Ebook Lý thuyết điều khiển tự động - Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên) - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THAØNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Nguyễn Thị Phương Hà (chủ biên) - Huỳnh Thái Hồng

LÝ THUYẾT

LÝ THUYẾT

LÝ THUYẾT

LÝ THUYẾT

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

(Tái bản lần thứ nhất)

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

3

MỤC LỤC

Lời nói đầu 7

Chương 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 9

1.1 Khái niệm điều khieån 9

1.2 Các nguyên tắc điều khiển 12
1.3 Phân loại điều khiển 15
1.4 Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển 20
1.5 Một số ví dụ về các phần tử và hệ thống tự động 22

Chương 2

MƠ TẢ TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN

TỤC 36

2.1 Khái niệm 36

2.2 Hàm truyền đạt và đại số sơ đồ khối 37

2.3 Sơ đồ dịng tín hiệu 60

2.4 Phương pháp không gian trạng thái 66

2.5 Tóm tắt 90

Phụ lục: Mơ tả hệ thống tự động dùng MATLAB 91
Chương 3

ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG 96
3.1 Khái niệm về đặc tính động học 96
3.2 Các khâu động học điển hình 102
3.3 Đặc tính động học của hệ thống tự động 116

3.4 Tóm tắt 121

Phụ lục: Khảo sát đặc tính động học của hệ thống dùng

MATLAB 122

Chương 4

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

4

4.1 Khái niệm về ổn định 124
4.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số 128
4.3 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số 134
4.4 Tiêu chuẩn ổn định tần số 146

Chương 5

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 156
5.1 Các tiêu chuẩn chất lượng 156

5.2 Sai số xác lập 158

5.3 Đáp ứng quá độ 160

5.4 Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ 165
5.5 Đánh giá chất lượng q trình q độ theo đặc tính

tần số của hệ thống 168

Chương 6

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC 172

6.1 Khái niệm 172

6.2 Ảnh hưởng của các bộ điều khiển đến chất lượng của

hệ thống 173

6.3 Thiết kế hệ thống dùng QĐNS 187
6.4 Thiết kế hệ thống dùng biểu đồ Bode 205
6.5 Thiết kế bộ điều khiển PID 214
6.6 Thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp trạng thái 219

Phụ lục: Thiết kế hệ thống dùng MATLAB 229

Chương 7

MƠ TẢ TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN RỜI RẠC 236
7.1 Hệ thống điều khiển rời rạc 236

7.2 Phép biến đổi Z 242

7.3 Mô tả hệ thống rời rạc bằng hàm truyền 249
7.4 Mơ tả hệ thống rời rạc bằng phương trình trạng thái 255

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

5

Chương 8

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

RỜI RẠC 276

A. Phân tích hệ thống điều khiển rời rạc 276
8.1 Điều kiện ổn định của hệ rời rạc 276

8.2 Tiêu chuẩn Routh - Hurwitz mở rộng 277

8.3 Tiêu chuẩn Jury 279

8.4 Quỹ đạo nghiệm số 280

8.5 Chất lượng hệ thống rời rạc 285
B. Thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc 293

8.6 Khái niệm 293

8.7 Hàm truyền của các khâu hiệu chỉnh rời rạc 294
8.8 Thiết kế hệ rời rạc dùng phương pháp QĐNS 297
8.9 Thiết kế dùng bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái 306
8.10 Thiết kế bộ điều khiển PID 311

Chương 9

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHI TUYẾN 314

9.1 Khái niệm 314

9.2 Phương pháp mặt phẳng pha 319
9.3 Phương pháp tuyến tính hóa gần đúng 324
9.4 Phương pháp tuyến tính hóa điều hịa 328
9.5 Phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn 339

9.6 Tiêu chuẩn Lyapunov 342

9.7 Tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối V. M. Popov 357

9.8 Tổng kết 365

Phuï luïc

A. Bảng biến đổi laplace và Z 368

B. Tóm tắt một vài tính chất và định lý của phép biến đổi z 369

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

6

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

370

C. HÀM MÔ TẢ CÁC KHÂU PHI TUYẾN ĐIỂN HÌNH

1. Khâu có vùng chết

sin

sin

N

D_{, x(t) Msin t}
M
M D
α + α
= −
π
α = = ω
>

2 2
1

2. Khâu bão hòa

sin

N= α + α

π

2 2

3. Khâu khe hở

sin cos

sin

N j

M
; A

A D
α α α
= − + −
π π π
α = − =
2

1 2
2 2
2 ₁

4. Rơle 3 vị trí có trễ

(cos cos )

( )

(sin sin )
sin
N
N
2
K
N

A D h
2K
-j

A(D h)

D M

; sin ; A

A M D h

= α + α
π +
α − α
π +
α = α = =
+
1 2
1 2
1
2
1

5. Khâu so sánh có trễ

Trigger Schmit khơng đảo

max

(cos sin )

sin
H
H
V
N j
AV
M M

, A

A D V

= α + α
π
α = = =
0
4
1

6. y x N M

y x

= 
⇒ ₌

π
= − 
2
2
8
3

7. y x ; N 3M2

4

= 3 =

45o x

-D
F(x)
0
-D
D
45o
0 x
F(x)
V_H
0
V_L

V_omax F(x)

Vi

x
-KN

D + h
D

-D 0

-D - h

KN _h

x
F(x)

F(x)

0 x

Y = -x2

Y = x2

-D 45o

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

371

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Thị Phương Hà, Điều khiển tự động, Nhà xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1996.

2. Nguyễn Thị Phương Hà, Bài tập Điều khiển tự động, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1996.

3. Benjamin C. Kuo, Automatic Control Systems, Prentice-Hall
Intermational Editions, Seventh Edition, 1995.

4. Stanley M. Shinners, Modem Control System Theory and
Design, New York, 1992.

5. John Van De Vegte, Feedback Control Systems,
Prentice-Hall, 1991.

6. Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering,
Prentice-Hall, 1990.

7. Charlex L. Phillips & H. Troy Nagle, Digital Control System
Analysis and Design, Prentice-Hall, 1992.

8. Leigh J. R., Applied Digital Control Theory, Design and
Implementation, London, 1984.

9. Karl J. Åström_{and Bj}ö_{rn Wittemmark,}_{Computer Controlled}

</div>

<!--links-->