Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

18 1.7K 3
Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Điều khiển số, báo cáo, thí nghiệm, báo cáo điều khiển số, TN điều khiển số

Yêu cầu: Hàm truyền Gzi3 Phương pháp xấp xỉ FOH, T=0.1ms Bài thực hành số 1: Tìm mô hình gián đoạn của động cơ một chiều Tham số của động cơ: Tham số động cơ: %Khai bao tham so Ra = 0.25; La = 0.004; Ta= La/Ra; phi = 0.04; J = 0.012; Km = 38.2; Ke = 236.8; - Xác định các hàm truyền trên miền ảnh z ứng với T1=0.1ms và T2=0.01ms - Mô phỏng so sánh kết quả. - Xây dựng mô hình trạng thái của ĐCMC trên miền liên tục và mô phỏng đáp ứng bước nhảy của mô hình thu được. Chương trình thực hiện: Hàm truyền hệ hở: >> Gh=1/Ra*tf(1,[Ta 1])*Km*phi*tf(1,[2*pi*J 0]) Transfer function: 6.112 ----------------------- 0.001206 s^2 + 0.0754 s Hàm truyền hệ kín: >> Gk=feedback(Gh,Ke*phi) Transfer function: 6.112 ------------------------------- 0.001206 s^2 + 0.0754 s + 57.89 Kết quả với T1 = 0.1ms - Hàm truyền gián đoạn theo ZOH: >> Gkz1=c2d(Gk,0.1e-003,'ZOH') Transfer function: 2.528e-005 z + 2.523e-005 ------------------------- z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001 - Hàm truyền gián đoạn theo FOH: >> Gkz2=c2d(Gk,0.1e-003,'FOH') Transfer function: 8.431e-006 z^2 + 3.367e-005 z + 8.404e-006 ------------------------------------------ z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001 - Hàm truyền gián đoạn theo TUSTIN: >> Gkz2=c2d(Gk,0.1e-003,'TUSTIN') Transfer function: 1.263e-005 z^2 + 2.525e-005 z + 1.263e-005 ------------------------------------------ z^2 - 1.993 z + 0.9938 Sampling time: 0.0001 Kết quả với T2= 0.01ms - Hàm truyền gián đoạn theo ZOH: >> Gkz4=c2d(Gk,0.01e-003,'ZOH') Transfer function: 2.533e-007 z + 2.532e-007 ------------------------- z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sampling time: 1e-005 - Hàm truyền gián đoạn theo FOH: >> Gkz5=c2d(Gk,0.01e-003,'FOH') Transfer function: 8.443e-008 z^2 + 3.377e-007 z + 8.44e-008 ----------------------------------------- z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sampling time: 1e-005 - Hàm truyền gián đoạn theo TUSTIN >> Gkz6=c2d(Gk,0.01e-003,'TUSTIN') Transfer function: 1.266e-007 z^2 + 2.532e-007 z + 1.266e-007 ------------------------------------------ z^2 - 1.999 z + 0.9994 Sampling time: 1e-005 >> step(Gk); hold on; >> step(Gkz1); hold on; >> step(Gkz2); hold on; >> step(Gkz3); hold on; >> step(Gkz4); hold on; >> step(Gkz5); hold on; >> step(Gkz6); hold on; Sau khi thực hiện các lệnh trên ta có đồ thị biểu diễn các hàm gián đoạn trên miền z: - Nhận xét: Qua đồ thị với các hàm truyền đạt trong cùng một chu kỳ ( T=0.1ms với Gkz1, Gkz2, Gkz3) thì hàm truyền gián đoạn theo phương pháp FOH và TUSTIN bám sát với nhau và có biên độ cao hơn so với phương pháp ZOH trong cùng một khoảng thời gian. Xây dựng mô hình trạng thái ĐCMC trên miền thời gian liên tục. Mô hình trạng thái trên miền thời gian liên tục: >> [A,B,C,D]=tf2ss([0 6.112],[0.001206 0.0754 57.89]) A = 1.0e+004 * -0.0063 -4.8002 0.0001 0 B = 1 0 C = 1.0e+003 * 0 5.0680 D = 0 Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.1s >> [A1,B1]=c2d(A,B,0.1) A1 = -0.0438 -2.9271 0.0001 -0.0399 B1 = 1.0e-004 * 0.6098 0.2166 >> H1=ss(A1,B1,C,D,0.1) a = x1 x2 x1 -0.04376 -2.927 x2 6.098e-005 -0.03995 b = u1 x1 6.098e-005 x2 2.166e-005 c = x1 x2 y1 0 5068 d = u1 y1 0 Sampling time: 0.1 Discrete-time model. >> step(H1); hold on Đáp ứng quá độ: Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.01s >> [A2,B2]=c2d(A,B,0.01) A2 = -0.4989 -133.8566 0.0028 -0.3245 B2 = 0.0028 0.0000 >> H2=ss(A2,B2,C,D,0.01) 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 y1 0 5068 d = u1 y1 0 Sampling time: 0.01 Discrete-time model. >> step(H2); hold on Kết quả: Đáp ứng quá độ Bài thực hành số 2: Tổng hợp vòng điều chỉnh dòng phần ứng (điều khiển mômen quay). Với đối tượng là dòng điện, ta coi gần đúng thiết bị chỉnh lưu là khâu tỉ lệ quán tính bậc nhất hằng số thời gian Tt=100µs ta có hàm truyền của mạch phần ứng là: Sử dụng mô hình với tần số thời gian Tt=0.1ms và phương pháp FOH Chương trình Matlab: >> Tt=100e-006; >> Gi=tf(1,[Tt 1])*1/Ra*tf(1,[Ta 1]) Transfer function: 4 --------------------------- 1.6e-006 s^2 + 0.0161 s + 1 >> Gzi3=c2d(Gi,0.1e-003,'FOH') Transfer function: 0.003298 z^2 + 0.01046 z + 0.001998 ----------------------------------- z^2 - 1.362 z + 0.3656 Sampling time: 0.0001 >> Gzi3=filt([0.003298 0.01046 0.001998],[1 -1.362 0.3656],0.1e- 003) Transfer function: 0.003298 + 0.01046 z^-1 + 0.001998 z^-2 --------------------------------------- 1 - 1.362 z^-1 + 0.3656 z^-2 Sampling time: 0.0001 1. Thiết kế bộ điều chỉnh dòng theo phương pháp Dead-Beat với L 1 (z -1 ) là đa thức mũ âm bậc nhất L 1 (z -1 ) = l 0 + l 1 z -1 Áp dụng công thức của bộ điều khiển Dead-Beat ta có: 0 0 0 1 0 ( ) m j a l a a bj = = − ∑ 1 0 0 1 0 ( ) m j a l a a bj = − = − ∑ Với L 2 (z -1 ) là đa thức mũ âm bậc hai: L 2 (z -1 ) = l 0 + l 1 z -1 + l 2 z -2 ( ) 2 0 0 2 2 0 1 0 1 2 0 1 m j a l a a a a a bj = = + − + ∑ ( ) 0 1 1 2 2 0 1 0 1 2 0 . 1 m j a a l a a a a a bj = − = + − + ∑ ( ) 2 1 0 2 2 2 2 0 1 0 1 2 0 1 m j a a a l a a a a a bj = − = + − + ∑ Từ đó xác định được bộ điều khiển : 1 1 1 1 1 ( ). ( ) ( ) 1 ( ). ( ) R L z A z G z L z B z − − − − − = − 2. Tìm L 2 (z -1 ) >> b0=0.003298;b1=0.01046;b2=0.001998; >> a0=1;a1=-1.362;a2=0.3656; >> A=filt([a0 a1 a2],1,0.1e-3) Transfer function: 1 - 1.362 z^-1 + 0.3656 z^-2 Sampling time: 0.0001 >> B=filt([b0 b1 b2],1,0.1e-3) Transfer function: 0.003298 + 0.01046 z^-1 + 0.001998 z^-2 Sampling time: 0.0001 >> Ms=(a0^2+a1^2-a0*(a1+a2))*(b0+b1+b2); >> l0=a0^2/Ms l0 = 16.4790 >> l1=-a0*a1/Ms l1 = 22.4444 >> l2=(a1^2-a0*a2)/Ms l2 = 24.5445 >> L=filt([l0 l1 l2],1,0.1e-3) Transfer function: 16.48 + 22.44 z^-1 + 24.54 z^-2 Sampling time: 0.0001 >> Gr=L*A/(1-L*B) Transfer function: 16.48 + 3.553e-015 z^-1 - 8.882e-016 z^-2 - 25.22 z^-3 + 8.973 z^-4 ------------------------------------------------------------------- 0.9457 - 0.2464 z^-1 - 0.3486 z^-2 - 0.3016 z^-3 - 0.04904 z^-4 Sampling time: 0.0001 >> Gkz=feedback(Gzi3*Gr,1) Transfer function: 0.05435 + 0.1724 z^-1 + 0.03293 z^-2 - 0.08319 z^-3 - 0.2342 z^-4 + 0.04347 z^-5 + 0.01793 z^-6 --------------------------------------------------------------- 1 - 1.362 z^-1 + 0.3656 z^-2 - 5.551e-017 z^-3 +2.776e-017 z^-4 - 1.388e-017 z^-5 + 3.469e-018 z^-6 Sampling time: 0.0001 >> step(Gkz) Nhận xét: Ta thấy với bộ điều khiển Dead-Bead đa thức bậc 2 hệ thống đi vào ổn định sau 4 chu kỳ trích mẫu. Đầu ra không có hiện tượng dao động chứng tỏ bộ điều khiển có chất lượng tốt. Bài thực hành số 3: Tổng hợp vòng điều khiển tốc độ quay. Theo phương pháp Dead-Beat ta có hàm truyền hệ kín của phần điều chỉnh dòng là G kin (z -1 )=L(z -1 )*B(z -1 ) Ta có hàm truyền đạt của đối tượng điều khiển tốc độ: 1 1 ( )* z( ) n kin G G z G z − − = Trong đó Gz(z -1 ) được tính theo FOH chu kỳ T1=0.1ms. Để đơn giản trong tính toán ta chọn L(z -1 ) là đa thức bậc nhất. >> ms1=(a0-a1)*(b0+b1+b2); >> l01=a0/ms1; >> l11=-a1/ms1; >> L1=filt([l01 l11],1,0.1e-3) >> Gk2=L1*B Transfer function: 0.08862 + 0.4018 z^-1 + 0.4365 z^-2 + 0.07312 z^-3 Sampling time: 0.0001 >> Gz=c2d(Km*phi*tf(1,[2*pi*J 1]),0.1e-3,'FOH') Transfer function: 0.001013 z + 0.001012 --------------------- z - 0.9987 >> Gnz=Gk2*Gz Transfer function: 8.976e-005 + 0.0004966 z^-1 + 0.0008488 z^-2 + 0.000516 z^-3 + 7.403e- 005 z^-4 -------------------------------------------------------------------- 1 - 0.9987 z^-1 Sampling time: 0.0001 1. Thiết kế bộ điều khiển PI theo tiêu chuẩn tích phân bình phương. 2 0 N Q k k I e = = ∑ -Bộ điều khiển: 1 0 1 1 1 ( ) 1 Rn r r z G z p z − − − = + Ta chọn p 1 =-1. - Đối tượng điều khiển: 1 2 3 4 0 1 2 3 4 1 0 1 ( ) n b b z b z b z b z G z a a z − − − − − + + + + = + Vớib0= 8.97e-5, b1=0.4966e-3: b2=0.8488e-3; b3=0.516e-3; b4=7.403e-5; a0=1; a1= -0.9987 - Ta có sai lệch điều chỉnh: 1 ( ) ( )* 1 * Rn n E z W z G G = + - Viết sai lệch ĐC dưới dạng sai phân: . 0.1724 z ^-1 + 0.03293 z ^-2 - 0.08319 z ^-3 - 0.2342 z ^-4 + 0.04347 z ^-5 + 0.01793 z ^-6 -- -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - - 1 - 1.362. 7.403e- 005 z ^-4 -- -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - 1 - 0.9987 z ^-1 Sampling time: 0.0001 1. Thiết kế bộ điều khiển PI theo

Ngày đăng: 15/10/2013, 15:38

Hình ảnh liên quan

Tìm mô hình gián đoạn của động cơ một chiều - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

m.

mô hình gián đoạn của động cơ một chiều Xem tại trang 1 của tài liệu.
Xây dựng mô hình trạng thái ĐCMC trên miền thời gian liên tục. Mô hình trạng thái trên miền thời gian liên tục: - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

y.

dựng mô hình trạng thái ĐCMC trên miền thời gian liên tục. Mô hình trạng thái trên miền thời gian liên tục: Xem tại trang 4 của tài liệu.
Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.1s >> [A1,B1]=c2d(A,B,0.1) - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

h.

ình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.1s >> [A1,B1]=c2d(A,B,0.1) Xem tại trang 4 của tài liệu.
Mô hình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.01s >> [A2,B2]=c2d(A,B,0.01) - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

h.

ình gián đoạn với chu kỳ trích mẫu T=0.01s >> [A2,B2]=c2d(A,B,0.01) Xem tại trang 5 của tài liệu.
Sử dụng mô hình với tần số thời gian Tt=0.1ms và phương pháp FOH Chương trình Matlab: - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

d.

ụng mô hình với tần số thời gian Tt=0.1ms và phương pháp FOH Chương trình Matlab: Xem tại trang 7 của tài liệu.
Hình3.1: đặc tính và sai lệch theo tiêu chuẩn gán điểm cực - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

Hình 3.1.

đặc tính và sai lệch theo tiêu chuẩn gán điểm cực Xem tại trang 13 của tài liệu.
Hình4: đặc tính và sai lệch nhiễu tải với bộ PI theo phương pháp gán điểm cực - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

Hình 4.

đặc tính và sai lệch nhiễu tải với bộ PI theo phương pháp gán điểm cực Xem tại trang 14 của tài liệu.
Hình 5: Đáp ứng và sai lệnh khi thay đổi giá trị đặt của bộ PI với pp tích phân bình phương - Báo cáo thí nghiệm điều khiển số - ĐHBKHN

Hình 5.

Đáp ứng và sai lệnh khi thay đổi giá trị đặt của bộ PI với pp tích phân bình phương Xem tại trang 15 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan