Báo Cáo Môn : Truyền Động Và Điều Khiển Máy - Đề Tài : Chuyên Đề Pid Control System

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ
MINH
KHOA: CƠ KHÍ
MƠN: TRÙN ĐỢNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC

Chuyên đề:

PID Control System


Hệ thống điều khiển PID gồm có:
•
•
•
•
•

5.1: Giới thiệu
5.2: Bộ điều khiển Servo
5.3 Cơng cụ điều khiển
5.4 Kiểm sốt vị trí
5.5 Phân tích các lỗi


5.1 Giới thiệu
 PID Control System: bộ điều khiển PID- được viết
tắt của chữ  Proportional Integral Derivative là
một cơ chế phản hồi vòng điều khiển (
bộ điều khiển) tổng quát được sử dụng rộng rãi
trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ

điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng
nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi.


5.1 Giới thiệu
• Trong CNC, mơ đun điều khiển trục cho các hệ
thống CNC của các máy cơng cụ có thể được
phân loại thành một kiến ​trúc ba tầng:


Lập trình
Tốc độ & Nguồn cấp dữ liệu

Lực bắt buộc

Vị trí chương trình

Điều khiển đưa vào

Sai số bù trừ

Vị trí

Di chuyển
Phép nội suy

Trục lệnh
Điều khiển servo

Kiểm sốt trục chính

Đi ra

Phản hồi
tốc độ

Đi ra

Kiến trúc hệ thống 3 tầng CNC

Thông tin vị trí


5.2 Bộ điều khiển Servo

 Bộ điều khiển servo có thể điều khiển tốc độ
trên một phạm vi rộng, từ tốc độ nhanh cho
gia công tốc độ cao (m / phút) đến tốc độ
chậm để gia cơng chính xác cao (mm / phút).


5.2 Bộ điều khiển Servo
 Bộ điều khiển PID sẽ tính tốn giá trị "sai số" là
hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và 
giá trị đặt mong muốn. 


5.2 Bộ điều khiển Servo
 Đây là một điều khiển vịng kín, nơi mà tốc độ
dịng và dữ liệu vị trí được theo dõi và đưa trở
lại bộ điều khiển.

 Bộ điều khiển tạo ra các lệnh để bù đắp cho
các lỗi giữa các giá trị lệnh và dữ liệu phản hồi.


5.3 Cơng cụ điều khiển
•  Mục đích của việc theo dõi kiểm sốt là để
giảm thiểu các lỗi vị trí của mỗi trục cựu ey
mà là độ lệch của vị trí hiện tại từ điểm tham
chiếu. 


5.3 Công cụ điều khiển
diem tham khao

Y

R

X

ey
dduong mong muon

E
dung dan thuc te

ex

P
E:lôi duong vien

ey, ex:loi truc

R: vi tri tham khao
P: vi tri thuc te


5.3 Cơng cụ điều khiển
• Sai số vị trí là khoảng cách tuyến tính giữa các
vị trí cơng cụ thực tế và điểm tham chiếu và
e = (ex
)2 +sử(ey
)2 các lỗi vị trí của
được biểu bằng
cách
dụng
mỗi trục.

(


5.4.1 PID điều khiển

r

ey

e

bo dieu khien pid

u

qua trinh

y


5.4.1 PID điều khiển
• Sau đây cho biết thêm chi tiết về các hành động
kiểm soát của mỗi thành phần trong một bộ điều
khiển PID:
•  Đầu tiên kiểm sốt P có nghĩa là kiểm sốt tỷ lệ
thuận với các lỗi hệ thống được nhân với một hằng
số P được gọi là tăng tỷ lệ để bù đắp cho các lỗi hệ
thống tăng tỷ lệ.


5.4.2 phương pháp Ziegler–Nichols
• Phương pháp Ziegler–Nichols là một phương
pháp điều chỉnh bộ điều khiển PID được phát
triển bởi John G. Ziegler và Nathaniel B. Nichols.
•   Ziegler và Nichols đã đề xuất hai phương pháp
thực nghiệm để thiết kế bộ điều khiển PID.


5.4.2 phương pháp Ziegler–Nichols
• Trong bài này, chúng ta chỉ quan tâm đến
phương pháp thiết kế dựa trên đáp ứng bước
vòng hở của đối tượng.

Hình 1: Mơ hình tổng qt của hệ thống điều
khiển

r

y (t): Tín hiệu tham khảo;

y(t): Đáp ứng của hệ
thống; u(t): Tín hiệu
điều khiển
e(t): Sai biệt giữa tín hiệu
tham khảo và đáp ứng của
thệ thống.


Đối tượng

y(t)
yM

u(t)

y(t)

0.632yM

yM
R
0.285yM

L

t
t1
t2

Hình 2: Nhận dạng đối tượng điều khiển


5.4.2 phương pháp Ziegler–Nichols
• Từ hai tham số này, bộ điều khiển PID được
xác lập được công thức:


5.4.3Điều khiển bộ nguồn cung cấp
• Tiến trình tìm kiếm giá trị tối ưu của bộ điều
khiển PID bằng giải thuật GA được mơ tả tóm
tắt trên lưu đồ Hình 3