Cách phổ biến nhất là thêm bộ điều khiển nối tiếp với hàm truyền của hệ hở. Phương pháp này gọi là hiệu chỉnh nối tiếp. Bộ điều khiển được sử dụng có thể là bộ hiệu chỉnh sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, PI, PID...
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển
- Chöông 6
THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG
ÑIEÀU KHIEÅN
ThS. NGUYEÃN XUAÂN NGUYEÂN
- I. KHAÙI NIEÄM
Phần cứng Vaøo
THIEÁT KEÁ = Bổ sung
Phần mềm
→ Hệ thống
Nhằm mục đích
⇓
Ổn ñònh
Thoûa maõn caùc yeâu caàu Ñaùp öùng quaù ñoä
Sai soá xaùc laäp
- I. KHAÙI NIEÄM
Caùch phoå bieán nhaát laø theâm boä ñieàu
khieån noái tieáp vôùi haøm truyeàn cuûa heä hôû,
phöông phaùp naøy goïi laø hieäu chænh noái tieáp.
Boä ñieàu khieån ñöôïc söû duïng coù theå laø boä
hieäu chænh sôùm pha, treã pha, sôùm-treã pha,
PD, PI, PID,…
- I. KHAÙI NIEÄM
Heä thoáng tröôùc khi hieäu chænh
R(s) C(s)
G(s)
Heä thoáng sau khi hieäu chænh noái tieáp
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
1. Hiệu chỉnh sớm pha
Haøm truyeàn
αTs + 1
GSF ( s) = Kc ( α > 1)
Ts + 1
Bieåu ñoà Bode
⎧ 1
⎪ ω m ax = T α
⎪
⇒ ⎪
⎨
⎛α −1⎞
ϕ m ax = sin − 1 ⎜ ⎟
⎝α +1⎠
⎪
⎪ L = 20 lg K α
⎪ m ( c )
⎩
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
NHAÄN XEÙT
- Do ϕ(ω) > 0 vôùi moïi ω ⇒ Tín hieäu ra luoân
SÔÙM PHA hôn tín hieäu vaøo.
- Khaâu hieäu chænh sôùm pha môû roäng baêng
thoâng cuûa heä thoáng.
Caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä
⇒
Nhaïy vôùi nhieãu taàn soá cao
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
2. Hiệu chỉnh trễ pha
Haøm truyeàn
αTs + 1
GTF ( s) = Kc ( α < 1)
Ts + 1
Bieåu ñoà Bode
⎧ 1
⎪ ω m in = T α
⎪
−1 ⎛ α − 1 ⎞
⇒ ⎪
⎨ ϕ m in = sin ⎜
⎪ ⎝α +1⎠
⎟
⎪ L = 2 0 lg K
⎪ m ( c α )
⎩
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
NHAÄN XEÙT
- Do ϕ(ω) < 0 vôùi moïi ω ⇒ Tín hieäu ra luoân
TREÃ PHA hôn tín hieäu vaøo.
- Khaâu hieäu chænh treã pha thu heïp baêng
thoâng cuûa heä thoáng.
Giaûm sai soá xaùc laäp
⇒
Chaäm ñaùp öùng quaù ñoä
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
3. Hiệu chỉnh sớm-trễ pha
Haøm truyeàn
GSTF ( s ) = GTF ( s ) ⋅GSF ( s )
α1T1s + 1 α2T2s + 1
= Kc ×
T1s + 1 T 2s + 1
⎧α 1 < 1 , α 2 > 1
⎪
⎪
Với điều kiện: ⎨ 1 1
⎪ <
⎪ α 1T 1 α 2T 2
⎩
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
Biểu đồ Bode
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
NHAÄN XEÙT
- Khaâu hieäu chænh sôùm-treã pha haïn cheá baêng
thoâng ôû taàn soá trung bình, môû roäng baêng
thoâng ôû taàn soá thaáp vaø taàn soá cao.
Giaûm sai soá xaùc laäp
⇒
Caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä
Nhö vaäy, khaâu HCSTF keát hôïp caùc öu ñieåm
cuûa khaâu HCSF vaø khaâu HCTF.
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
4. Hiệu chỉnh PD
Haøm truyeàn
GPD ( s ) = K P + K D s
= K P ( 1 +T D s )
KD
Vôùi TD =
KP
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
Bieåu ñoà Bode
⎧ ω m ax = +∞
⎪
⇒ ⎨ψ m ax = 90 0
⎪ L = +∞
⎩ m
⇒ Khaâu PD coù ñaëc ñieåm
cuûa khaâu HCSF
Caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä
Nhaïy vôùi nhieãu taàn soá cao
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
5. Hiệu chỉnh PI
Haøm truyeàn
KI
G PI ( s ) = K P +
s
TI s + 1
=KI
s
KP
Vôùi TI =
KI
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
Bieåu ñoà Bode
⎧ω m in = 0
⎪
⇒ ⎨ψ m in = − 90 0
⎪ L = +∞
⎩ m
⇒ Khaâu PI coù ñaëc ñieåm
cuûa khaâu HCTF
Giaûm sai soá xaùc laäp
Chaäm ñaùp öùng quaù ñoä
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
6. Hiệu chỉnh PID
Haøm truyeàn
KI
G PID ( s ) = K P + + K Ds
s
( T I s + 1 )( T D s + 1 )
=K
s
Vôùi TI >TD
- II. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC BÑK
Bieåu ñoà Bode
⇒ Khaâu PID coù ñaëc ñieåm
cuûa khaâu HCSTF
Giaûm sai soá xaùc laäp
Caûi thieän ñaùp öùng quaù ñoä
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
