baocaodks giang

Báo cáo thí nghiệm hệ thống điêu khiển số Đào Lê Giang - 20111446

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

Bài 1: Tìm mô hình gián đoạn của

động cơ một chiều

Sinh viên thực hiện: Đào Lê Giang

MSSV: 20111446

Lớp: ĐK - TĐH4 - K56

Tổ: 3

Ngày thí nghiệm: Kíp 1 thứ 4 tuần 31,32,33

1

Bài 1: Tìm mô hình gián đoạn của động cơ một chiều


Các tham số của động cơ:

- Điện trở phần ứng:

- Mô men quán tính:

- Điện cảm phần ứng:

- Hằng số động cơ:

- Từ thông danh định:

- Hẳng số thời gian động cơ: - Khâu chỉnh lưu có hằng số thời gian Tt = 100 us

1.1. Sử dụng phương pháp đã học để xác định hàm truyền đạt trên miền ảnh z thích hợp để thiết kế vòng trong cùng ĐK dòng điện phần ứng. Chu kỳ trích mẫu được chọn là T1 = 0,1ms và T2 = 0,01ms.

+ Hàm truyền của động cơ trên miền ảnh Laplace:

Gi(s) = = + Tính toán hàm truyền trên miền ảnh Z:

2



Hi(s) = = =

=

Hi(z) = (với T là thời gian lẫy mẫu)

Gi(z) = (1- z-1).Hi(z) =

+ Với T = T1 = 0,1ms, thay số ta được

Gi1(z) = + Với T = T2 = 0,01ms, thay số ta được

Gi2(z) =

1.2. Sử dụng lệnh c2d của MATLAB để tìm hàm truyền đạt trên miền ảnh z theo các phương pháp ZOH, FOH và Tustin

Nhập vào thông số động cơ≫ Ra = 250e-3;La = 4e-3; Ta = La/Ra; Tt = 100e-6 ; T1 = 0.1e-3; T2 = 0.01e-3

Nhập vào hàm truyền liên tục của dòng phần ứng:≫ Gis = tf([1],[Tt 1])*(1/Ra)*tf([1],[Ta 1]) ta thu đượcGis =

3



4 -------------------------- 1.6e-06 s^2 + 0.0161 s + 1

Nhập vào hàm truyền trên miền z ứng với 2 thời gian lấy mẫu:≫ Gi1z = tf([0.00917 0.006577],[1 -1.3617 0.3656]0.1e-3)≫ Gi2z = tf([0.0001209 0.0001169],[1 -1.9042 0.9043],0.01e-3)

Sử dụng các phương pháp ZOH,FOH và Tustin(với cả 2 thời gian lấy mẫu) :>> Gi3z = c2d(Gis,T1,'zoh')Gi3z = 0.009176 z + 0.006577 ---------------------- z^2 - 1.362 z + 0.3656>> Gi4z = c2d(Gis,T2,'zoh')Gi4z = 0.0001209 z + 0.0001169 ----------------------- z^2 - 1.904 z + 0.9043>> Gi5z = c2d(Gis,T1,'foh')

Gi5z = 0.003298 z^2 + 0.01046 z + 0.001998 ----------------------------------- z^2 - 1.362 z + 0.3656>> Gi6z = c2d(Gis,T2,'foh')Gi6z = 4.064e-05 z^2 + 0.0001585 z + 3.865e-05 --------------------------------------- z^2 - 1.904 z + 0.9043

4



>> Gi7z = c2d(Gis,T1,'tustin')

Gi7z = 0.004154 z^2 + 0.008307 z + 0.004154 ------------------------------------ z^2 - 1.327 z + 0.3313>> Gi8z = c2d(Gis,T2,'tustin')Gi8z = 5.951e-05 z^2 + 0.000119 z + 5.951e-05 -------------------------------------- z^2 - 1.904 z + 0.9042

1.3. Mô phỏng khảo sát, so sánh kết quả mô phỏng của 8 mô hình gián đoạn với mô hình liên tục của Gi(s), rút ra nhận xét.

A,Mô phỏng bằng câu lệnh

Sử dụng lệnh step>> step(Gis);hold onstep(Gi1z)step(Gi2z)step(Gi3z)step(Gi4z)step(Gi5z)step(Gi6z)step(Gi7z)step(Gi8z)grid onta thu được kết quả

5



6



B, Mô phỏng bằng SIMULINK

C, Nhận xét

7



- Các phương pháp giữ mẫu tín hiệu khác nhau cho kết quả khác nhau nhưng sai lệch không lớn, biểu hiện ở các đường đồ thị gián đoạn gần bám sát đường đồ thị của hàm truyền liên tục

- Thời gian lấy mẫu nhỏ hơn cho kết quả thu được chính xác hơn.

1.4. Xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC trên miền thời gian liên tục. Sử dụng phương pháp đã học để gián đoạn hóa mô hình với giả thiết chu kỳ trích mẫu T = 0,01s và T = 0,1s. Mô phỏng khảo sát đáp ứng bước nhảy của 2 mô hình thu được.

A, Tìm mô hình trạng thái liên tục của động cơ

Ta có hàm truyền của ĐCMC kích thích độc lập:

Đặt: 11\* MERGEFORMAT ()

Ta được hàm truyền đạt trên miền thời gian liên tục của ĐCMC kích thích độc lập:

8



Với : 22\* MERGEFORMAT ()

Thay số ta được

Ta có:

Chọn biến điều khiển và biến trạng thái như sau:

Khi đó ta có:

33\*MERGEFORMAT ()

Đặt:

9



Hệ 3 trở thành:

44\* MERGEFORMAT ()

Từ 2, 3, 4 ta có:

B,Mô hình trạng thái liên tục và gián đoạn ĐCMC tính trên matlab Mô hình trạng thái liên tục

Chương trình matlab

T3 = 0.1; T4 = 0.01;

num = [6.112];

den = [0.001206 0.0754 57.89];

G = tf(num,den);

[A,B,C,D] = tf2ss(num,den)

Ta thu được các quả như sau:

A =

1.0e+004 *

-0.0063 -4.8002

0.0001 0

10



B =

1

0

C =

1.0e+003 *

0 5.0680

D = 0

mô hình trạng thái gián đoạn

>>[Az1,Bz1] = c2d(A,B,T3)

Ta có :

Az1 =

-0.0438 -2.9271

0.0001 -0.0399

Bz1 =

1.0e-004 *

0.6098

0.2166

>> H1=ss(A,B,C,D,T3)

a =

x1 x2

x1 -0.04376 -2.927

x2 6.098e-005 -0.03995

b =

u1

x1 6.098e-005

11



x2 2.166e-005

c =

x1 x2

y1 0 5068

d =

u1

y1 0

>>[Az2,Bz2] = c2d(A,B,T4)

Az2 =

-0.4989 -133.8566

0.0028 -0.3245

Bz2 =

0.0028

0.0000

>> H2=ss(Az2,Bz2,C,D,T4)

a =

x1 x2

x1 -0.4989 -133.9

x2 0.002789 -0.3245

b =

u1

x1 0.002789

x2 2.759e-005

c =

x1 x2

12



y1 0 5068

d =

u1

y1 0

C, Mô phỏng khảo sát đáp ứng bước nhảy của các mô hình thu được Đồ thị đáp ứng bước nhảy 3 mô hình trạng thái tính tay trên simulink

13


baocaodks giang

Documents