Bài tập lý thuyết điều khiển tự động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (920.78 KB, 11 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
ĐỀ BÀI:
Cho sơ đồ:
𝑈𝑑𝑘
𝐼𝐶 (𝑠)
1⁄
𝑅𝑑
𝑇𝑒 s + 1
𝐾𝐶𝐿
𝑇𝐶𝐿 . s + 1
𝑅𝑑
𝑇𝑚 . 𝑠
1
𝐶𝑒
Y(s)
β
Các thông số: 𝜋-21
𝑃𝑑𝑚 =1.5kw
𝑈𝑑𝑚 =220v
𝑅𝛴 =2.06Ω
𝐿𝛴 =0.0464H
𝐼𝑑𝑚 =9A
𝑛𝑑𝑚 =3000v/p
𝐺𝐷 2=0.045Kg.𝑚2=0.0045N.𝑚2
Yêu cầu:
1. Xây dựng sơ đồ cấu trúc, tính toán thông số hệ thống
2. Tổng hợp hệ thống
3. Đánh giá, Thiết kế hệ thống điều khiển tự động
Phần Ι: Xây dựng mô hình cấu trúc và tính toán thông số
1.1 Xây dựng mô hình cấu trúc
Với 𝐼𝐶 =0, thêm khâu đồng bộ và bỏ qua suất điện động ta có sơ đồ cấu trúc:
𝑈𝑑𝑘
𝐾𝐶𝐿
𝑇𝐶𝐿 . s + 1
1⁄
𝑅𝑑
𝑇𝑒 s + 1
𝐼𝑑
β
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
1.2 Tính toán các thông số:
𝐶𝑒 =
𝐸𝑑
𝑇𝑒 =
𝐿𝑑
𝐶𝑚 =
𝑛
𝑅𝑑
30
𝜋
𝑇𝑚 =
=
=
𝑈𝑑𝑚 − 𝐼
𝑑𝑚. 𝑅∑
𝑛𝑑𝑚
𝐿∑
𝑅∑
= 0.067(𝑁. 𝑚⁄𝐴)
= 0.023s
𝐶𝑒 =0.64012 (𝑁. 𝑚⁄𝐴)
𝐺𝐷2 . 𝑅𝑑
375. 𝐶𝑒 𝐶𝑚
= 5.710−4 s
-Chọn mạch đồng bộ là mạch hình tia 3 pha ta có:
τ𝜎 = 𝑇𝐶𝐿 = 3,33ms = 3,33. 10−3s
Chọn 𝑈𝑑𝑘 = 10v
𝛽=
𝑈𝑑𝑘
𝐼𝑑
=
𝐾𝐶𝐿 =
𝑈𝑑
𝑈𝑑𝑘
=
220
10
= 22
10
9
Phần ΙΙ: Tổng hợp hệ thống
Đưa thêm khâu hiệu chỉnh 𝑅𝐼 vào hệ thống:
𝑈𝑑𝑘
1
𝛽
𝑅𝐼
𝛽
𝐾𝐶𝐿
𝑇𝐶𝐿 . s + 1
1⁄
𝑅𝑑
𝑇𝑒 s + 1
𝐼𝑑
Ta có:
W= 𝛽
𝐾𝐶𝐿
𝑅
𝑑
(𝑇𝐶𝐿 .s + 1)(𝑇𝑒s + 1)
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Như đã biết, theo tiêu chuẩn Môdul tối ưu ta phải tổng hợp hệ thống sao cho
bù được các khâu có hằng số thời gian lớn. Trong hệ chỉ còn lại khâu có hằng số
thời gian nhỏ và hàm truyền hệ kín phải thoả mãn điều kiện:
𝑊𝐾 (s) =
W𝐻 (s)
1 + 𝑊𝐻 (s)
𝑊𝐻 (p) =
=
1
2
1 + 2τ𝜎 s + 2τ2
σs
1
1
2 =
2τ𝜎 s + 2τ2
σs
2 τ𝜎 s ( 1 + τσ s )
Như vậy ta phải tìm khâu hiệu chỉnh 𝑅𝐼 sao cho:
𝛽
𝐾𝐶𝐿
𝑅𝑑
(𝑇𝐶𝐿 .s + 1) (𝑇𝑒 s + 1)
1
2τ𝜎s ( 1 + τσs )
. 𝑅𝐼 =
Với τ𝜎 = 𝑇𝐶𝐿 = 0.01s
𝛽
𝑅𝐼
(𝑇𝐶𝐿
=
𝐾𝐶𝐿
𝑅𝑑
. 𝑅𝐼 =
.s + 1) (𝑇𝑒 s+1)
𝑇𝑒
𝐾𝐶𝐿
2 𝑅 𝛽 τ𝐶𝐿
𝑑
1
2τ𝐶𝐿 s (1 + τCL s)
1
( 1 + 𝑇 .s )
𝑒
Thay số ta được:
𝑹𝑰 = 0.29(1 +
1
0.023.𝑠
)
Ta thấy rằng khâu hiệu chỉnh dòng điện là khâu PI
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Phần 𝚰𝚰𝚰 : Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống
3.1 Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống theo simulink
-Theo Môdul tối ưu ta có tiêu chuẩn chất lượng:
Độ quá điều chỉnh :< 4,3%
Sai số xác lập
: +−2%
Thời gian quá độ : < 8,4 τ𝜎=0.02797s
Thời gian đạt xác lập: < 4,7 τ𝜎= 0.0157s
Số dao động
: ≤2
Ta có sơ đồ hệ thống trên simulink:
Đồ thị Scope đầu ra:
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Đầu ra giống với dòng điện 𝐼𝑑𝑚 =9A nên các khâu thỏa mãn
-Đáp ứng đầu ra khi chưa hiệu chỉnh với:
𝑹𝑰 = 0.29(1 +
1
0.023.𝑠
)
+) Độ quá điều chỉnh
: 4.39% > 4.3%
+) Thời gian quá độ
: 0.028s
+)Thời gian đạt xác lập:0.0101s
Nhận xét: hệ thống chưa đạt yêu cầu
>> Hiệu chỉnh
-Đáp ứng đầu ra sau hiệu chỉnh với: 𝑹𝑰 = 0.34 +
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
12.48
𝑠
Page 5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
+) Độ quá điều chỉnh : 3.68% < 4.3%
+) Thời gian quá độ
: 0.0222s
+)Thời gian đạt xác lập:0.00907s
Nhận xét: hệ thống đạt yêu cầu
3.2 Đánh giá chất lượng, hiệu chỉnh hệ thống theo sisotool
Khi chưa hiệu chỉnh: 𝑅𝐼 =0.29.(1+
1
0.023.𝑠
)
>> g=tf(10.78,[7.66*10^-5 0.026 1])
>> c=0.29+tf(12.6,[1 0])
>> h=10/9;
>> sisotool
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Ta nhập thông số các khối C,G,H
-Ta có đáp ứng đầu ra khi chưa hiệu chỉnh:
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 7
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
+) Độ quá điều chỉnh: 4.52% > 4.3%
+)Thời gian quá độ:0.0275s
Nhận xét: Hệ thống chưa đạt yêu cầu
Hiệu chỉnh:
Chỉnh đồ thị:
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 8
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Khi chỉnh xong đồ thị, trên thẻ Compensator Editor được:
(1 + 0.027𝑠)
C = 𝑅𝐼 =12,6.
𝑠
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 9
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
-Đáp ứng đầu ra sau hiệu chỉnh:
+) Độ quá điều chỉnh: 4.06% < 4.3%
+)Thời gian quá độ: 0.0222s
Nhận xét: Hệ thống đạt yêu cầu
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
Page 10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
SVTH: NGUYỄN VĂN TRIỂN-D8CNTD2
GVHD: TS VÕ QUANG VINH
Page 11
