Tải bản đầy đủ (.ppt) (41 trang)

tài liệu trang web lớp đ5h13b đại học điện lực

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (178.5 KB, 41 trang )

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

<b>BÀI GIẢNG</b>


<b>LÝ THIẾT</b>


<b>ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG</b>



<i>Thạc si</i> VÕ THANH VIỆT


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

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC


6.1 Khái niệm


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


6.3 Thiết kế hệ thống dùng quỷ đạo nghiệm số
6.4 Thiết kế hệ thống dùng biểu đồ Bode


6.5 Thiết kế bộ điều khiển PID


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

6.1 KHÁI NIỆM


Thiết kế là toàn bộ quá trình bổ sung các thiết bị phần cứng
cũng như thuật toán phần mềm vào hệ cho trước để được hệ
mới thỏa mãn yêu cầu về tính ổn định, độ chính xác, đáp ứng
quá độ…


Có nhiều cách bổ sung bộ điều khiển vào hệ thống cho trước,
ta có thể xét hai cách sau:


<i><b>Cách 1: </b></i>



Thêm bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở, phương
pháp này gọi là hiệu chỉnh nối tiếp.


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

6.1 KHÁI NIỆM


Để thiết kế hệ thống hiệu chỉnh nối tiếp chúng ta có thể sử
dụng phương pháp QĐNSnhay phương pháp biểu đồ Bode.
Ngoài ra một phương pháp cũng thường được sử dụng là thiết
kế theo đặc tính quá độ chuẩn


G<sub>c</sub>(s)
R(s)


G(s) C(s)


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

6.1 KHÁI NIỆM


Điều khiển theo phương pháp trạng thái, theo phương pháp
này tất cả các trạng thái của hệ thống được phản hồi trở về ngõ
vào và tín hiệu điều khiển có dạng u(t) = r(t) – K.x(t)


<i><b>Cách 2: </b></i>


Tùy theo các tính véc tơ hồi tiếp trạng thái K mà ta có phương
pháp điều khiển phân bố cực, điều khiển tối ưu LQR…


r(t)


D c(t)



K


)
(
)


(
)


(<i>t</i> <i>Ax</i> <i>t</i> <i>Bu</i> <i>t</i>


<i>x</i>  


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

6.1 KHÁI NIỆM


Quá trình thiết kế hệ thống là quá trình đòi hỏi tính sáng tạo do
trong khi thiết kế thường có nhiều thông số để chọn lựa.


Người thiết kế phải hiểu được ảnh hưởng của các khâu hiệu
chỉnh đến chất lượng của hệ thống và bản chất của từng
phương pháp thiết kế thì mới có thể thiết kế được hệ thống có
chất lượng tốt.


Do đó các phương pháp thiết kế trình bày trong chương này
chỉ mang tính gợi ý, đó là những cách thường được sử dụng
chứ không phải là phương pháp bắt buộc phải tuân theo.


Việc áp dụng một cách máy móc thường không đạt được kết
quả mong muốn trong thực tế.



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

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


Trong mục này chung ta khảo sát ảnh hưởng của việc thêm cực
và zero vào hệ thống bằng cách dựa vào quỷ đạo nghiệm số.
Ta thấy:


- Khi thêm một cực có phần thực âm vào hàm truyền hệ hở thì
QĐNS của hệ kín có xu hướng tiến gần về phía trục ảo, hệ
thống sẽ kém ổn định hơn, độ dự trữ biên và độ dự trữ pha


6.2.1 Ảnh hưởng của cực và zero


Ims
Res
Ims


Res
Ims


</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.1 Ảnh hưởng của cực và zero


- Khi thêm một zero có phần thực âm vào hảm truyền hệ hở thì
QĐNS của hệ kín có xu hướng tiến xa trục ảo, do đó hệ thống
sẽ ổn định hơn, độn dự trữ biên và độ dự trữ pha tăng, độ vọt
lố giảm.



Ims
Res


</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>1- Hiệu chỉnh sớm pha</i>


Hàm truyền:


Đặc tính tần số:


1



( )

( > 1) (6.1)



1


<i>c</i>

<i>Ts</i>


<i>G s</i>


<i>Ts</i>







1



(

)


1


<i>c</i>

<i>Tj</i>


<i>G j</i>


<i>Tj</i>


 







lg
()
0
+ 90o


</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>1- Hiệu chỉnh sớm pha</i>


Dựa vào biểu đồ Bode của khâu sớm pha chúng ta thấy đặc
tính pha luôn luôn dương (() > 0,  ), do đó tín hiệu ra


luôn luôn sớm pha hơn tín hiệu vào.


Khâu hiệu chỉnh sớm pha là bộ lọc thông cao (xem biểu đồ


Bode biên độ), sử dụng khâu hiệu chỉnh sớm pha sẽ mở rộng
được băng thông của hệ thống, làm cho đáp ứng của hệ thống
nhanh hơn, do đó khâu hiệu chỉnh sớm pha cải thiện đáp ứng
quá độ.


</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>1- Hiệu chỉnh sớm pha</i>


Các thông số cần chú ý trên trên đặc tính tần số của khâu hiệu
chỉnh sớm pha:


- Độ lệch pha cực đại: <sub>max</sub>

sin

1

1

(6.2)



1










<sub></sub>

<sub></sub>








max


1



(6.3)



<i>T</i>









- Tần số tại đó độ lệch
pha cực đại:


</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>1- Hiệu chỉnh sớm pha</i>


Chứng minh:


2 2



1

(1

)(1

)



( ) arg

arg



1

1



<i>j T</i>

<i>j T</i>

<i>jT</i>



<i>jT</i>

<i>T</i>


 

 


 



<sub></sub>

<sub></sub>


<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>


<sub></sub>

<sub></sub>




2 2



2 2


(

1)



arg 1

(

1)



1



<i>T</i>



<i>T</i>

<i>jT</i>

<i>arctg</i>




<i>T</i>


 


 





<sub></sub>

<sub></sub>





(

1)

1

1



arcsin



1



(2

)

2



</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>1- Hiệu chỉnh sớm pha</i>


max


1


arcsin




1












<sub></sub>

<sub></sub>







Do đó:


Dấu đẳng thức xảy ra khi:

1

<i>T</i>

2 <sub>max</sub>2 <sub>max</sub>

1


<i>T</i>









Thay <sub>max </sub>vào biểu thức biên độ của khâu sớm pha ta rút ra



được công thức:


max


(

) 10lg



</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>2- Hiệu chỉnh trễ pha</i>


Hàm truyền:


Đặc tính tần số:


1



( )

( < 1) (6.5)



1


<i>c</i>

<i>Ts</i>


<i>G s</i>


<i>Ts</i>








1


(

)


1


<i>c</i>

<i>Tj</i>


<i>G j</i>


<i>Tj</i>


 







lg
()
0


- 90o


</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>2- Hiệu chỉnh trễ pha</i>


Dựa vào biểu đồ Bode của khâu trễ pha chúng ta thấy đặc tính
pha luôn luôn âm (() < 0,  ), do đó tín hiệu ra luôn luôn



trễ pha hơn tín hiệu vào.


</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>2- Hiệu chỉnh trễ pha</i>


Tuy nhiên cũng do tác dụng làm giảm hệ số khuếch đại ở miền
tần số cao mà khâu trễ pha có tác dụng lọc nhiễu tần số cao
ảnh hưởng đến hệ thống.


</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>2- Hiệu chỉnh trễ pha</i>


Các thông số cần chú ý trên trên đặc tính tần số của khâu hiệu
chỉnh trễ pha:


- Độ lệch pha cực tiểu: <sub>min</sub>

sin

1

1

(6.6)



1











<sub></sub>

<sub></sub>







min


1



(6.7)



<i>T</i>









- Tần số tại đó độ lệch
pha cực tiểu:


</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG



6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>3- Hiệu chỉnh sớm trễ pha</i>


Khâu hiệu chỉnh sớm trể pha gồm một khâu trể pha mắc nối
tiếp với một khâu sớm pha.


1 1 2 2


1 2


1 2


1

1



( )

( )

( )

(6.9)



1

1



<sub></sub>

 

<sub></sub>



<sub></sub>

<sub> </sub>

<sub></sub>





 



<i>c</i> <i>c</i> <i>c</i>



<i>T s</i>

<i>T s</i>



<i>G s</i>

<i>G s G s</i>



<i>T s</i>

<i>T s</i>





1 2


1 1 2 2


1

1



1,

1,





<i>T</i>

<i>T</i>







Hàm truyền của khâu sớm trể pha có thể viết dưới dạng:


</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha



<i>3- Hiệu chỉnh sớm trễ pha</i>


Đặc tính tần số:


1 1 2 2


1 2


1

1



(

)

(6.10)



1

1



<sub></sub>

 

<sub></sub>





 





 



<i>c</i>


<i>T j</i>

<i>T j</i>



<i>G j</i>



<i>T j</i>

<i>T j</i>








</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>3- Hiệu chỉnh sớm trễ pha</i>


Biểu đồ Bode của khâu sớm trễ pha:


lg
()


0
- 90o


[độ]


<sub>min</sub>



lg
[dB]


L()
0


20lgα<sub>1</sub>


1/α<sub>1</sub><i>T<sub>1</sub></i>


-20dB/dec 


1/<i>T<sub>1</sub></i>


<sub>min</sub>
<sub>max</sub>


20dB/dec 20lgα2
1/<i>T<sub>2</sub></i>


1/α<sub>2</sub><i>T<sub>2</sub></i>


- 90o


</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>3- Hiệu chỉnh sớm trễ pha</i>


Từ biểu đồ Bode ta thấy:


- Ở miền tần số cao tín hiệu ra sớm pha hơn tín hiệu vào;
- ở miền tần số thấp tín hiệu ra trễ pha hơn tín hiệu vào



 như vậy khâu hiệu chỉnh này gọi là khâu hiệu chỉnh sớm


</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.2 Ảnh hưởng của của khâu hiệu chỉnh sớm trể pha


<i>3- Hiệu chỉnh sớm trễ pha</i>


Khâu hiệu chỉnh sớm trễ pha là một bộ chắn dãy. Hệ số
khuếch đại ở miền tần số cao lớn làm cải thiện đáp ứng quá
độ;


Hệ số khuếch đại ở miền tần số thấp lớn làm giảm sai số xác
lập,


 do đó khâu hiệu chỉnh sớm trễ pha kết hợp các ưu điểm


</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>1- Hiệu chỉnh tỉ lệ P (Proportional)</i>


Hàm truyền:


Đặc tính tần số đã được trình bày ở chương 3. dựa vào các
biểu thức sai số ở chương 5.



( )

(6.11)



<i>c</i> <i>p</i>


<i>G s</i>

<i>K</i>



ta thấy nếu hệ số khuếc đại K<sub>p</sub> càng lớn thì sai số xác lập
càng nhỏ.


</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>1- Hiệu chỉnh tỉ lệ P (Proportional)</i>


Nếu K<sub>p</sub> càng tăng quá giá trị hệ số khuếch đại giới hạn thì hệ
thống sẽ mất ởn định,


</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỢ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>1- Hiệu chỉnh tỉ lệ P (Proportional)</i>


Ví dụ: khảo sát sự ảnh hưởng của bộ điều khiển tỉ lệ.
Xét hệ thống điều chỉnh nối tiếp có sơ đồ như hình.


G<sub>c</sub>(s)


R(s)


</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>1- Hiệu chỉnh tỉ lệ P (Proportional)</i>


0
0,2


0,4
0,6
0,8
1
1,2


1,4 c(t)


t(sec)


0,5 1 1,5 2 2,5


</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>1- Hiệu chỉnh tỉ lệ P (Proportional)</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Trong đó: K<sub>D</sub> = K<sub>P</sub>.T<sub>D</sub> , T<sub>D</sub>: được gọi là thời hằng vi phân
của bộ điều khiển PD.


Hàm truyền:


c p D p D


G (s) K + K s=K (1+ T s) (6.12)



Đặc tính tần số:


c p D p D


</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Trong đó: K<sub>D</sub> = K<sub>P</sub>.T<sub>D</sub> , T<sub>D</sub>: được gọi là thời hằng vi phân
của bộ điều khiển PD.



Hàm truyền:


c p D p D


G (s) K + K s=K (1+ T s) (6.12)



Đặc tính tần số:


c p D p D


</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Biểu đồ Bode của khâu hiệu chỉnh PD


()
+90o


[độ]
[dB]
L()


0
0



+20dB/dec


lg
lg

20lgK<sub>P</sub>


0
+45o


</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Dựa vào biểu đồ Bode của khâu hiệu chỉnh PD ta thấy khâu
hiệu chỉnh PD là một trường hợp riêng của khâu hiệu chỉnh
sớm pha, trong đó độ lệch pha cực đại giữa tín hiệu ra và tín
hiệu vào là φmax = 90o, tương ứng với tần số <sub></sub>


max = +∞.



</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Tuy nhiên hệ số khuếch đại ở tần số cao cua khâu hiệu chỉnh
PD là vô cùng lớn nên khâu hiệu chỉnh PD làm cho hệ thống
rất nhạy với nhiễu tần số cao.


</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


<b>Ví dụ:</b> khảo sát ảnh hưởng của bộ điều khiển vi phân tỉ lệ.
Hệ thống có sơ đồ khối như sau:


G<sub>c</sub>(s)
R(s)


G(s) C(s)


Hàm truyền của đối tượng:


)


)(


(
)
(


<i>b</i>
<i>s</i>
<i>a</i>
<i>s</i>


<i>K</i>
<i>s</i>


<i>G</i>





</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Bộ điều khiển được sử dụng là bộ điều khiển vi phân tỉ lệ.
Phương trình đặc tính của hệ thống sau khi hiệu chỉnh là:


Ảnh hưởng đặc trưng của khâu PD quyết định thời hằng vi


phân TD (cũng chính là vị trí zero -1/TD trên QĐNS hay tần
số gãy 1/TD trên đặc tính tần số). Tùy theo giá trị của TD
mà QĐNS của hệ thống sau khi hiệu chỉnh có thể có dạng


0
)
)(
(
)
1
(
1 




<i>b</i>
<i>s</i>
<i>a</i>
<i>s</i>
<i>K</i>
<i>s</i>
<i>T</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>



Sự thay đổi dạng QĐNS khi thêm khâu hiệu chỉnh PD vào
hệ thống.


Re s
Im s


-a <sub>-b</sub>


-1/T<sub>D</sub>


b) Đã hiệu chỉnh (0< 1/T<sub>D</sub> <
b)


Re s
Im s


-a -b


a) Chưa hiệu chỉnh


Re s
Im s


-a -b


-1/T<sub>D</sub>


Re s
Im s



-a <sub>-b</sub>


</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


Ta thấy nếu 0 < 1/TD < a thì QĐNS của hệ thống sau khi
hiệu chỉnh nằm hoàn toàn trên trục thực (hình b và hình c),
do đó đáp ứng của hệ thống hoàn toàn không có dao động.


Nếu 1/TD > a thì tùy theo giá trị của K<sub>p</sub> mà hệ thống có thể
có nghiệm phức, tuy nhiên nghiệm phức này gần trục thực
hơn so với trục ảo (nghĩa là ξ > 0,707), do đó độ vọt lố của
hệ thống thấp hơn so với hiệu chỉnh.


</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


<i>2- Hiệu chỉnh vi phân tỉ lệ PD (Proportional Derivative)</i>


Ảnh hưởng của khâu hiệu chỉnh PD đến đáp ứng nấc đơn vị
của hệ thống.


0


c(t)



t(sec)


1 <sub>2</sub> <sub>3</sub> 4


Chưa HC
T<sub>D</sub> = 0,1
T<sub>D</sub> = 0,25
T<sub>D</sub> = 1
T<sub>D</sub> = 2


a) K<sub>p</sub> =1


0


c(t)


t(sec)
0,5 1,0 1,5 2,0


Chưa HC
K<sub>p</sub> = 1
K<sub>p</sub> = 2
K<sub>p</sub> = 5
K<sub>p</sub> = 10


b) T<sub>D</sub> =1


</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG



6.2.3 Hiệu chỉnh PID


Hình a trình bày đáp ứng quá độ của hệ thống khi thay đổi
giá trị T<sub>D</sub> và giữ hệ số K<sub>P</sub> bằng hằng số.


Ta thấy T<sub>D</sub> càng lớn thì đáp ứng càng nhanh, thời gian lên
càng ngắn. Tuy nhiên nếu thời gian lên nhanh quá thì sẽ dẫn
đến vọt lố mặc dù đáp ứng không có dao động.


</div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID


Khi đã xác định được T<sub>D</sub> thì ảnh hưởng của K<sub>P</sub> tương tự như
ảnh hưởng của khâu khuếch đại, nghĩa là nếu K<sub>P</sub> càng tăng
(nhưng phải nhỏ hơn K<sub>gh</sub>) thì sai số xác lập càng giảm (hình
b) tuy nhiên sai số xác lập lúc nào cũng khác 0.


Mặt khác trong trường hợp hệ thống đang khảo sát, khi KP
càng tăng thì QĐNS càng rời xa trục ảo nên thời gian đáp
ứng cũng nhanh lên. Tuy nhiên ảnh hưởng này không phải là
ảnh hưởng đặc trưng của khâu PD


</div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41>

6.2 ẢNH HƯỞNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN CHẤT LƯỢNG
CỦA HỆ THỐNG


6.2.3 Hiệu chỉnh PID



<i>3- Hiệu chỉnh tích phân tỉ lệ PI (Proportional Integal)</i>


Hàm truyền:


 

I


C P P


I


K

1



G s

K

K 1

(6.14)



s

T s





<sub></sub>

<sub></sub>





Trong đó: K<sub>I</sub> = K<sub>P</sub> / T<sub>I</sub> , T<sub>I</sub> được gọi là thời hằng tích phân
của bộ điều khiển PI.


Đặc tính tần số:




C P



I


1



G

j

K 1

(6.15)



T j





 

<sub></sub>

<sub></sub>





</div>

<!--links-->

×