123tailieu.com bai thi nghiem 1 cac dac tinh cua he thong dieu khien tu dong
Post on 07-Jul-2018
223 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
1/38
Bài thí nghiệm 1
Các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động
1. Khảo sát các đặc tính của các khu động h!c c" #ản
a. Khu tích $hnw(s) =
Xét 2 trường hợp: K=5 và K=20.
%&i K'(
>> w = tf([5],[1 0]);
>> ltiview({'step','impulse','bode','nyquist', w);
%&i K')*>> w = tf([!0],[1 0]);>> ltiview({'step','impulse','bode','nyquist', w);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
2/38
#. Khu +i $hn thực t,
w(s) =
Với K=20; T=0.1
>> w = tf([!0 0],[0"1 1]);
>> ltiview({'step','impulse','bode','nyquist',w);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
3/38
c. Khu -uán tính #c nh/t
w(s) =
%&i K')*0 '(*
>> w = tf([!0],[50 1]);
>> ltiview({'step','impulse','bode','nyquist',w);
%&i K')*0 '1**
>> w = tf([!0],[100 1]);
>> ltiview({'step','impulse','bode','nyquist',w);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
4/38
2. Khu #c )
w(s) =
K = 20 T = 10 ! = 0 0.25 0.5 0."5 1
%3 hàm -uá độ h4t5 cho các t678ng h9$
# m file
$ = !0;
% = 10;
s = tf('s');
fo& d=00"!51
w = $(%!*s! + !*d*%*s + 1);
step(w);
old on;
end
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
5/38
###$h%n &ét: Khi ! t'ng * +, nh-.
%3 hàm -uá độ :ung k4t5
# m file
$ = !0;% = 10;
s = tf('s');
fo& d=00"!51
w = $(%!*s! + !*d*%*s + 1);
impulse(w);
old on;
end
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
6/38
Khảo sát đặc tính t;n #i
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
7/38
Khảo sát đặc tính t;n =oga
# m file
$ = !0;
% = 10;
s = tf('s');
fo& d=00"!51
w = $(%!*s! + !*d*%*s + 1);
bode(w);
old on;
end
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
8/38
). >m hàm t6u?ền t7"ng đ7"ng của hệ thống
1 = ; 2 = ; / = ; 1 =
hưng tr3nh:>> -1 = tf([1 1], .onv([1 /], [1 5]));
>> -! = tf([1 0], [1 ! ]);
>> -/ = tf([1], [1 0]);
>> 1 = tf([1], [1 !]);
>> -1/ = p2&2llel(--/);
>> -!1 = feedb2.3(-!1);
>> - = se&ies(-1/-!1);
>> w = feedb2.3(-,1)
w =
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
9/38
! s4 + 1/ s/ + // s! + /0 s
s6 + 1! s5 + 6! s4 + 17/ s/ + /56 s! + !80 s
9ontinuoustime t&2nsfe& fun.tion"
Khảo sát đặc tính t6ong miền th8i gian h4t5@ A4t5 của hệ kín
>> ltiview({'step','impulse', w)
Khảo sát các đặc tính t6ong miền t;n số n?-uist +à #o2 của hệ thống h
>> ltiview({'bode','nyquist', -);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
10/38
D. Khảo sát đặc tính của hệ thống
h4 h 67 68 tr96 như h3nh v:
Khảo sát hàm h4t5
>> 3 = ;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> step(w);
>> old on;
>> 3 = 18"564411;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
11/38
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1])) ;
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> step(w);
>> old on;
>> 3 = !0;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1])) ;
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> step(w);
Khảo sát hàm A4t5
>> 3 = ;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> impulse(w);
>> old on;
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
12/38
>> 3 = 18"564411;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> impulse(w);
>> old on;
>> 3 = !0;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> = tf([1], [0"005 1]);
>> w = feedb2.3(-,);
>> impulse(w);
Khảo sát đặc tính t;n n?-uist
>> 3 = ;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> nyquist(-);
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
13/38
>> old on;
>> 3 = 18"564411;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> nyquist(-);
>> old on;
>> 3 = !0;
>> -1 = tf([3], [1 !]);
>> -! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
>> - = -1*-!;
>> nyquist(-);
>> old on;
Khảo sát đặc tính t;n =oga của hệ hE
3 = ;
-1 = tf([3], [1 !]);
-! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
- = -1*-!;
bode(-);
old on;
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
14/38
3 = 18"564411;
-1 = tf([3], [1 !]);
-! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
- = -1*-!;
bode(-);
old on;
3 = !0;
-1 = tf([3], [1 !]);
-! = tf([1], .onv([0"5 1], [1 1]));
- = -1*-!;
bode(-);
old on;
FFFGhn :HtE
• Khi K th< +i 6*6 +>6 t?nh tr4ng @iAn thời gin: thời gin * +, t'ng Bhi K t'ng
• Tr4ng @iAn tCn sD: Khi B th< +i !>6 t?nh tCn 6E h hF BhGng th< +i.
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
15/38
Bài thí nghiệm )E
Ing 2Jng mat=a# khảo sát tính n đLnh +à ch/t =79ng của hệ thống4GhMm (5
1.Nác đLnh K gh
à@ tr
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
16/38
J".222W
0.0115 U /.00i
0.0115 J /.00i
=K gh=0.255(K ghtt=0.2L)OKhảo sát đặc tính t6ong miền th8i gian của hệ kínE
a.KPK gh
K=0.2;K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2;
w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O));
w2=tM(K2NT/ 1O);
wh=sRriRs(w1w2)
w=MRR!6B(w1w2)stRp(w)
Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
0 5 10 15 20 25 30 35 40 450
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
System: w
Peak amplitude: 0.289
Overshoot (%): 93.9
At time (sec): 1.01
System: w
Settling Time (sec): 31.4
###$h%n &ét: thDng h4Ht +,ng n +Ynh
7 Z=W/.W[;Thời gin &*6 P%p /1.s;si P6h t\nh =2[
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
17/38
#.KQK gh
K=0.2";K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2; w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O))
w2=tM(K2NT/ 1O)
w=MRR!6B(w1w2)
stRp(w)
0 50 100 150 200 250-2
-1
0
1
2
3
4x 10
5 Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
###$h%n &ét:
thDng h4Ht +,ng BhGng n +Ynh Bhi KK gh
c.K'K gh
K=0.2L; K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2;
w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O))w2=tM(K2NT/ 1O)
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
18/38
w=MRR!6B(w1w2)
stRp(w)
0 5 10 15-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
###$h%n &ét: thDng F i]n giới n +Ynh
OKhảo sát đặc tính t;n của hệ h
a.KPK gh
K=0.15;K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2;
w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O))
w2=tM(K2NT/ 1O)
wh=w1#w2
n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
19/38
-5 0 5 10 15-15
-10
-5
0
5
10
15Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
#.K'K gh
K=0.2L;K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2;
w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O))
w2=tM(K2NT/ 1O)
wh=w1#w2
n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
20/38
-5 0 5 10 15 20 25 30-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
c.KQK gh
K=0.25;K1=25;K2=L.5;T1=5;T2=0.5;T/=0.2;
w1=K#tM(K164nv(NT1 1ONT2 1O))
w2=tM(K2NT/ 1O)
wh=w1#w2
n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
21/38
-5 0 5 10 15 20 25 30-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
).Riệu chSnh #ộ TUV
à@ tr
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
22/38
Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
0 50 100 150 200 2500
0.5
1
1.5
System: w
Settling Time (sec): 132
System: w
Peak amplitude: 1.47
Overshoot (%): 47.4
At time (sec): 22.8
###$h%n &ét: thDng F trHng th*i n +Ynh
7 Z=".[thời gin &*6 P%p=1/2si P6h t\nh= 002Wha? đi các thXng số
O K$i2
Jia@ Kpi!:
h4P! 4n
Kpi!=5;Ti=100;T!=2;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O))
w12=w1#w2
w=MRR!6B(w121)
stRp(w)
JT'ng Kpi!
Kpi!=20;Ti=100;T!=2;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O))
w12=w1#w2
w=MRR!6B(w121)
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
23/38
stRp(w)
Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
0 50 100 1500
0.5
1
1.5
Kpid=10
Kpid=5
Kpid=20
###$h%n &ét: Khi gia@ Kpi! t 67 i]n +, * +, gia@ nhưng thời gin * +, Pb hn.
Khi t'ng Kpi! i]n +, gia@ và thời gin * +, nhnh.
Oi
Jia@ Ti
Kpi!=10;Ti=50;T!=2;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O)) w12=w1#w2
w=MRR!6B(w121)
stRp(w)
JT'ng Ti
Kpi!=10;Ti=200;T!=2;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O)) w12=w1#w2
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
24/38
w=MRR!6B(w121)
stRp(w)
0 50 100 1500
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
Ti=50
Ti=100
Ti=200
###$h%n &ét: Bhi t'ng Ti th3 thời gin * +, gia@ i]n +, gia@
Khi gia@ Ti th3 thời gin * +, t'ng i]n +, t'ng
O2
Jia@ T!:
Kpi!=10;Ti=100;T!=0.5;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O))
w12=w1#w2
w=MRR!6B(w121)
stRp(w)
JT'ng T!
Kpi!=10;Ti=100;T!=;=0.05;K!t=5;T1=0;T2=0;
w1=Kpi!#(1UtM(1NTi 0O)UtM(NT! 0ON#T! 1O))
w2=tM(K!t64nv(NT1 1ONT2 1O))
w12=w1#w2
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
25/38
w=MRR!6B(w121)
stRp(w)
0 50 100 150 200
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8Step Response
Time (sec)
A m p
l i t u d e
Td=0.5
Td=2
Td=8
###$h%n &ét:
UT'ng T! th3 i]n +, gia@ thời gin * +, gia@
Uia@ T! th3 thời gin * +, t'ng i]n +, t'ng
=Kct P%n:+d t'ng 6h8t Pượng h thDng th3 t gia@ Kpi! và t'ng Ti T!.
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
26/38
Bài thí nghiệm D
Ing 2Jng YUZ[\UGK để tng h9$ hệ thống điều khiển tự động
Bài 1EKhảo sát mX h>nh hệ thống điều khiển nhiệt độE
eG h3nh h thDng:K=200T1=50T2=200
si@PinB
fp @H6h như h3nh v tr4ng 6 s Pà@ vi6 6E si@PinB
Th< +i 6*6 6h sD như h3nh v.Với QtRp: QtRp ti@R=0_nitiP=0jinP ti@R=1Qt4pti@R=1000s
QB hi 6hH< @G ph-ng Pư và 1 icn Q64pR`t
Và4 6 s Pà@ vi6 6E etP
pP4t(Q64pR`t.ti@RQ64pR`t.signPs.vPRs)
gri! 4n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
27/38
0 200 400 600 8000
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
L T
Thời gin * +, gCn 1200s(110s)
X*6 +Ynh +ượ6 f=5 T=2L5
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
28/38
Bài ). Khảo sát mX h>nh điều khiển nhiệt độ 2ung $h7"ng $há$ ]ig=6^Gicho=s4điều khiển TUV5
T 67 @G h3nh:
hnh thGng sD 6h4 , ^_`
Kp=(1.2#T)k(K#f); Ki=Kpk(2#f); K!=0.5#Kp#f
Uln +C:f=5; T=2L5
T 67 +m thY
0 200 400 600 8000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
= gCn n +Ynh (T=505s)
UiA 6hnh T=20 f=/0 t 67 +m thY:
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
29/38
0 100 200 300 4000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
T th8< thời gin * +, gia@ nhiA(/"0s) h n +Ynh
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
30/38
Th;n ).Rệ thống điều khiển t6ong khXng gian t6_ng thái.
Bài thí nghiệm `E
Di tượng 67 hà@ tr
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
31/38
` =
0
64=6tr(ol)
64 =
1.0000 J0.2W// 0.0LL5
0 1.0000 J0.2W//
0 0 1.0000
4=4sv(o)
4 =
1.0RJ00/ #
0 0 0.///
0 0./// 0 0./// 0 0
stRp(ol )̀
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
32/38
0 100 200 300 400 500 6000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5Step Response
Time (sec)
A m
p l i t u d e
###Thời gin &*6 P%p Bh4ang L00s= h +iA Bhidn +ượ6.
i@pPsR(ol`)
0 100 200 300 400 500 600 7000
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
Impulse Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
QQ n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
33/38
-1 0 1 2 3 4 5-3
-2
-1
0
1
2
3Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
4!R(ol )̀
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
34/38
-150
-100
-50
0
50
M a g n i t u d e ( d B )
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
-270
-180
-90
0
P h a s e ( d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
K=6BRr(olNJ1 J2 J12O)
K =
1."0L" /".W05 2/.WWW
).N? 2ựng s" đ hệ thống t6
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
35/38
Với 6*6 thGng sD 6E o l ` + t?nh +ượ6 F tr]n t 67 @G ph-ng 6E h thDng.
0 100 200 300 400 500 6000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
###$h%n &ét:Thời gin 6E h thDng 6qng gCn ng L00s = giDng +m thY stRp F tr]n.eG
ph-ng 6h?nh &*6.
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
36/38
U*6 +>6 t?nh hà@ * +, hà@ trng Pượng+>6 t?nh tCn i]n ph tCn P4g 6E h thDng.
hưng tr3nh:
n@=N5O;
!Rn=NL000 1"L0 11" 1O; w=tM(n@!Rn)
TrnsMRr Mn6ti4n:
5
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
L000 s/ U 1"L0 s2 U 11" s U 1
4!R(w)
-150
-100
-50
0
50
M a g n i t u d e ( d B )
10-4
10-3
10-2
10-1
100
101
-270
-180
-90
0
P h a s e ( d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
n
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
37/38
-1 0 1 2 3 4 5-3
-2
-1
0
1
2
3Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
wB=MRR!6B(w1)
TrnsMRr Mn6ti4n:
5
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
L000 s/ U 1"L0 s2 U 11" s U L
stRp(wB)
-
8/18/2019 123tailieu.com Bai Thi Nghiem 1 Cac Dac Tinh Cua He Thong Dieu Khien Tu Dong
38/38
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1Step Response
Time (sec)
A m
p l i t u d e
i@pPsR(wB)
0 50 100 150 200 250-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
Impulse Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
top related