Thuyết trình kỹ thuật điều khiển tự động

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG
BIÊN SOẠN: NHÓM 06

THÀNH VIÊN:
1.Hoàng Hữu Vỹ
3.Trần Bình Trọng
5.Trịnh Quang Trung


KHÁI QUÁT NỘI DUNG:

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Chương 2:PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ HỆ
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Chương 3: ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Chương 4:

MỘT SỐ HỆ
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG


Chương 1:

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I

BỘ ĐIỀU
KHIỂN

Đ/
CƠ

n0

HỘP
GIẢM
TỐC

MÔ MEN

E

-F

TỐ
C
KẾ

n

U

 Hệ không có phản hồi thì không có tin hiệu –F
 Hệ có phản hồi là hệ có tín hiệu -F phản hồi về
bộ so sánh U

1.

Hàm truyền (laplace).
Hàm truyền =

 

 Với sơ đồ trên ta có các hàm truyền:

n( s )
G1 ( s ) =
n0 ( s)

- Hàm truyền của hộp giảm tốc + tải

n0 ( s)
G2 ( s ) =
I (s)

-Hàm truyền của động cơ

I ( s)
G3 ( s ) =
E ( s)

- Hàm truyền của bộ điều khiển


 Ta có sơ đồ.

E(s)

E(s)

I(s)

G3 ( s)

G3 ( s )
E(s)

G2 ( S )
I(s)

n0 ( s )

G1 ( s ).G2 ( s)

G1 ( s).G2 ( s).G3 ( s )
E(s)

G1 ( S )

G ( s)
Gọi là đại số sơ đồ khối

n(s)

n(s)

n(s)

n(s)


 Các bộ phận cơ bản của hệ kín :
U

E

Thiết bị điều khiển

I

n

Thiết bị chấp hành

F
Cảm biến

 Vẽ dưới dạng hàm truyền:
U(s)

E(s)
-

G3 ( s )

F(s)

H (s)

I(s)

G12 ( s)

n(s)


CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ HỆ ĐKTĐ
Có 3 phương pháp:

+Sơ đồ khối.
+Graphe tín hiệu.
+Phương pháp biến trạng thái.

Bổ trợ:
=> LAPLACE:

F(s)=L.{f(t)}
=

f(t): Hàm góc,thực,liên tục
theo thời gian.
F(s): Ảnh laplace của hàm
góc


Bảng biến đổi qua lại F(s)              f(t)

Hàm gốc

Ảnh laplace

x(t)
x(t)

x(s)
x(s)
s.x(s)
s.x(s)

⇒ HÀM TRUYỀN LÀ GÌ?

Ta có một ví dụ như sau::


Ở ví dụ trên:
+ Gỗ thô = Đầu vào nguyên liệu <=> Tín hiệu vào
+ Chiếc máy nghiền = Máy gia công <=> Hàm truyền
+ Bột gỗ tinh = Sản phẩm đầu ra <=> Tín hiệu ra


Phương pháp mô tả:
I/ Sơ đồ khối và đại số sơ đồ khối.

Các ký hiệu sơ đồ khối.
U(s)

G(s)

x(s)

X(s)

ĐIỂM TỤ

+

U(s)

E(s)

Mô tả:
E(s)=U(s)+X(s)-F(s)

- F(s)
ĐIỂM TÁN

E(s)

X(s)

F(s)

Mô tả:
E(s) = X(s) = F(s)


 Nguyên tắc biến đổi sơ đồ khối.

1. Rút gọn khối nối tiếp .
2. Rút gọn khối song song.
3. Di chuyển điểm tụ ,tán về các vị trí cần thiết
4. Rút gọn hệ phản hồi.
5. Trình tự trên thực hiện từ vòng trong ra vòng ngoài
1. Rút gọn khối nối tiếp.
E(S)

G3 ( s)

E(S)

I(S)

G2 ( S )

n0 ( s )

G1 ( S ).G2 ( S ).G3 ( S )

G1 ( S )

n(s)

n(s)


2. Rút gọn khối song song.
G1 ( S )

X1(s)
U(s)

X2(s)

G2 ( S )

Y(s)

-

X3(s)

G3 ( s)

U(s)

G1 ( S )

+

G2 ( S )

-

G3 ( s)

Y(s)

2.1 Di chuyển điểm tụ.
 Di chuyển điểm tụ sang phải một khối
E(s)
-

U(s)

Y(s)

G(S)

F(s)

Y(s)

G(S)
G(s)

U(s)

F(s)


 Di chuyển điểm tụ sang trái một khối
U(s)

G(S)

E(s)

Y(s)
-

U(s)

G(S)

1/G(s)

-

F(s)

F(s)

Y(s)


3. Di chuyển điểm tán
 Di chuyển điểm tán sang phải một khối
U(s)

G(S)

Y(s)

F(s)

U(s)

G(S)

F(s)
1/G(S)

Y(s)


 Di chuyển điểm tán sang trái một khối
U(s)

Y(s)

G(S)

F(s)

U(s)

G(S)
G(
S)
F(s)

Y(s)


4. Rút gọn hệ chính tắc (hệ phản hồi)
U(s)
E(S)

Y(s)
G(S)
-

F(s)

U(s)

H(S)
Y(s)

Nếu H(s)=1 thì gọi là hệ phản hồi đơn vị
U(s)

Y(s)


II/ Mô hình vật lý,mô hình toán,sơ đồ khối và
hàm truyền của một hệ cơ cấu
1. Gợi ý các bước giải bài toán.
Bước 1: Từ mô hình vật lý ta viết phương
trình tính toán.
Bước 2: Biến đổi phương trình vi phân thành
phương trình laplace(bảng 2.1)
Bước 3 : Vẽ sơ đồ khối và rút gọn sơ đồ khối
để tìm hàm truyền.
Bước 4: Từ hàm truyền ta tìm được :
+Tần số dao động riêng của động cơ.
+ Hệ số tắt dần .

+Phương

2. Ví dụ

x
f

m

trình vi phân lưu lượng.

Q=+c.+�.P

+Phương trình quán tính.

A.P=+f.

A

c

�

Biến đổi laplace:
Q(s)=A.S.x(s)+ (c.s+ �).P(s)
A.P(s)=(m.+ f.s).x(s)
Sơ đồ khối:

Q(s)

x(s)

A.S


Sau khi biến đổi sơ đồ khối:
Q(s)

X(s)

Ta tìm dược hàm truyền:

=. =


Với:      là tần số riêng

 
𝞷=         là hệ số tắt dần


2.4. Phương Pháp Biến Trạng Thái


= A.X + B.U



Y = C.X + D.U



Trong đó:
Y : Tín hiệu ra.
U: Tín hiệu vào.
X: Các tín hiệu vào.
A,B,C,D : Các ma trận.

=> Hệ số của phương trình trạng thái.


Sơ đồ trạng thái.

D
U(t)

(t)

B

X(t)

+

A

+

C

Y(t)


Thiết lập phương trình trạng thái.


Vd:
+ + + (t) = b0U(t)

U(t)

Hệ

Y()


Đặt biến trạng thái.


X1 = y(t)



X2 =



X3 =



=

(t) +U(t)