kỹ thuật điều khiển tự động

NHÓM 4
Nguyễn Phan Bình Minh
Vũ Văn Nội
Huỳnh Văn Lưu

Nguyễn Bảo Quang
Lê Khắc Sơn
Bùi Đức Thành


NỘI DUNG:
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA
ĐIỀU KHIỂN HỌC KỸ THUẬT
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG 3: ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC &
ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ
ĐỘNG
CHƯƠNG 4: CÁC BÀI TOÁN ỨNG DỤNG


CHƯƠNG 1:
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
VỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG


1.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển
tự động:
Mỗi hệ thống đều có tác động vào và đáp
ứng ra hay gọi là tín hiệu vào và tín hiệu
ra.

Các tác động vào

Các đáp ứng của hệ

Hệ thống

u(s)
Tín hiệu vào

y(s)
Tín hiệu ra

Hình 1: Sơ đồ chức năng của hệ


Kết Luận: hệ thống điều khiển tự động là
tập hợp các phần vật lí có mối liên quan và
tác động qua lại lẫn nhau, để chi huy, hiệu
chỉnh bản thân hoặc điều khiển hệ thống
khác


1.2. Các phần tử cơ bản của hệ thống
điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động có 3 phần tử
cơ bản:

 Thiết bị điều khiển(Controller)
 Đối tượng điều khiển(Object)
 Thiết bị đo lường(Measurring Device)

u

+
_

e

C

x

O

y

f
M

Hình 2: Sơ đồ khối các bộ phận của hệ ĐKTĐ
Trong đó:
u – tín hiệu vào. y – tín hiệu ra. e– tín hiệu so sánh.
x – tín hiệu tác động vào đối tượng điều khiển
f – tín hiệu phản hồi


1.3. Các loại hệ thống điều khiển tự động
Phân loại:
1. Hệ thống hở:

Là hệ thống mà các tín hiệu vào và ra có
tính chất độc lập với nhau
u

G

y


Phân loại:
2. Hệ thống kín:
Là hệ thống mà các tín hiệu vào và ra phụ
thuộc vào nhau thông qua bộ phận phản
hồi
u

+
_

E

G

F
H

y


3. Ngoài hình thức phân loại như trên người

ta còn phân thành một số hệ thống khác:
 Hệ thống điều khiển tuyến tính
 Hệ thống điều khiển phi tuyến
 Hệ thống điều khiển liên tục
 Hệ thống điều khiển số


1.4. Các nguyên tắc điều khiển cơ bản
Gồm 3 nguyên tắc:
 Điều khiển sai lệch: thực hiện so sánh, san
bằng giá trị đáp ứng ra và giá trị tín hiệu
vào, nguyên tắc này dùng khi có mạch
phản hồi
u

+
_

E

C

O

F
M

y

 Điều khiển theo phương pháp bù nhiễu: sử
dụng các thiết bị bù trừ nhiễu để giảm ảnh
hưởng của nhiễu xạ đến đáp ứng của hệ
f

K

u + +

+
C

O

y


 Điều khiển phối hợp: là kết hợp giữa điều
khiển sai lệch và bù nhiễu, hệ thống điều
khiển theo nguyên tắc này được ứng dụng
rộng rãi
f

K
+
u +
_

E

+
C

O

F
M

y


1.5. Phương pháp mô tả hệ thống điều
khiển

Có 3 phương pháp:
 Mô hình toán
 Dùng sơ đồ khối hoặc Graphe tín hiệu

 Phương pháp biến trạng thái


Hiện nay trong điều khiển khi các
hệ thống khác nhau có cùng một dạng
mô hình toán có thể dùng chung một mô
hình để nghiên cứu. Mô hình được dựng
bằng các yếu tố có đặc trưng toán học
giống như ở hệ thống thực thì các trạng
thái của mô hình cũng giống nhau như ở
hệ thực, các mô hình được thay thế như
trên được gọi là mô hình hóa tương tự

1.6. Các thiết bị thường dùng trong các
hệ thống điều khiển cơ khí

 Điều khiển vị trí
 Điều khiển tốc độ
 Điều khiển theo tải trọng
Ngoài ra còn có điều khiển nhiệt độ, lưu
lượng chất lỏng….


CHƯƠNG 2:
CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ TẢ
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN


Có 3 phương pháp:
 Sơ đồ khối
 Graphe tín hiệu
 Hệ phương trình vi phân tuyến tính


2.1. Sơ đồ khối

Là phương pháp mô tả hệ thống điều
khiển tự động bằng đồ họa biểu diễn các
mối quan hệ đặc trưng giữa các phần tử.
u

+
_

E

G

F
H

y


2.2. Graphe tín hiệu

Tương tự sơ đồ khối, Graphe tín hiệu thể
hiện sự truyền tín hiệu trong điều khiển tự
động bằng sơ đồ.
Graphe là một sơ đồ gồm các nhánh và
nút, mỗi nút được biểu diễn bằng một điểm
và ghi tên một đại lượng nào đó trong hệ
thống điều khiển.


Graphe tín hiệu
X1

E

G1

X2

G2
G24
X1

G12

G23
G32

G34

X4


2.3. Hệ phương trình vi phân tuyến tính
K

f

M
r(t)

y

2

d y

dy
M 2 f
 ky(t )  r (t )
dt
dt

Hình 2.1: Mô hình vật lý của khối lượng chuyển động


2.3. Hệ phương trình vi phân tuyến tính
I(t)

R

L

C

+ y(t)
_

t

v(t )
dv(t ) 1
C
  v(t ).dt  I (t )
R
dt
L0

Hình 2.1: Mô hình vật lý của mạch điện


2.4. Đại số sơ đồ khối

Các nguyên tắc biến đổi sơ đồ khối:
1. Rút gọn các khối nối tiếp
u

G1

G2

G3

E
u

G1.G2.G3

y

y


2. Rút gọn các khối song song
G1
u

G2

y
_

G3
u

G1 + G2 - G3

y