Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động 1 - Bài 1: Nhập môn điều khiển tự động - Đỗ Tú Anh

Nội dung text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động 1 - Bài 1: Nhập môn điều khiển tự động - Đỗ Tú Anh

1. Lý thuy t ðiu khi n t đng Nh p mơn ðiu khi n tđng ThS. ð Tú Anh Bmơnðiu khi n t đng Khoa ðin, Tr ưng ðHBK HN
2. 2-1 Nh p mơn
   Mt h th ng điu khi n t đng là mt t hp các ph n t cùng ho t đng v i nhau sao cho tồn b h th ng v n hành mt cách t đng đ th c hi n m t ch c n ăng (nhi m v ) đt tr ưc.
   Ví d v các h th ng ðKT ð (t ng ph n ho c tồn ph n) • Máy mĩc thi t b : t lnh, máy điu hịa nhi t đ, thang máy, vơ tuy n điu khi n t xa, h th ng vi n thơng, Internet, • Cơng nghi p: CN s n xu t gi y, xi m ăng, CN ơ tơ, • ng d ng khác: nhà máy đin, lị ph n ng (h t nhân ho c hĩa ch t), h th ng giao thơng v n t i, rơ b t, h th ng v ũ khí, máy tính, nơng nghi p, h th ng t đng hĩa tịa nhà, Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
3. 2-2 Nh p mơn
   Ưuđim c a các h th ng ðKT ð • Gi m thi u s tham gia c a con ng ưi trong các l ĩnh v c k thu t k trên  gi m nhân cơng, tăngnăngsut và ch t l ưng sn ph m, • Gi m lao đng n ng nh c, tai n n ngh nghi p. • Nâng cao ch t l ưng cu c s ng.
   Mt vài phát minh đáng nh • 1769, James Watt phát minh ra máy điu ch nh t c đ ly tâm dùng trong đng c ơ h ơi n ưc. • 1957, Liên Xơ c ũ phĩng thành cơng v tinh nhân t o bay quanh trái đt. • 1969, d án tàu v ũ tr Apollo c a M đưaconngưi l n đu tiên b ưc lên m t tr ăng. Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
4. 2-3 Nh p mơn
   Lch s phát tri n • 1930 –1960 : ðiu khi n kinh đin ðiu khi n t l – tích phân – vi phân (PID) (Classical Control ) • 1960 –nay : ðiu khi n hi n đi ðiu khi n trong khơng gian tr ng thái, ðKti (Modern Control ) ưu, ðK s , ðK thích nghi, ðKbn v ng, ðK m, Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
5. 2-4 H th ng điu khi n u(t) y(t) ðTðK Kích thích ðáp ng Tín hi u vào Tín hi u ra Tín hi u ra y(t) cĩ quan h vi tín hi u vào u(t) : y(t)=Tu(t), trong đĩ T là mt tốn t . ðN 1.1 Xét đi t ưng T cn điu khi n vàđ áp ng mong mu n y(t), hãy tìm m t tín hi u vào u(t) thích h p sao cho v i tín hi u đĩ, h th ng s đt đưc tín hi u ra mong mu n y(t). đây , tín hi u vào thích h p u(t) đgl tín hi u điu khi n. Trên th c t , bài tốn tìm tín hi u điu khi n u(t) đưc chuy n thành bài tốn t ng h p (thi t k ) bđiu khi n. Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
6. 2-5 H th ng điu khi n ðN 1.2 H th ng điu khi n vịng h (open-loop ) là h th ng mà tín hi u vào u(t) khơng ph thu c vào tín hi u ra y(t) , cĩ ngh ĩa là u(t) khơng ph i là mt hàm c a y(t). ðN 1.3 H th ng điu khi n vịng kín ( closed-loop ) là h th ng mà tín hi u vào u(t) ph thu c vào tín hi u ra y(t) , cĩ ngh ĩa là u(t) là mt hàm c a y(t). r(t) u(t) y(t) BðK BðK ðTðK (controller,regulator, compensator ) r(t) u(t) y(t) r(t) – tín hi u đt BðK ðTðK (reference signal ) Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
7. 2-6 H th ng điu khi n d Máy gi t qu n áo là mt h th ng ðK vịng h Ví r(t)B lp trình u(t)Máy gi t y(t) ðK ð ð Tín hi u (B ) Tín hi u ( T K) Qu n áo đã đt ðK đưc gi t d Bình n ưc nĩng là mt h th ng ðK vịng kín Ví r(t)BðCnhit u(t)Bình n ưc nĩng y(t) ð ð Tín hi u (B ðK ) Tín hi u ( T K) Nhi t đ đt ðK nưc Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
8. 2-7 H th ng điu khi n • h th ng ðK vịng kín, thơng tin liên quan đn đu ra c a h đưc đư a tr li đu vào  tác đng hi ti p. •Nu ch t l ưng c a h th ng ch ưa đưc th a mãn, nh tác đng h i ti p, b ðKs vn “hành đng”đ đư a h th ng đt t i ch t l ưng mong mu n. • Các h th ng ðK vịng kín đưc s dng khi yêu c u ch t l ưng ðK cao (v đ chính xác, t c đ, ) Trong ph m vi ch ươ ng trình, chúng ta ch quantâmđn các h điu khi n h i ti p. Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
9. 2-8 H th ng điu khi n h i ti p Sơ đ hồn ch nh B so sánh y(t) r(t) + e(t) u(t) Thi t b ðK Thi t b CH ðTðK _ yˆ( t ) Thi t b đo e(t) Tín hi u sai l ch yˆ( t ) Tín hi u đo đưc Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
10. 2-9 H th ng điu khi n h i ti p d H th ng điu khi n lị ph n ng h t nhân Ví Sơ đ kh i cu trúc ??? Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin
11. 2-10 Các b ưc thi t k h th ng điu khi n 1. Nghiên c u đi t ưng c n ðK và quy t đnh các lo i c m bi n và thi t b ch p hành s s dng. 2. Mơ hình hĩa h th ng c n ðK; đơ n gi n hĩa mơ hình n u c n thi t. 3. Phân tích mơ hình; xác đnh các tính ch t c a nĩ. 4. Quy t đnh các ch tiêu ch t l ưng c a h . 5. Quy t đnh c u trúc điu khi n. 6. Thi t k bðKtha mãn các ch tiêuCLđt ra, n u khơng, gi m bt ch tiêu ho c t ng quát hĩa c u trúc b ðK . 7. Mơ ph ng h th ng ðK v a nh n đưc, ho c trên máy tính ho c trên đi t ưng th nghi m. 8. Lp l i b ưc 1 n u c n thi t. 9. Ch n các ph n c ng và ph n m m và th c hi n b ðK . 10.Ch nh đnh tr c tuy n (on-line) b ðKnu c n thi t. Lý thuy t ðKT ð 1 BmơnðKTð -Khoa ðin