Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển pot

Chương 6
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN
ThS. NGUYỄN XUÂN NGUYÊN
THIẾT KẾ = Bổ sung
Phần cứng
Phần mềm
→ Hệ thống
⇓
Nhằm mục đích
Vào
Thỏa mãn các yêu cầu
Ổn đònh
Đáp ứng quá độ
Sai số xác lập
I. KHÁI NIỆM
Cách phổ biến nhất là thêm bộ điều
khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở,
phương pháp này gọi là hiệu chỉnh nối tiếp.
Bộ điều khiển được sử dụng có thể là bộ
hiệu chỉnh sớm pha, trễ pha, sớm-trễ pha,
PD, PI, PID,…
I. KHÁI NIỆM
C(s)
G(s)
R(s)
Hệ thống trước khi hiệu chỉnh
Hệ thống sau khi hiệu chỉnh nối tiếp
I. KHÁI NIỆM
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
Hàm truyền

Biểu đồ Bode
1
1
1
+
=>
+
SF c
Ts
G(s) K ( )
Ts
α
α
1. Hiệu chỉnh sớm pha
()
1
1
1
1
20
−
⎧
=
⎪
⎪
−
⎪
⎛⎞
=
⎨

⎜⎟
+
⎝⎠
⎪
⎪
=
⎪
⎩
max
max
mc
T
sin
LlgK
ω
α
α
ϕ
α
α
⇒
NHẬN XÉT
-Do ϕ(ω) > 0 với mọi ω ⇒ Tín hiệu ra luôn
SỚM PHA hơn tín hiệu vào.
- Khâu hiệu chỉnh sớm pha mở rộng băng
thông của hệ thống.
⇒
#
Cải thiện đáp ứng quá độ
#

Nhạy với nhiễu tần số cao
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
2. Hiệu chỉnh trễ pha
Hàm truyền
1
1
1
+
=<
+
TF c
Ts
G(s) K ( )
Ts
α
α
Biểu đồ Bode
⇒
()
1
1
1
1
20
−
⎧
=
⎪
⎪
−

⎪
⎛⎞
=
⎨
⎜⎟
+
⎝⎠
⎪
⎪
=
⎪
⎩
min
min
mc
T
sin
LlgK
ω
α
α
ϕ
α
α
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
NHẬN XÉT
-Do ϕ(ω)< 0 với mọi ω ⇒ Tín hiệu ra luôn
TRỄ PHA hơn tín hiệu vào.
- Khâu hiệu chỉnh trễ pha thu hẹp băng
thông của hệ thống.

⇒
#
Giảm sai số xác lập
#
Chậm đáp ứng quá độ
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
3. Hiệu chỉnh sớm-trễ pha
Hàm truyền
11 22
12
11
11
=
⋅
+
+
=×
++
STF TF SF
c
G (s) G (s) G (s)
Ts Ts
K
Ts Ts
αα
12
11 22
11
11
<

>
⎧
⎪
⎪
⎨
⎪
<
⎪
⎩
,
TT
αα
αα
Với điều kiện:
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
Biểu đồ Bode
II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
NHẬN XÉT
- Khâu hiệu chỉnh sớm-trễ pha hạn chế băng
thông ở tần số trung bình, mở rộng băng
thông ở tần số thấp và tần số cao.
⇒
#
Giảm sai số xác lập
#
Cải thiện đáp ứng quá độ
Như vậy, khâu HCSTF kết hợp các ưu điểm
của khâu HCSF và khâu HCTF.
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK

4. Hiệu chỉnh PD
Hàm truyền
1
=
+
=+
PD P D
P
D
G(s) K Ks
K( Ts)
Với
=
D
D
P
K
T
K
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
Biểu đồ Bode
⇒
0
90
=
+∞
⎧
⎪
=
⎨

⎪
=
+∞
⎩
max
max
m
L
ω
ψ
⇒ Khâu PD có đặc điểm
của khâu HCSF
#
Cải thiện đáp ứng quá độ
#
Nhạy với nhiễu tần số cao
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
5. Hiệu chỉnh PI
Hàm truyền
1
=+
+
=
I
PI P
I
I
K
G(s) K
s

Ts
K
s
Với
=
P
I
I
K
T
K
Biểu đồ Bode
⇒
0
0
90
=
⎧
⎪
=−
⎨
⎪
=+∞
⎩
min
min
m
L
ω
ψ

⇒ Khâu PI có đặc điểm
của khâu HCTF
#
Giảm sai số xác lập
#
Chậm đáp ứng quá độ
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK
6. Hiệu chỉnh PID
Hàm truyền
11
=++
+
+
=
I
PID P D
ID
K
G(s)K Ks
s
(T s )(T s )
K
s
Với
>
I
D
TT
Biểu đồ Bode

⇒ Khâu PID có đặc điểm
của khâu HCSTF
#
Giảm sai số xác lập
#
Cải thiện đáp ứng quá độ
II. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BĐK