Automatic Control Theory in Vietnamese, Slides of Automatic Controls

Download Automatic Control Theory in Vietnamese and more Slides Automatic Controls in PDF only on Docsity!

TS. Nguyễn Thu Hà Bộ môn Điều khiển tự động Viện Điện, Trường ĐHBK HN [email protected] 13 / 09 / 2018 1 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động

Mục tiêu

• Phân tích chất lượng hệ thống;
• Các nguyên tắc điều khiển cơ bản (truyền thẳng, phản

hồi);

• Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển liên tục tuyến

tính trong miền tần số và trong miền thời gian.

13/09/2018 Nguyễn Thu Hà _ Bộ môn ĐKTĐ 2

Phương pháp đánh giá kết quả

• Thí nghiệm: 4 bài  Các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động  Ứng dụng MATLAB khảo sát tính ổn định và chất lượng của hệ thống  Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động  Hệ thống điều khiển trong không gian trạng thái.
• Điểm đánh giá  Kết quả kiểm tra giữa kỳ: 30 %  Thi cuối kỳ (được sử dụng tài liệu chuẩn bị trước trên 2 tờ A 4 ) 70 % 13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 4

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Doãn Phước. Lý thuyết điều khiển tuyến tính. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2015.
2. Nguyễn Văn Hòa. Cơ sở điều khiển tự động. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2001.
3. Phan Xuân Minh, Hà Kim Duyên, Phạm Xuân Khánh. Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động. Nhà xuất bản giáo dục. 2008.
4. Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng. Lý thuyết điều khiển tự động. Nhà xuất bản trường đại học quốc gia TP HCM, 2005
5. R.C.Dorf. Mordern Control System
6. John J. D'Azzo, Constantine H. Houpis. Linear Control System Analysis And Design: Conventional and Modern. 13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 5

13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 7

1.1. Khái niệm

Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định v= 40 km/h

1. Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ => thu thập thông tin
2. Bộ não điều khiển tăng tốc nếu v< 40 km/h Giảm tốc nếu v> 40 km/h => xử lý thông tin
3. Tay giảm ga hoặc tăng ga => tác động lên hệ thống Kết quả của quá trình điều khiển trên là xe chạy với vận tốc bằng 40 km/h 13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 8 Định nghĩa 1. 1 : Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống đạt được mục đích mong muốn. Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người.

1.2.Tại sao cần phải điều khiển tự động?

• Giảm thiểu sự tham gia của con người trong các lĩnh vực kỹ thuật kể trên - Giảm nhân công - Tăng độ chính xác - Tăng năng suất và chất lượng sản phẩm - Tăng hiệu quả
• Giảm lao động nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp. 13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 10

1.3. Ứng dụng hệ thống điều khiển

• Áp dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực kỹ thuật:
• Hệ thống sản xuất: Nhà máy xi măng, nhà máy đường, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát…
• Quá trình công nghiệp: Nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, tốc độ
• Hệ cơ điện tử: robot di động, cánh tay máy, máy công cụ…
• Phương tiện giao thông: điều khiển rada, tên lửa… 13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 11

1.5. Cấu trúc cơ bản của hệ thống ĐK

13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 13 Định nghĩa 1. 2 : Hệ thống được hiểu là một tập hợp các phần tử (linh kiện, thiết bị, thuật toán…° , được kết nối với nhau để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Hệ thống luôn được giao tiếp với môi trường bên ngoài bằng các tín hiệu vào và ra

1.5.1. Hệ thống điều khiển vòng hở

13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 14 Bộ ĐK (^) ĐTĐK r(t) (^) u(t) y(t) Bộ ĐK: Bộ điều khiển ( controller,regulator, compensator ) ĐTĐK: Đối tượng điều khiển ( Plant)

Định nghĩa 1. 3 : Hệ thống điều khiển vòng hở ( open-loop) là

hệ thống mà tín hiệu vào u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu

ra y(t), có nghĩa là u(t) không phải là một hàm của y(t).

• Định nghĩa
• Sơ đồ:
• Ví dụ: Máy giặt quần áo là một hệ thống ĐK vòng hở Bộ lập trình (Bộ ĐK) Máy giặt Tín hiệu^ (ĐTĐK) đặt Tín hiệu ĐK Quần áo đã được giặt r(t) u(t) y(t)

13 / 09 / 2018 NGuyễn Thu Hà _ Bộ môn ĐKTĐ 16

1.5.2. Hệ thống điều khiển vòng kín

Định nghĩa 1. 4 : Hệ thống điều khiển vòng kín ( closed-loop)

là hệ thống mà tín hiệu vào u(t) phụ thuộc vào tín hiệu ra

y(t), có nghĩa là u(t) là một hàm của y(t).

r(t) – tín hiệu đặt ( reference signal )

• Định nghĩa
• Sơ đồ: Thiết bị ĐK (^) ĐTĐK r(t) (^) u(t) y(t) Thiết bị CH Thiết bị đo Bộ so sánh

_ y t ˆ( ) e(t)

Các thành phần của một HTĐK hồi tiếp

13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 17  Tín hiệu vào: u ( t ).  Tín hiệu ra: y ( t ).  Tín hiệu đặt (chủ đạo): r ( t ).  Tín hiệu ra đo được qua cảm biến: ŷ( t ) (thông thường coi ŷ(t) = y ( t )).  Sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra đo được:  e ( t ) = r ( t )- ŷ( t ). ĐTĐK: là cái cần điều khiển gồm lò, động cơ, thiết bị trong công nghiệp Thiết bị chấp hành: cơ cấu tác động thường là những van đóng mở, thiết bị công suất Thiết bị điều khiển : rơ le, PID, PLC, fuzzy, neural,… nhằm tạo ra tín hiệu điều khiển u(t) Thiết bị đo: là các cảm biến đo theo dõi sự biến đổi của đại lượng cần điều khiển

threshold piston float water h(t) q 1 (t) q 2 (t) lever h 0 Lever Water Tank Float Piston 0 h h t ( ) q 1 (^) ( ) t Controller (^) Actuator Plant Sensor Plant: Input: Output: Expected value: Sensor: Controller: Actuator: h 0 h t ( ) water tank water flow water level float lever piston

Ví dụ

_

13 / 09 / 2018 Nguyễn Thu Hà _ Lý thuyết điều khiển tự động 20

2. Các nguyên tắc điều khiển