Bài giảng Lý thiết điều khiển tự động: Chương 1 - ThS. Võ Văn Định

Chia sẻ: Codon_01 Codon_01 | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

48
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thiết điều khiển tự động: Chương 1 - ThS. Võ Văn Định hướng đến trình bày khái niệm về hệ thống điều khiển; các nguyên tắc điều khiển; phân loại điều khiển; lịch sử phát triển của lý thuyết điều khiển;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thiết điều khiển tự động: Chương 1 - ThS. Võ Văn Định

BÀ I GIANG ̉ LÝ THIẾ T ĐIỀ U KHIÊN T ̉ Ự ĐÔNG ̣ ̣ Thac sĩ ̣ VÕ VĂN ĐINH NĂM 2009
CHƯƠNG 1: ĐAI C ̣ ƯƠNG VỀ HÊ THÔ ̣ ́NG ĐIỀU KHIÊN̉ ̣ 1.1 Khái niêm vê ̣ ̀ hê thô ̉ ́ng điều khiên 1.2 Các nguyên tắc điều khiên̉ ̣ 1.3 Phân loai điê ̉ ̀u khiên ̣ 1.4 Lich s ử phát triên cua ly ̉ ̉ ́ thuyết điều khiên ̉ ̣ ́ ví du vê 1.5 Môt sô ̣ ̀ các phần tử và hê thô ̣ ́ng tự ̣ đông
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN ̉ ̀ gì? 1.1.1 Điều khiên la ̣ Đinh nghi ̃a: ̉ ̀ quá trình thu thâp thông tin, x Điều khiên la ̣ ử lý thông ̣ ̣ tin và tác đông lên hê thô ̉ ́p ứng cua hê thô ́ng đê đa ̉ ̣ ́ng “gần” với muc đi ̣ ́ch đinh tr ̣ ước Điều khiên t̉ ự đông qua ̣ ̉ ́ trình điều khiên không cần sự tác đông cua con ng ̣ ̉ ười
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN ̉ ̀ gì? 1.1.1 Điều khiên la ̣ ̉ Tai sao ta phai điê ̉ ̀u khiên?  Con ngươi không thoa ma ̉ ̃n với đáp ứng hê ̣ thống ̣  Hay muốn hê thô ̣ ̣ ̣ ́nh xác, tăng ́ng hoat đông tăng đô chi ̣ ̉ năng suất, tăng hiêu qua kinh tê ́  Trong những năm gần đây, các hê thô ̣ ́ng điều khiên ̉ ̣ ̣ càng có vai trò quan trong trong viêc pha ̉ ́t triên va ̀ sự ̣ ̉ tiến bô cua ky ̣ ̣ ̀ văn minh hiê đai ̃ thuât công nghê va ̣ ̣
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.2 Các thành phần cơ ban cua hê thô ̉ ̉ ̣ ̉ ́ng điều khiên r(t) e(t) u(t) c(t) + Bộ điều khiển Đối tượng - Cht(t) Cảm biến Trong đó: ̣  r(t) (Reference input) : tín hiêu va ̀o ̣  c(t) (Controlled output) : tín hiêu ra ̣  cht(t) : tín hiêu hồi tiếp  e(t) (Error) : sai số ̣  u(t) : tín hiêu điê ̉ ̀u khiên
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.2 Các thành phần cơ ban cua hê thô ̉ ̉ ̣ ̉ ́ng điều khiên ̉ ực hiên đ Đê th ̣ ược quá trình điều khiên nh ̉ ư đinh nghi ̣ ̃a hê ̣ ̣ thống bắt buôc có các thành phần sau: ̣  Thiết bi đo l ường (cam biê ̉ ́n) ̣ ̀u khiên  Bô điê ̉  Và đối tượng điều khiên ̉
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.2 Các thành phần cơ ban cua hê thô ̉ ̉ ̣ ̉ ́ng điều khiên ̣ Thiết bi đo l ường có chức năng thu thâp thông tin ̣ ̣ ̀u khiên co Bô điê ̉ ́ chức năng xử lý thông tin, ra quyết ̣ đinh điê ̉ ̀u khiên Đối tượng điều khiên chiu s ̉ ̣ ự tác đông cua ti ̣ ̉ ́n hiêu điê ̣ ̀u khiên̉
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.3 Các bài toán cơ ban trong li ̉ ̃nh vực điều khiên t ̉ ự ̣ đông Trong lĩnh vực điều khiên t ̉ ự đông co ̣ ́ ba bài toán cơ ban ̉ sau: ̣  Phân tích hê thống ̣  Thiết kế hê thống ̣ ̣ ̣  Nhân dang hê thô ́ng
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.3 Các bài toán cơ ban trong li ̉ ̃nh vực điều khiên t ̉ ự ̣ đông ̣  Phân tích hê thô ́ng: ̣ Cho hê thô ́ng tự đông đa ̣ ̃ biết cấu trúc và thông số. ̣ Bài toán đăt ra la ̀ trên cơ sở những thông tin đã biết tìm đáp ứng cua hê thô ̉ ̣ ́ng và đánh giá chất lượng cua ̉ hệ ̉ ược Bài toán này luôn giai đ
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.3 Các bài toán cơ ban trong li ̉ ̃nh vực điều khiên t ̉ ự ̣ đông ̣  Thiết kế hê thô ́ng: ̉ Biết cấu trúc và thông số cua đô ́i tượng điều khiên. ̉ ̣ Bài toán đăc ra la ̣ ̀u khiên đê đ ̀ thiết kế bô điê ̉ ̉ ược hê ̣ ̉ thống thoa ma ̃n các yêu cầu về chất lượng ̉ ược Bài toán này giai đ
̣ 1.1 KHÁI NIÊM ĐIÊ ̉ ̀U KHIÊN 1.1.3 Các bài toán cơ ban trong li ̉ ̃nh vực điều khiên t ̉ ự ̣ đông ̣ ̣  Nhân dang hê thộ ́ng: Chưa biết cấu trúc và thông số cua hê thô ̉ ̣ ́ng. Vấn đề ̣ đăt ra la ̣ ̀ xác đinh câ ̉ ̣ ́u trúc và thông số cua hê thống. ̉ ́c nào cũng giai đ Bài toán này không phai lu ̉ ược
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 1: Nguyên tắc thông tin phan hô ̉ ̀i Nguyên tắ c 2: Nguyên tắc đa dang t ̣ ương xứng Nguyên tắ c 3: Nguyên tắc bô xung ngoa ̉ ̀i Nguyên tắ c 4: Nguyên tắc dự trữ Nguyên tắ c 5: Nguyên tắc phân cấp Nguyên tắ c 6: Nguyên tắc cân bằng nôị
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 1: Nguyên tắc thông tin phan hô ̉ ̀i ̉ ̣ Muốn quá trình điều khiên đat châ ́t lượng cao, trong hê ̣ ̉ ̀n tai hai do thống phai tô ̣ ̀ng thông tin:  Từ bô điê ̣ ̀u khiên đê ̉ ́n đối tượng  Từ đối tượng ngược về bô điê ̣ ̀u khiên (thông tin hô ̉ ̀i tiếp) ̉ Điều khiên không hô ̉ ̀i tiếp (điều khiên vòng hở) không ̣ đat châ ́t lượng cao, nhất là khi có nhiễu
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 1: Nguyên tắc thông tin phan hô ̉ ̀i ̉ Điều khiên bù nhiễu : n(t) r(t) u(t) c(t) Bộ điều khiển Đối tượng ̣ ược đầu ra c(t) mong muốn mà không cần quan Đat đ ̣ sát tín hiêu ra c(t) Đối với hê ph ̣ ức tap điê ̣ ̉ ̀u khiên bù nhiễu không thê ̉ cho chất lượng tốt
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 1: Nguyên tắc thông tin phan hô ̉ ̀i ̉ ̣ Điều khiên sai lêch: r(t) e(t) u(t) c(t) + Bộ điều khiển Đối tượng - Cht(t) Cảm biến ̣ ̀u khiên quan sa Bô điê ̉ ̣ ́t tín hiêu ra c(t) so sa ́nh với tín ̣ hiêu va ̉ ́nh toán tín hiêu điê ̀o mong muống r(t) đê ti ̣ ̀u ̉ khiên u(t) ̉ ̣ ̣ ̣ Nguyên tắc này điều chinh linh hoat, loai sai lêch, th ử ̣ nghiêm va ̀ sửa sai Đây là nguyên tắc cơ ban trong điê ̉ ̉ ̀u khiên
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 1: Nguyên tắc thông tin phan hô ̉ ̀i n(t) ̉ Điều khiên phối hợp: r(t) e(t) u(t) c(t) + Bộ điều khiển Đối tượng - Cht(t) Cảm biến ̣ Các hê thô ́ng chất lượng cao thường phối hợp sơ đồ điều ̉ khiên bu ̉ ̀ nhiễu và điều khiên sang bă ̣ ̀ng sai lêch
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 2: Nguyên tắc đa dang t ̣ ương ứng ̉ Muốn quá trình điều khiên co ́ chất lượng thì sự đa ̣ ̉ ̣ ̀u khiên phai t dang cua bô điê ̉ ̉ ương xứng với sự đa dang ̣ ̉ cua đô ́i tượng ̣ ̉ ̣ ̀u khiên thê hiên Tính đa dang cua bô điê ̉ ̉ ̣ ở khã năng: Thu thâp thông tin ̣ Lưu trữ thông tin Truyên tin ̉ Phân tích xử lý Chon quyê ̣ ̣ ́t đinh … ̉ Ý nghĩa cua nguyên tă ̣ ̀u ́c này là cần thiết kế bô điê ̉ khiên phu ̀ hợp với đối tượng
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 3: Nguyên tắc bô sung ngoa ̉ ̀i ̣ ̣ Môt hê thô ̣ ̀ hoat đông trong môt môi tr ́ng luôn tồn tai va ̣ ̣ ̣ ường ̣ ̉ ̀ có tác đông qua lai chăt che cu thê va ̣ ̣ ̣ ̃ với môi trường đó ̉ Nguyên tắc bô sung ngoa ̀i thừa nhân co ̣ ̣ ́ môt đô ́i tượng chưa ̣ biết (hôp đen) ta ̣ ́c đông va ̣ ̀o hê thô ̉ ̉ ̣ ́ng và ta điều khiên ca hê ̣ thống và hôp đen ̉ Ý nghĩa cua nguyên tă ̣ ́c này là khi thiết kế hê thống tự đông, ̣ ̣ muốn hê thô ́ng có chất lượng cao thì không thê bo qua nhiê ̉ ̉ ̃u ̉ cua môi tr ường tác đông va ̣ ̣ ̀o hê thống
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 4: Nguyên tắc dự trữ Vì nguyên tắc 3 luôn coi thông tin chưa đầy đu phai đê ̉ ̉ ̀ ̉ phòng các bất trắc xây ra va ̀ không được dùng toàn bô ̣ lực lượng trong điều kiên bi ̣ ̀nh thường Vốn dự trữ không sử dung, nh ̣ ưng cần đam bao cho hê ̉ ̉ ̣ thống an toàn
̉ 1.2 CÁC NGUYÊN TẮT ĐIỀU KHIÊN Nguyên tắ c 5: Nguyên tắc phân cấp Đối với môt hê thô ̣ ̣ ̉ ́ng điều khiên phức tap câ ̣ ̀n xây dựng nhiều lớp điều khiên bô xung cho trung tâm ̉ ̉ Cấu trúc phân cấp thường sử dung la ̣ ̀ cấu trúc hình cây