của một hệ thống cho trước


VII , Cảm biến
 Vai trị: Cảm biến có vai trị quan trọng trong các bài tốn điều khiển q trình nói
riêng và trong các hệ thống điều khiển tự động nói chung.
 - Là thiết bị có khả năng cảm nhận các tín hiệu điều khiển vào, ra.
 - Có vai trị đo đạc các giá trị
.
 - Giới hạn cảm nhận với đại lượng vật lý cần đo
.
 Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý, hóa
học hay sinh học của mơi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để
thu thập thơng tin về trạng thái hay q trình đó.


 Các nhóm cảm biến:
- Cảm biến vật lý
-Cảm biến hóa học
-Cảm biến sinh học

 Các loại: Cảm biến tốc độ






Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến mức chất lỏng
Cảm biến áp suất
Biến áp xoay
Con quay


 

VIII Thiết bị chấp hành
- Định nghĩa: Thiết bị chấp  hành  là bộ phận máy móc,  thiết  bị có khả
năng thực hiện  một cơng  việc  nào đó dưới tác động của tín hiệu điều
khiển (có thể bằng cơ hoặc bằng tín hiệu điện tử) phát ra từ thiết bị
điều khiển.
- Thiết bị chấp  hành  được vận hành bởi một nguồn năng lượng, điển
hình là dịng điện, áp lực thủy lực, hoặc áp lực khí nén, và chuyển
năng lượng đó thành chuyển động.


IX ,Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống trong
lý thuyết điều khiển cổ điển gồm có

- phương pháp Nyquist,
- Phương pháp Bode
- phương pháp quỹ đạo nghiệm số


 

X ,Các nguyên tắc điều khiển cơ bản
1.Nguyên tắc thông tin phản hồi
Muốn hệ thống điều khiển có chất lượng cao thì bắt buộc phải có phải
hồi thơng tin, tức phải có đo lường các tín hiệu từ đối tượng điều khiển.
- Điều khiển san bằng sai lệch
- Điều khiển theo bù nhiễu
- Nguyên tắc điều khiển hỗn hợp (theo sai lệch và bù nhiễu)

2.Nguyên tắc đa dạng tương xứng
Muốn q trình điều khiển có chất lượng thì sự đa dạng của bộ điều
khiển phải tương xứng với sự đa dạng của đối tượng. Tính đa dạng của
bộ điều khiển thể hiện ở khả năng thu thập thông tin, lưu trữ thơng tin,
truyền tin, phân tích xử lý, chọn quyết định,...


3.Nguyên tắc bổ sung ngoài

ghĩa: Khi thiết kế hệ thống tự động, muốn hệ thống có có
chất lượng cao thì không thể bỏ qua nhiễu

4.Nguyên tắc dự trữ 3 luôn coi thơng tin chưa đầy đủ phải đề phịng các bất
trắc xảy ra và khơng được dùng tồn bộ lực lượng trong điều kiện bình thường.

5.Ngun tắc phân cấp có thể chia làm 3 cấp:
- Cấp thực thi: điều khiển thiết bị, đọc tín hiệu từ cảm biến.
- Cấp phối hợp
- Cấp tổ chức và quản lý

6.Nguyên tắc cân bằng nội Mỗi hệ thống cần xây dựng cơ chế cân
bằng nội để có khả năng tự giải quyết những biến động xảy ra.

PHẦN II : NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG
ĐÈN GIAO THƠNG
Đèn giao thơng cịn được gọi tên khác là đèn tín hiệu giao thơng là một thiết bị
được dùng để điều khiển giao thông ở những dao động có phương tiện lưu
lưu thơng lớn thường là ngã ba ngã tư. đèn tín hiệu có thể hoạt động tự
động hai cảnh sát giao thông điều khiển.


Trước tình hình phương tiện tham gia giao thơng ơng ngày càng gia tăng
không ngừng và hệ thống giao thông ngày càng phức tạp như vậy hệ thống
điều khiển giao thông cần đảm bảo những yêu cầu sau :
● Đảm bảo trong q trình hoạt động một cách chính xác và liên tục
● Độ tin cậy cao
● Đảm bảo làm việc ổn định lâu dài
●
●
đường phố tắc khi ko có hệ
●
thống đèn giao thông


Sơ đồ đèn giao thông tại 1 ngã tư mẫu
Trên 2 hướng đi có tổng cộng 20 đèn (tương ứng 20 đầu ra),
nhưng vì tính tương đồng trong q trình hoạt động nên ta chia
thành 2 nhóm đèn gồm 10 đèn (10 đầu ra) như sau:
-Nhóm 1: -Hướng đi 1: Đèn đỏ, Đèn xanh cho người đi bộ
-Hướng đi 2: Đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ cho
người đi bộ

-Nhóm 2: -Hướng đi 1: Đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ cho
người đi bộ
-Hướng đi 2: Đèn đỏ, đèn xanh cho người đi bộ
-Ngun lí hoạt động:
- Mỗi nhóm đèn gồm các đèn sáng trong khoảng thời gian
gần giống nhau, khi bật công tắc I1, I2 và I3, tuỳ vào thời gian
thực trong ngày mà các bộ đếm ngày giờ trong tuần sẽ lựa chọn
mạch điện để điều khiển hệ thống đèn giao thơng
- Khi đèn đỏ ở nhóm 1 hoặc 2 sáng sẽ reset lại hệ thống ở
nhóm cịn lại, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và liên
tục.


Chế độ bình thường


Chế độ ưu tiên 1 làn đường

Chế độ ưu tiên 1 làn đường

Chế độ ban đêm


Hình ảnh LOGO minh họa


THANK YOU !