ứng dụng simulink mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Ứng dụng Simulink mô phỏng
và đánh giá chất lượng hệ thống
CBGD: Trần Thụy Uyên Phương
Sinh viên: Trương Đăng Khoa
Lớp 119110B
MSSV: 11911009
Tp HCM, Ngày 9 tháng 11 năm 2013
I. CHUẨN BỊ
II. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
II.1. KHẢO SÁT HỆ HỞ
SVTH: Trương Đăng Khoa – MSSV: 11911009
K=300: khoảng nhiệt độ cao nhất có thể điều khiển
Tt=12
T=210 //200
II.2. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ ON-OFF
a. Khảo sát quá trình quá độ của hệ thống
Output when on/ off: 1/ 0
Swich on/ off point: +1/-1
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600600
0
30
60
90
120
150150
MO HINH HE THONG DIEU KHIEN NHIET DO ON-OFF

Output when on/ off: 1/ 0
Swich on/ off point: +5/-5
P a g e 2 | 6
SVTH: Trương Đăng Khoa – MSSV: 11911009
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600600
0
30
60
90
120
150150
MO HINH HE THONG DIEU KHIEN NHIET DO ON-OFF
Output when on/ off: 1/ 0
Swich on/ off point: +10/-10
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600600
0
30
60
90
120
150150
MO HINH HE THONG DIEU KHIEN NHIET DO ON-OFF
Output when on/ off: 1/ 0
Swich on/ off point: +20/-20
P a g e 3 | 6
SVTH: Trương Đăng Khoa – MSSV: 11911009
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600600
0
30
60

90
120
150150
MO HINH HE THONG DIEU KHIEN NHIET DO ON-OFF
b. Sai số ngõ ra so với TH đặt & thời gian đóng ngắt tương ứng
Vùng trễ Denta e1 -Denta e2 Chu kì đóng ngắt (s)
+1/-1 4 -1 53
+5/-5 11 -7 98
+10/-10 19 -12 115
+20/-20 30 -21 170
c.
Output when on/ off: 1/ 0
Swich on/ off point: +5/-5
d. Để sai số ngõ ra sắp sỉ bằng 0 thì cần thu hẹp khoảng giá trị vùng trể, chu kì đóng ngắt
nhanh hơn.
Trong thực tế không thể thực hiện bộ điều khiển ON-OFF với khoảng giá trị vùng trể
hẹp, chu kì đóng ngắt nhanh, bởi vì gây ra hiện tượng có hại chattering (đảo trạng thái
liên tục)
P a g e 4 | 6
SVTH: Trương Đăng Khoa – MSSV: 11911009
II.3. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PID
a.
Từ các giá trị T, Tt, K đã tìm được ở II.1.
K = 300
Tt = 12
T = 210
Ta tính toán KP, KI, KD theo phương pháp Ziegler Nichols như sau:
KP = 1.2*(T/K.Tt) = 0.07
TN = 2Tt = 24

Tv = 0.5Tt = 6
KI = KP/TN = 0.0029
KD = KP*Tv = 0.42
b.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200200
MO HINH HE THONG DIEU KHIEN NHIET DO PID


Tin hieu dat vao
Tin hieu dap ung
Tin hieu ra tu bo dieu khien
c. Nhận xét tín hiệu ngõ ra ở 2 phương pháp điều khiển PID và ON-OFF
- Tín hiệu ngõ ra của phương pháp điều khiển PID cho chất lượng đầu ra tốt hơn, tiến dần
về giá trị đặt ban đầu, sai số khi ổn định sấp sĩ 0. Sai số ∆e
1
và -∆e
2
ban đầu lớn.
- Tín hiệu ngõ ra của phương pháp điều khiển ON-OFF cho chất lượng đầu ra dao động

quanh giá trị đặt, để tín hiệu ngõ ra đáp ứng tốt hơn thì cần thu hẹp khoảng giá trị vùng
trễ, nhưng giá trị vùng trễ chỉ thu hẹp đến một ngưỡng nhất định nào đó để hạn chế hiện
tượng chattering, vì thế yêu cầu chính xác (sai số ngõ ra sấp sĩ 0) là không thể.
III. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ, VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC
III.1. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ DỘNG CƠ DC
a. KI = KD = 0; StopTime = 10s
P a g e 5 | 6
SVTH: Trương Đăng Khoa – MSSV: 11911009
KP 1 10 20 50 100
POT 0.19% 1.13% 0.83% 0.66% 0.45%
exl 16.7 2 1 0.4 0.2
txl 0.7 0.75 0.8 0.8 0.79
Nhận xét:
- Khi tăng hệ số KP thì sai số xác lập exl sẽ giảm, thời gian quá độ txl thay đổi nhỏ nhưng
lại làm tăng tính dao động của đáp ứng (tức là tăng độ vọt lố POT).
b. KP = 2; KD = 0
KI 0.1 0.5 0.8 1 2
POT 0% 0% 0.35% 2.49% 12.63%
exl 0 0 0 0 0
txl 98 16 6.5 8 6
Nhận xét:
- Sai số xác lập exl luôn bằng 0
- Tăng KI thời gian quá độ txl sẽ giảm nhưng làm tăng độ vọt lố POT
c. KP = KI = 2
KD 0.1 0.2 0.5 1 2
POT 11.2% 10.58% 10.38% 16.34% 25.2%
exl 0 0 0 0 0
txl 5.8 5.6 5 7 12
Nhận xét:
- Sai số xác lập exl luôn bằng 0

- Tăng KD làm tăng độ vọt lố
d. Phối hợp cả 3 thành phần KP, KI, KD với giá trị lựa chọn thích hợp, ta có thể hiệu
chỉnh để hệ thống kín ổn định, sai số exl=0, thời gian quá độ và độ vọt lố đạt yêu cầu
mong muốn.
P a g e 6 | 6