BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐKTĐ

Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

BÁO CÁO BÀI THÍ NGHIỆM 1

I.

Thí nghiệm 1: Tìm hàm truyền tương đương của hệ thống


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Kết quả hàm truyền tương đương của hệ thống trên.

II.

Thí nghiệm 2: Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ bode

Khảo sát hệ thống phản hồi âm đơn vị có hàm truyền hở:

G(s)=
a. Với K=10, vẽ biểu đồ Bode biên độ và pha hệ thống trên trong khoảng

tần số (0.1,100)
Câu lệnh

Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

b. Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, độ dự trữ biên, tần số cắt pha,

độ dự trữ pha của hệ thống.
Câu lệnh


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Độ dự trữ biên Gm=24.8 dB
Độ dự trữ pha Pm=103 deg

Tần số cắt biên: 0.456 rad/s
Tấn số cắt pha: 4.64 rad/s


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn
c. Hệ thống trên có ổn định không ? Giải thích

- Hệ thống trên ổn định vì:
- Theo tiêu chuẩn bode: Nếu hệ thống hở có độ dự trữ biên GM > 0 và độ
dự trữ pha M > 0 thì hệ thống kín ổn định.
d. Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào hàm nấc đơn vị trong
khoảng thời gian t =0:10s để minh hoạ kết luận ở câu c
Câu lệch

e.

f. Với K=400, thực hiện lại các yêu cầu từ câu a đến d


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn
-

Biểu đồ Bode biên độ và pha hệ thống trên trong khoảng tần số (0.1,100)
Câu lệnh

-

Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, độ dự trữ biên, tần số cắt pha,
độ dự trữ pha của hệ thống.


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động

Nguyễn Anh Tuấn

Độ dự trữ biên Gm=-7.27 dB(at 4.65 rad/s)
Độ dự trữ pha Pm=-23.4 deg (at 6.73 rad/s)


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Tần số cắt biên: 6.7 rad/s
Tấn số cắt pha: 4.65 rad/s
-

Hệ thống trên có ổn định không ? Giải thích
Hệ thống trên không ổn định vì:

Theo tiêu chuẩn Bode: Nếu hệ thống hở có độ dự trữ biên GM > 0 và độ dự
trữ pha ɸM > 0 thì hệ thống kín ổn định, nhưng theo biểu đồ trên thì GM < 0 và
ɸM < 0.
-

Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào hàm nấc đơn vị trong
khoảng thời gian t =0:10s


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động

Nguyễn Anh Tuấn

Câu lệnh

III.

Thí nghiệm 3: Khảo sát hệ thống dùng nyquist

Khảo sát hệ thống phản hồi âm đơn vị có hàm truyền hở:

G(s)=
a. Với K=10, vẽ biểu đồ Nyquist của hệ thống

Câu lệnh


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

b. Dựa vào biểu đồ Nyquist, tìm độ dự trữ pha, độ dự trữ biên của hệ

thống.

Độ dự trữ biên Gm=24.8 dB(at 4.65 rad/s)
Độ dự trữ pha Pm=103 deg (at 0.455 rad/s)


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM

Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn
c. Hệ thống có ổn định không? Giải thích

-

Hệ thống trên ổn định vì:
Theo tiêu chuẩn Nyquist: đường cong nyquist của hệ hở không bao điểm
(-1,0j) (theo chiều âm – cùng chiều kim đồng hồ) nên hệ thống kín ổn
định.
Ta thấy kết quả tìm được hoàn toàn giống với kết quả ở phần TN2
d. Với K=400, thực hiện lại các yêu cầu từ a đến c.
Với K=400, vẽ biểu đồ Nyquist của hệ thống:

-

Dựa vào biểu đồ Nyquist, tìm độ dự trữ pha, độ dự trữ biên của hệ thống.

-


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Độ dự trữ biên Gm=-7.27 dB(at 4.65 rad/s)
Độ dự trữ pha Pm=-23.4 deg (at 6.73 rad/s)
IV.

Thí nghiệm 4: Khảo sát hệ thống dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm
số

Hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền hở:

G(s)=
a. Vẽ QĐNS của hệ thống. Dựa vào QĐNS, tìm Kgh của hệ thống, chỉ rõ giá
trị này trên QĐNS
Câu lệnh


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Từ QĐNS ta có Kgh = 427
b. Tìm K để hệ thống có tần số giao động tự nhiên ωn=4


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Tần số giao động tự nhiên ωn=4: Từ QĐNS ta có K=52 và K=3.98
c. Tìm K để hệ thống có hệ số tắt là 0.7

Hệ số tắt là 0.7: Từ QĐNS ta có K=20.1

d. Tìm K để hệ thống có độ vọt lố POT=25%


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Độ vọt lố POT=25%: Từ QĐNS ta có K=76.8
e. Tìm K đề hệ thống có thời gian xác lập (tiêu chuẩn 2%) txl=4s.

Thời gian xác lập txl=4s: Từ QĐNS ta có: K=165
V.

Đánh giá chất lượng của hệ thống

Thí nghiệm: Với hệ thống như hình IV:
a. Với giá trị K=Kgh tìm được ở trên vẽ đáp ứng ở trên của hệ thống với đầu vào,
hàm nấc đơn vị. Kiểm chứng ngõ ra của hệ thống đáp ứng ngõ ra có dao động
không.
K=Kgh = 427, đầu vào là hàm nấc đơn vị, vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Nhận xét: Hệ thống có giao động
b. Với giá trị K tìm được ở câu d phần III.4 vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống vòng

kín với đầu vào hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0-5s. Từ hình vẽ, tìm
độ vọt lố và sai số xác lập của hệ thống. Kiểm chứng lại hệ thống có độ vọt lố
có POT=25% không.

K = 76.8 đầu vào là hàm nấc đơn vị , vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trong
t=0-5s
Câu lệnh


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn

Dựa vào đáp ứng quá độ ta thấy:
+ Độ vọt lố POT=20.8%
+ Sai số xác lập của hệ thống, vì tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị nên:
Kp=== 1.28

+ Kiểm chứng lại hệ thống có độ vọt lố là 20.8% chứ không phải là 25% như ở
phần III.4d (QĐNS)
c. Với giá trị tìm được ở câu e hình phần III.4 vẽ đáp ứng quá độ hệ thống vòng
kín với hàm nấc đơn vị với t=0:5s. Từ hình vẽ tìm độ vọt lố và sai số xác lập.
Kiểm chứng lại hệ thống có txl=4s không
K = 165, đầu vào là hàm nấc đơn vị, đáp ứng quá độ của hệ thống t = 0-5s:


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động

Nguyễn Anh Tuấn

Dựa vào đáp ứng quá độ ta thấy:
+ Độ vọt lố POT: 43.5%
+ Sai số xác lập của hệ thống, vì tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị nên:
Kp=== 2.75

+ Thời gian xác lập (Settling time) :3.48 sec
d. Vẽ hai đáp ứng quá độ ở câu b, c trên cùng một hình vẽ. Chú thích hình vẽ đáp
ứng nào tương ứng với K đó.


Trường Đại học Công Nghiệp TP-HCM
Giáo Viên :
Môn học : Thực Hành Điều Khiển Tự Động
Nguyễn Anh Tuấn