Bộ điều khiển PID tuning cho điều khiển bình phả ứng

PID Tuner trong Simulink
PID Tuner cung cấp một phương pháp nhanh chóng và áp dụng rộng rãi
trong các bộ điều khiển PID cho hệ thống một vòng kín.Với phương pháp này ta
có thể dễ dàng thiết lập các thông số của bộ điều khiển PID để điều khiển đối
tượng nhằm đưa ra được đáp ứng mong muốn.
Công việc thiết kế bộ điều khiển với công cụ PID Tuner bao gồm các bước
sau:
- Mở chương trình PID Tuner. Phần mềm tự động tính toán một mô hình
tuyến tính từ mô hình Simulink và thiết kế một bộ điều khiển ban đầu.
- Điều chỉnh bộ điều khiển trong PID Tuner bằng cách điều chỉnh bằng
tay các thông số trong hai chế độ thiết kế là thời gian đáp ứng
(response) và chất lượng tạm thời (transient behavior).Từ đó chương
trình tính toán các thông số của bộ điều khiển PID để làm hệ thống ổn
định và đạt chất lượng mong muốn.
- Đưa ra các thông số của bộ điều khiển và thiết kế lại khối PID, sau đó
kiểm tra hiệu quả của nó trong Simulink.
Ta sẽ áp dụng các bước trên vào một đối tượng cụ thể để thấy rõ được
công dụng của công cụ PID Tuner này.
Lấy trực tiếp đối tượng van khí nén với hàm truyền là khâu quán tính bậc
nhất có trễ:


(

)
=
0.47
(56 + 1)( + 1)(4 + 1)

Mô phỏng cấu trúc hệ thống dùng bộ điều khiển PID điều khiển đối tượng
trong Simulink như hình dưới:

Đầu vào của hệ thố
ng
Thiết lập thông số

Ki=0.4, Kd=0. Đáp ứng
đ
Để chạy công cụ
PID Tuner, ta kích
khối ra.
ng
là tín hiệu bước nhảy từ
0 lên 1, step time = 1.

bất kỳ cho bộ điều khiển PID, ch
ẳ
đ
ầu ra của hệ thống sẽ là:
PID Tuner, ta kích
đúp vào khối PID để
m

0 lên 1, step time = 1.

ẳ
ng hạn Kp=20,

m
ở hộp thoại của
Hộp thoại PID
Tuner m

đầu ra của hệ thống, xây

tính toán củ
a PID Tuner s
đầu để đạt được sự cân b
ằ
Sau đó đưa ra được
đ
Tuner m
ở ra. Các phần mềm tự động nhận


dựng nên một mô hình tuyến tính
cho
a PID Tuner s
ẽ giúp tính ra các thông số của một b
ộ
ằ
ng hợp lý giữa hiệu suất và độ bền.
đ
ồ thị của đáp ứng:


dạng đầu vào và
cho
hệ thống. Các
ộ
điều khiển ban

- Đường màu đỏ

là
khối PID
- Đường
màu xanh
tính toán và lựa
ch
Click vào Show
paramenters
và các chỉ tiêu chất lượ
ng
Ta có thể xem được

ứng đầu ra với bộ thông
s
Điều chỉnh các
thông
thời gian đáp ứng của
vòng
bảng thống số để điều ch
ỉ
ta sẽ có được bộ điều khi
ể
Ví dụ như đáp ứng
sau

là
đồ thị đáp ứng đầu ra ứng với bộ
s
màu xanh
là đồ thị đáp ứng đầu ra ứng với bộ

s
ch
ọn tạm thời.
paramenters
để xem các thông số của b
ộ
ng
của hệ thống.

thời gian xác lập, độ quá điều chỉ
nh, đ
s
ố Kp, Ki, Kd trong bảng phía trên.
thông
số bộ điều khiển bằng
cách di chuy
vòng
kín đồng thời quan sát đồ thị
đáp
ỉ
nh chất lượng cho hệ thống. Khi đáp

ể
n PID gần chính xác nhất.
sau
là đạt yêu cầu:
s
ố hiện có trong
s
ố mà PID Tuner

ộ
điều khiển PID

nh, đ
ỉnh, …của đáp
cách di chuy
ển thanh trượt
đáp
ứng đầu ra và

ứng đạt yêu cầu
Ta thu được các
thông
Cuối cùng thử nghi
ệ
phỏng Simulink bằng
cách
được cài đặt cho khố
i PID trong Simulink.
thông
số cho bộ điều khiển PID như sau:
ệ
m bộ điều khiển trên mô
hình phi tuy
cách
nhấ
n Update Block trong PID Tuner, các
i PID trong Simulink.

hình phi tuy
ến trong mô
n Update Block trong PID Tuner, các
thông số sẽ
Chạy mô phỏng và kiểm
tra
tra
lại đáp ứng đầu ra có đạt được yêu
c

c
ầu mong muốn: