Bài giảng lý thuyết điều khiển tự động chương 1 nguyễn thành phúc

Môn học
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Giảng viên: Nguyễn Thành Phúc
Bộ môn Điều Khiển Tự Động
Khoa CôngNghệ Điện
Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM
Nội dung môn học
Chương 1: Phần tử và hệ thống điều khiển tự động
Chương 2: Mô tả toán học hệ thống điều khiển liên
tục
Chương 3: Đánh giá tính ổn định của hệ thống
Chương 4: Chất lượng của hệ thống điều khiển
Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục
•
Chương 6: Mô tả toán học hệ thống điều khiển rời
rạc
•
Chương 7: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển
rời rạc
•
Chương 8: Hệ thống điều khiển phi tuyến
Tài liệu tham khảo
Giáo trình: Lý thuyết điều khiển tự động Nguyễn Thị
Phương Hà- Huỳnh Thái Hoàng- Lương Văn Lăng NXB Đại
học Quốc Gia TPHCM
Bài tập: Bài tập điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà
NXB Đại học Quốc Gia TPHCM
Tham khảo thêm các tài liệu có các từ khóa: control, control
theory, control system, feedback control, Ví dụ như:
Automatic Control Systems , B. C. Kuo.
Modern Control Engineering , K. Otaga.

Modern Control System Theory and Design , S.M.
Shinners
Feedback Control Systems, J.V.De Vegte.
Chương 1
PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
Nội dung chương 1

Khái niệm điều khiển

Các nguyên tắc điều khiển

Phân loại điều khiển

Một số ví dụ về các hệ thống điều
Khái niệm
Thí dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định V =40km/h
1. Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ: thu thập thông tin
2. Bộ não điều khiển tăng tốc nếu V<40km/h, giảm tốc nếu V>40km/h
:xử lý thông tin
3. Tay giảm ga hoặc tăng ga: tác động lên hệ thống
Kết quả của quá trình điều khiển trên: xe chạy với tốc độ “gần” bằng
40km/h.
Định nghĩa:
Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác
động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định
trước

Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý
thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của
hệ thống “gần” với mục đích định trước. Điều

khiển tự động là quá trình mà không có sự tác động
của con người.
Thí dụ 2: Hệ thống bơm nước tự động
Khái niệm
1. Phao cảm nhận mực nước: thu thập thông tin
2. Tác động đĩng tiếp điểm: xử lý thông tin
3. Máy bơm hoạt động : tác động lên hệ thống
Kết quả của quá trình điều khiển trên: nước được
bơm “gần” bằng với mực nước định trước.
k
Khái niệm
Tai sao cần phải điều khiển tự động?
Đáp ứng của hệ thống không thỏa mãn yêu cầu, nên cần tăng độ chính
xác, tăng năng suất , tăng hiệu quả kinh tế
Các thành phần cơ bản của hệ thống
điều khiển
3 thành phần cơ bản: đối tượng, bộ điều khiển, cảm biến
Một số thí dụ về các hệ thống điều khiển
Ngõ vào R
Thiết bị điều khiển
Tín hiệu điều khiển
Giá trị mong muốn
Độ sai lệch
Đối tượng điều khiển
Tín hiệu hồi tiếp
Độ cao h
s
Ví dụ 1: Hệ điều khiển kín mực chất lỏng không đổi
Một thí dụ hệ thống điều khiển mực chất lỏng
Hình vẽ tham khảo từ giáo trình: Cơ sở tự động học, Lương văn Lăng, NXB Đại học Quốc Gia

Hệ thống điều khiển mực chất lỏng
•
Hệ thống điều khiển mực chất lỏng thường gặp trong các quá
trình công nghiệp chế biến thực phẩm, nước giải khát, các hệ
thống xử lý nước thải,
•
Điều khiển mực chất lỏng, điều khiển lưu lượng chất lỏng
•
Các loại cảm biến đo mực chất lỏng:
•
Cảm biến đo dịch chuyển: biến trở, encoder
•
Cảm biến áp suất
•
Cảm biến điện dung
Ví dụ 2: Hệ điều khiển hở nhiệt độ phòng
Ví dụ 3: Hệ điều khiển kín tốc độ động cơ DC
Hệ thống điều khiển động cơ thực tế
•
Động cơ: DC, AC
•
Cảm biến: biến trở, máy phát tốc, encoder
•
Bộ điều khiển: DC Driver, AC Driver (Inverter)
DC Motor
Encoder
DC Driver
Hệ thống ổn định nhiệt độä
Hệ thống điều khiển nhiệt độ theo chương trình
Một hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tế

Hệ thống điều khiển nhiệt độä
•
Nhiệt độ là đại lượng tham gia vào nhiều quá trình công nghệ:
sản xuất xi măng, gạch men, nhựa, cao su, hóa dầu, thực
phẩm,
•
Mục tiêu điều khiển thường là giữ cho nhiệt độ ổn định (điều
khiển ổn định hóa) hay điều khiển nhiệt độ thay đổi theo đặc
tính
thời gian định trước (điều khiển theo chương trình).
Nhà máy xi măng Nhà máy giấy
Hệ thống điều khiển động cơ
Động cơ (DC, AC) là thiết bị truyền động được sử dụng rất phổ
biến trong máy móc, dây chuyền sản suất.
Có 3 bài toán điều khiển thường gặp: điều khiển tốc độ, điều
khiển vị trí, điều khiển moment.
Hệ thống điều khiển định vị anten
•
Các ứng dụng của lý thuyết điều khiển
•
Áp dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực kỹ thuật
•
Hệthống sản xuất: nhà máy xi măng, nhà máy đường, nhà máy giấy,
nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát….
•
Quá trình công nghiệp: nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, tốc độ,…
•
Hệ cơ điện tử: robot di dộng, cánh tay máy, máy công cụ,…
•
Hệ thống thông tin: hệ thống phát thanh, truyền hình, tổng đài điện thoại

•
Hệ thống sản xuất và truyền tải năng lượng: nhà máy điện,…
•
Phương tiện giao thông: xe hơi, tàu hỏa, máy bay, tàu vũ trụ,…
•
Thiết bị quân sự: điều khiển rada ,tên lửa, pháo,…
•
Thiết bị đo lường: các máy vẽ,…
•
Thiết bị điện tử dân dụng: máy điều hòa, ti vi, tủ lạnh, máy giặt, máy
ảnh, nồi cơm điện,…
•
Thiết bị y tế