BÁO cáo THÍ NGHIỆM cơ sở điều KHIỂN tự ĐỘNG bài 1 KHẢO sát đặc TÍNH ĐỘNG học hệ THỐNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

------

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
GVHD: Lê Quang Thuần
Nhóm:
Sinh viên:
TPHCM, tháng 8 năm 2020


BÀI 1: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG
Ngày thực hiện thí nghiệm:4/6/2020
I.
1.

Kết quả thí nghiệm :
Đáp ứng tấn số của tốc độ động cơ DC:
Bảng 3. Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tần số của tốc độ động cơ DC
Lân chạy
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
Ac (dB)=20 log(
Ar

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 0.4 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 0.6 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 0.8 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 1 (rad/s)

● Hình ảnh mô phỏng tại tần số 2 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 4 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 6 (rad/s)

● Hình ảnh mô phỏng tại tần số 8 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 10 (rad/s)

2. Đáp ứng tần số của vị trí động cơ DC :
Bảng 4. Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tần số của vị trí động cơ DC
Lần

chạy
1
2
3
4

Tần số (rad/s)


5


6
7
8
9
10
● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 0.4 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 0.6 (rad/s)

● Hình ảnh mô phỏng tại tần số 0.8 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 1 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 2 (rad/s)

● Hình ảnh mô phỏng tại tần số 4 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 6 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 8 (rad/s)


● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 10 (rad/s)

● Hình ảnh mơ phỏng tại tần số 20 (rad/s)

3.
Khảo sát đáp ứng nấc tốc độ động cơ DC :
Bảng 5. Dữ liệu thí nghiệm cho đáp ứng tốc độ động cơ DC theo thời gian
với điện áp đầu vào khác nhau
Lân
chạy
1
2
3
4
5
Giá trị trung bình

●


Hình ảnh mơ phỏng tại lần chạy 1

● Hình ảnh mơ phỏng tại lần chạy 2

● Hình ảnh mơ phỏng tại lần chạy 3

● Hình ảnh mơ phỏng tại lần chạy 4

0.894

0.482


● Hình ảnh mơ phỏng tại lần chạy 5

II.Báo cáo, nhận xét kết quả thí nghiệm:
1. Từ bảng sơ liệu ở Bảng 3 va Bảng 4, vẽ biểu đồ đap ứng tân sơ tìm được (Bode

biên đơ va Bode pha) trong 2 trường hợp, xac định đô lợi DC và hằng sô thời gian
cua hệ thông trong 2 trường hợp 5.1 và 5.2 ?
- Đồ thị Bode biên độ trong trường hợp 5.1


- Đồ thị Bode pha trong trường hợp 5.1


- Đồ thị Bode biên độ trong trường hợp 5.2

- Đồ thị Bode pha trong trường hợp 5.2

Kết luận:
- Trường hợp 5.1:
Độ lợi DC K = 75.5, thời hằng τ = 0.5 vì ωn = 2 rad/s
Hàm truyền:

- Trường hợp 5.2:
Độ lợi DC K = 450, thời hằng τ = 0.5 vì ωn = 2 rad/s

Hàm truyền:


2. Đô dôc (dB/dec) trong biểu đồ biên đô xấp xỉ bằng bao nhiêu? Nó có

phù hợp với đơ dơc cua hệ thông bậc nhất đôi với trường hợp 5.1 và hệ
thông bậc hai đôi với trường hợp 5.2 hay không?
-

Trường hợp 5.1:

Độ dốc trong biểu đồ biên độ xấp xỉ -22dB/dec. Theo lý thuyết thì độ dốc
hệ thống bậc nhất là -20dB/dec nên có thể xem độ dốc trong thí nghiệm phù
hợp với lý thuyết. Cịn giá trị 20log(Ac/Ar) trước tần số gãy thay đổi không
nhiều.
- Trường hợp 5.2:
Độ dốc trước tần số gãy ωn=2 rad/s xấp xỉ -22dB/dec và sau tần số cắt là 38.5 dB/dec. Theo lý thuyết thì độ dốc khâu tích phân lý tưởng tại tần số gãy
ω=1 rad/s là -20dB/dec còn sau ωn = 2 là -40dB/dec nên có thể xem độ dốc
trong thí nghiệm phù hợp với lý thuyết.
3. Từ biểu đồ pha ở trường hợp 5.1, hãy xac định tân sô tại đó đap ứng hệ
thơng trễ pha so với tín hiệu đặt mơt góc 45o ? Giải thích về mơi liên hệ cua
tân sô này với hằng sô thời gian cua hệ thông?
Từ biểu đồ bode pha ở trường hợp 1, ta thấy tại = 1.3 thì tín hiệu ra trễ
pha 45o so với tín hiệu vào.
Theo lý thuyết thì tại tần số gãy ω = 2 chính là giá trị hằng số thời gian của
hệ thống và tín hiệu ra trễ pha 45 o so với tín hiệu vào. Nhưng trên đồ thị Bode
pha thì ta xác định được vị trí trễ pha 45o lại là 1.3 rad/s, điều này có thể do

sai số lúc làm thí nghiệm và sai số của thiết bị.
4. Dự đoan về đô lợi cua hệ thơng khi tín hiệu đặt có tân sơ rất cao? Đô

trễ pha đôi với tân sô này?
Theo lý thuyết, đối với hệ thống bậc nhất thì độ lợi |G(jω)| và góc pha
G(jω) có thể biểu diễn theo ω như sau:
và
Nên khi hàm truyền hệ thống không đổi, tăng tần số tín hiệu đặt vào lên
rất cao thì độ lợi hệ thống sẽ tiến về 0 và độ trễ pha tiến dần về -90o.
5. So sánh hằng sô thời gian va đô lợi DC trong 2 trường hợp 5.1 và 5.3 ?
Khi so sánh hai trường hợp 5.1 và 5.3 ta nhận thấy rằng giá trị hằng số
thời gian đo đạc được từ hai trường hợp gần như bằng nhau. Có chênh lệch
nhưng khơng đáng kể.
Về độ lợi DC thì ta cũng ghi nhận được giá trị K ở trường hợp 5.3 khác
với ở trường hợp 5.1 khi 2 giá trị chênh lệch khá lớn. Tại vì để xác định chính
xác được độ lợi K thì cần đo ở giá trị ω nhỏ để giảm sai số.


BÀI 3: KHẢO SÁT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ
Ngày thực hiện thí nghiệm:22/4/2021

I. Kết quả thí nghiệm:
4.Điều khiển tốc độ động cơ DC:
a. Khảo sát ảnh hưởng của tham số KP
B ảng 1
KP
Thời gian lên (s)
Thời gian xác lập (s)
Độ vọt lố(%)
Sai số xác lập (v/p)

● Hình ảnh mơ phỏng


KP = 0.02


KP = 0.05

KP = 0.1


KP = 0.5

KP=1


b.

Khảo sát ảnh hưởng của tham số KI
Bảng 3. Khao sát anh hưởng của tham số KI (KP = 0.02, KD = 0)
KI
Thời gian lên
(s)
Thời gian xác
lập (s)
Độ vọt lố (%)
Sai số xác lập
(v/p)

● Hình ảnh mơ phỏng

KI = 0.02


KI = 0.035

KI = 0.05


KI = 0.075

KI = 0.1


c. Khảo sát ảnh hưởng của thờờ̀i gian lấy mẫu T
Bảng 4. Khao sát anh hưởng của tham số T (KP = 0.02, KI = 0.1, KD = 0)
T
Thời gian lên
(s)
Thời gian xác
lập (s)
Độ vọt lố (%)
Sai số xác lập
(v/p)
●
Hình ảnh mô phỏng

T = 0.005

T = 0.01

T = 0.02