Tài liệu Lý thuyết điều khiển tự động (Chương 4) ppt

26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Giảng viên: TS. Huỳnh Thái Hoàng
Bộ môn Điều Khiển Tự Động
Khoa Điện – Điện Tử
Đại học Bách Khoa TP.HCM
Email:
Homepage: />Môn học
Môn học
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 2
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Chương 4
Chương 4
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 3
ỉ Các tiêu chuẩn chất lượng
ỉ Sai số xác lập
ỉ Đáp ứng quá độ
ỉ Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ
ỉ Quan hệ giữa chất lượng trong miền tần số và chất lượng trong
miền thời gian
Nội dung chương 4
Nội dung chương 4
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 4
Các tiêu chuẩn chất lượng
Các tiêu chuẩn chất lượng
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 5
ỉ Sai số: là sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu hồi tiếp.

Các tiêu chuẩn chất lượng
Các tiêu chuẩn chất lượng
Sai số xác lập
Sai số xác lập
ỉ Sai số xác lập: là sai số của hệ thống khi thời gian tiến đến vô
cùng.
)()()( tctrte
ht
−=
)(lim
0
tee
t
xl
→
=
)()()( sCsRsE
ht
−=
)(lim
0
ssEe
s
xl
→
=
⇔
⇔
c
ht

(t)
t
0
r(t)
e(t)
e
xl
e
xl
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 6
ỉ Hiện tượng vọt lố: là hiện tượng đáp ứng của hệ thống vượt quá
giá trò xác lập của nó.
Các tiêu chuẩn chất lượng
Các tiêu chuẩn chất lượng
Đáp ứng quá độ:
Đáp ứng quá độ:
Độ vọt lố
Độ vọt lố
ỉ Độ vọt lố: (Percent of Overshoot – POT) là đại lượng đánh giá
mức độ vọt lố của hệ thống, độ vọt lố được tính bằng công thức:
%100
max
×
−
=
xl
xl
c
cc
POT

t
c(t)
0
c
xl
vọt lố
không vọt lố
c(t)
t
0
c
xl
c
max
c
max
− c
xl
c
xl
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 7
ỉ Thời gian quá độ (t
qđ
): là thời gian cần thiết để sai lệch giữa đáp
ứng của hệ thống và giá trò xác lập của nó không vượt quá
ε%.
ε% thường chọn là 2% (0.02) hoặc 5% (0.05)
Các tiêu chuẩn chất lượng
Các tiêu chuẩn chất lượng
Đáp ứng quá độ:

Đáp ứng quá độ:
Thời gian quá độ
Thời gian quá độ
–
–
Thời gian lên
Thời gian lên
ỉ Thời gian lên (t
r
): là thời gian cần thiết để đáp ứng của hệ thống
tăng từ
10% đến 90% giá trò xác lập của nó.
0
(1+
ε
)c
xl
(1
) c
xl
t
c(t)
c
xl
t
qđ
0
c(t)
t
c

xl
t
r
0.9c
xl
0.1c
xl
26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
Sai soá xaùc laäp
Sai soá xaùc laäp
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 9
Sai số xác lập
Sai số xác lập
Biểu thức sai số xác lập
Biểu thức sai số xác lập
)()(1
)(
lim)(lim
00
sHsG
ssR
ssEe
ss
xl
+
==
→→
)()(1
)(
)(

sHsG
sR
sE
+
=
ỉ Ta có:
ỉ Suy ra:
ỉ Nhận xét: sai số xác lập không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc và
thông số của hệ thống mà còn phụ thuộc vào tín hiệu vào.
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 10
Sai số xác lập
Sai số xác lập
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm nấc
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm nấc
ỉ Nếu tín hiệu vào là hàm nấc đơn vò:
ssR /1)( =
p
xl
K
e
+
=
1
1
với
)()(lim
0
sHsGK
s
p

→
=
(hệ số vò trí)
c
ht
(t)
0
t
1
G(s)H(s) không có khâu
tích phân lý tưởng
c
ht
(t)
0
t
1
G(s)H(s) có ít nhất 1 khâu
tích phân lý tưởng
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 11
Sai số xác lập
Sai số xác lập
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm dốc
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm dốc
ỉ Nếu tín hiệu vào là hàm nấc đơn vò:
2
/1)( ssR =
v
xl
K

e
1
=
với
)()(lim
0
sHssGK
s
v
→
=
(hệ số vận tốc)
G(s)H(s) không
có khâu TPLT
e(t)
c
ht
(t)
0
t
r(t)
G(s)H(s) có 1
khâu TPLT
e
xl
≠
0
c
ht
(t)

0
t
r(t)
G(s)H(s) có nhiều
hơn 1 khâu TPLT
c
ht
(t)
0
t
r(t)
e
xl
= 0
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 12
Sai số xác lập
Sai số xác lập
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm parabol
Sai số xác lập khi tín hiu vào là hàm parabol
ỉ Nếu tín hiệu vào là hàm parabol:
3
/1)( ssR =
a
xl
K
e
1
=
với
)()(lim

2
0
sHsGsK
s
a
→
=
(hệ số gia tốc)
G(s)H(s) có ít hơn
2 khâu TPLT
e(t)
c
ht
(t)
0
t
r(t)
e
xl
= 0
G(s)H(s) có 2
khâu TPLT
e
xl
≠0
c
ht
(t)
0
t

r(t)
G(s)H(s) có nhiều
hơn 2 khâu TPLT
c
ht
(t)
0
t
r(t)
26 September 2006 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 13
Sai số xác lập
Sai số xác lập
Mối liên hệ giữa số khâu tích phân trong G(s)H(s) và sai
Mối liên hệ giữa số khâu tích phân trong G(s)H(s) và sai
số xác lập
số xác lập
ỉ Tùy theo số khâu tích phân lý tưởng có trong hàm truyền G(s)H(s) mà các hệ số
K
p
, K
v
, K
a
có giá trò như sau:
ỉ Nhận xét:
Ø Muốn e
xl
của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm nấc bằng 0 thì hàm truyền
G(s)H(s) phải có ít nhất 1 khâu tích phân lý tưởng.
Ø Muốn e

xl
của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm dốc bằng 0 thì hàm truyền
G(s)H(s) phải có ít nhất 2 khâu tích phân lý tưởng.
Ø Muốn
e
xl
của hệ thống đối với tín hiệu vào là hàm parabol bằng 0 thì hàm
truyền
G(s)H(s) phải có ít nhất 3 khâu tích phân lý tưởng.
26 September 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
Ñaùp öùng quaù ñoä
Ñaùp öùng quaù ñoä