Bài thí nghiệm 1: Các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động ppsx

51 491 3
Bài thí nghiệm 1: Các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động ppsx

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

Bài thí nghiệm 1: Các đặc tính hệ thống điều khiển tự động 1:Khảo sát đặc tính khâu động học a.Khâu tích phân w(s)= Xét trường hợp : K=5 K=20 +Với K=5: >>W=tf([5],[1 0]) >>ltiview({'step','impulse','bode','nyquist'},w) Step Response Impulse Response 5.5 Amplitude 6000 Amplitude 8000 4000 2000 0 500 1000 4.5 1500 Time (sec) 1.5 Time (sec) Bode Diagram Nyquist Diagram 20 10 Imaginary Axis Phase (deg) Magnitude (dB) 0.5 -20 -89 -90 -91 10 10 -5 -10 -1 Frequency (rad/sec) +Với K=20: >>W=tf([20],[1 0]) >>ltiview({'step','impulse','bode','nyquist'},w) -0.5 Real Axis 0.5 4 Step Response x 10 Impulse Response 21 20.5 Amplitude Amplitude 0 500 1000 20 19.5 19 1500 Time (sec) 1.5 Time (sec) Bode Diagram Nyquist Diagram 40 10 20 Imaginary Axis Phase (deg) Magnitude (dB) 0.5 -89 -90 -91 10 10 -5 -10 -1 Frequency (rad/sec) b.Khâu vi phân thực tế: w(s)= Với K=20;T=0.1 Chương trình: >>w=tf([20 0],[0.1 1]) >>ltiview({'step','impulse','bode','nyquist'},w) -0.5 Real Axis 0.5 Step Response Impulse Response -500 Amplitude 150 Amplitude 200 100 50 -1000 -1500 0.2 0.4 -2000 0.6 0.2 Time (sec) 0.6 Time (sec) Bode Diagram Nyquist Diagram 50 100 Imaginary Axis Phase (deg) Magnitude (dB) 0.4 90 45 0 10 10 Frequency (rad/sec) 50 -50 -100 -50 50 100 Real Axis 150 200 c.Khâu qn tính bậc nhất: w(s)= +Với K=20;T=50 Chương trình: >>w=tf([20],[50 1]) >>ltiview({'step','impulse','bode','nyquist'},w) Step Response Impulse Response 0.3 Amplitude 0.4 15 Amplitude 20 10 0 100 200 0.2 0.1 300 100 Time (sec) 300 Time (sec) Bode Diagram Nyquist Diagram 50 10 Imaginary Axis Phase (deg) Magnitude (dB) 200 -50 -45 -90 -3 10 -2 10 -1 10 Frequency (rad/sec) +Với K=20;T=100: 10 -5 -10 -5 10 Real Axis 15 20 >>w=tf([20],[100 1]) >>ltiview({'step','impulse','bode','nyquist'},w) Step Response Impulse Response 0.15 Amplitude 0.2 15 Amplitude 20 10 0.1 0.05 200 400 600 200 Time (sec) 600 Time (sec) Bode Diagram Nyquist Diagram 50 10 Imaginary Axis Phase (deg) Magnitude (dB) 400 -50 -45 -90 -4 10 -2 10 10 -5 -10 -5 Frequency (rad/sec) Xác định T K đồ thị:Với K=20,T=50 10 Real Axis 15 20 S te p R e s p o n s e Im p u ls e R e s p o n s e 20 15 10 A m p litu d e A m p litu d e 5 0 0 50 100 150 200 250 300 50 100 150 T im e ( s e c ) B o d e D ia g r a m 300 N y q u is t D ia g r a m Im a g in a ry A x is 10 -50 M a g n itu d e (d B ) 250 T im e (s e c ) 50 P h a s e (d e g ) 200 -5 -45 -90 -3 10 10 -2 10 -1 10 F re q u e n c y (r a d /s e c ) d Khâu bậc 2: w(s)= K=20,T=10,D=0,0.25,0.5,0.75,1 +Vẽ hàm độ h(t) cho trường hợp: >> w=tf([20],[100 2*10*0 1]) >> step(w) >> hold on >> w=tf([20],[100 2*10*0.25 1]) >> step(w) -1 -5 10 R e a l A x is 15 20 >> w=tf([20],[100 2*10*0.5 1]) >> step(w) >> w=tf([20],[100 2*10*0.75 1]) >> step(w) >> w=tf([20],[100 2*10*1 1]) >> step(w) S te p Re s p on s e 45 40 35 D=0 30 D = 0.2 25 A m plitud e D = 0.5 20 D = 0.7 15 D=1 10 -5 50 00 50 Time (s ec ) ***Nhận xét:Khi d tăng, ta thấy thời gian độ nhỏ +Vẽ hàm độ xung k(t): >> hold off 00 25 >> w=tf([20],[100 2*10*0 1]) >> impulse(w) >> hold on >> w=tf([20],[100 2*10*0.25 1]) >> impulse(w) >> w=tf([20],[100 2*10*0.5 1]) >> impulse(w) >> w=tf([20],[100 2*10*0.75 1]) >> impulse(w) >> w=tf([20],[100 2*10*1 1]) >> impulse(w) Imp uls e Re s p o n s e d= 1.5 d= 0.2 d= 0.5 d= 0.75 A m p litud e 0.5 d= -0.5 -1 -1.5 -2 50 100 15 Time (s ec ) +Khảo sát đặc tính tần biên pha hệ thống: ++d=0 >> hold off >> w=tf([20],[100 2*10*0 1]) >>nyquist(w) 200 25 ***Nhận xét: tăng Ti thời gian độ giảm, biên độ giảm Khi giảm Ti thời gian độ tăng, biên độ tăng +Td -Giảm Td: >> Kpid=10;Ti=100;Td=0.5;a=0.05;Kdt=5;T1=80;T2=40; >> w1=Kpid*(1+tf(1,[Ti 0])+tf([Td 0],[a*Td 1])) >> w2=tf(Kdt,conv([T1 1],[T2 1])) >> w12=w1*w2 >> w=feedback(w12,1) >> step(w) -Tăng Td >> Kpid=10;Ti=100;Td=8;a=0.05;Kdt=5;T1=80;T2=40; >> w1=Kpid*(1+tf(1,[Ti 0])+tf([Td 0],[a*Td 1])) >> w2=tf(Kdt,conv([T1 1],[T2 1])) >> w12=w1*w2 >> w=feedback(w12,1) >> step(w) S te p R e s p o n s e Td = Td = 2 Td = A m p litu d e 0 50 100 150 200 250 300 Tim e (s e c ) ***Nhận xét: +Tăng Td biên độ giảm, thời gian độ giảm +Giảm Td thời gian độ tăng, biên độ tăng =>>>Kết luận:để tăng chất lượng hệ thống ta giảm Kpid tăng Ti, Td 350 Bài thí nghiệm Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động Bài 1:Khảo sát mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ: Mơ hình hệ thống: K=200,T1=50,T2=200 >>simulink Lắp mạch hình vẽ cửa sổ làm việc simulink Thay đổi số hình vẽ.Với Step: Step time=0,Initial=0,Final time=1,Stop time=1000s Sauk hi chạy mô phỏng, lưu biến ScopeData Vào cửa sổ làm việc Matlab >>plot(ScopeData.time,ScopeData.signals.values) >>grid on 200 180 160 140 120 L 100 T 80 60 40 20 0 200 40 Thời gian độ gần 1200s(1180s) Xác định L=45, T=265 60 00 100 1200 Bài Khảo sát mơ hình điều khiển nhiệt độ dung phương pháp Ziegler-Nichols(điều khiển PID) Ta có mơ hình: Chỉnh thơng số cho PID Kp=(1.2*T)/(K*L); Ki=Kp/(2*L); Kd=0.5*Kp*L +Ban đầu:L=45; T=265 Ta có đồ thị 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 200 =>Hệ gần ổn định (T=505s) 400 600 800 1000 1200 +Điều chỉnh T=280, L=30, ta có đồ thị: 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 200 300 400 Ta thấy thời gian độ giảm nhiều(370s), hệ ổn định 500 600 Phần 2.Hệ thống điều khiển không gian trạng thái Bài thí nghiệm 4: Đối tượng có hàm truyền: W(s)= T1=12;T2=100;T3=5 Thay số ta có W(s)= Chương trình matlab: >> num=[5]; >> den=[6000 1760 117 1]; >> [A,B,C,D]=tf2ss(num, den) A= -0.2933 -0.0195 -0.0002 1.0000 0 1.0000 B= 0 C= 1.0e-003 * 0 0.8333 D= >> co=ctrb(A,B) co = 1.0000 -0.2933 0.0665 1.0000 -0.2933 0 1.0000 >> ob=obsv(A,C) ob = 1.0e-003 * 0 0.8333 0.8333 0.8333 0 >> step(A,B,C,D) S p R sp n te e o se 5 A p d m litu e 5 5 0 10 0 0 0 0 60 T e (se im c) ***Thời gian xác lập khoảng 600s=> hệ điều khiển >> impulse(A,B,C,D) Im pulse Response 0.04 0.035 0.03 Amplitude 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 100 200 300 400 Tim (sec) e 500 600 700 >> nyquist(A,B,C,D) Nyquist Diagram Imaginary Axis -1 -2 -3 -1 Real Axis >> bode(A,B,C,D) Bode Diagram 50 Magnitude (dB) -50 -100 Phase (deg) -150 -90 -180 -270 -4 10 -3 10 10 -2 10 -1 Frequency (rad/sec) >> K=acker(A,B,[-1 -2 -12]) K= 14.7067 37.9805 23.9998 10 10 2.Xây dựng sơ đồ hệ thống simulink Sơ đồ: Với thông số A, B ,C ,D tính trên, ta có mơ hệ thống 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 0 100 200 300 400 500 600 ***Nhận xét:Thời gian hệ thống gần 600s => giống đồ thị step trên.Mô xác +Các đặc tính hàm độ, hàm trọng lượng,đặc tính tần biên pha, tần loga hệ thống Chương trình: >> num=[5]; >> den=[6000 1760 117 1]; >> w=tf(num,den) Transfer function: 6000 s^3 + 1760 s^2 + 117 s + >> bode(w) Bode Diagram Magnitude (dB) 50 -50 -100 Phase (deg) -150 -90 -180 -270 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 Frequency (rad/sec) 10 10 >> nyquist(w) Nyquist Diagram Imaginary Axis -1 -2 -3 -1 Real Axis >> wk=feedback(w,1) Transfer function: 6000 s^3 + 1760 s^2 + 117 s + >> step(wk) S p R sp n te e o se A p d m litu e 0 0 T e (se im c) >> impulse(wk) Im pulse R esponse 0.03 0.025 Amplitude 0.02 0.015 0.01 0.005 -0.005 50 100 150 Tim (sec) e 200 250 ... chất lượng hệ thống ta giảm Kpid tăng Ti, Td 350 Bài thí nghiệm Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động Bài 1:Khảo sát mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ: Mơ hình hệ thống: K=200,T1=50,T2=200... đổi, đặc tính miền thời gian:thời gian độ tăng K tăng -Trong miền tần số:Khi k thay đổi, dặc tính tần hệ hở khơng thay đổi Bài thí nghiệm 2: Ứng dụng matlab khảo sát tính ổn định chất lượng hệ thống( Nhóm... 300 400 Ta thấy thời gian độ giảm nhiều(370s), hệ ổn định 500 600 Phần 2 .Hệ thống điều khiển không gian trạng thái Bài thí nghiệm 4: Đối tượng có hàm truyền: W(s)= T1=12;T2=100;T3=5 Thay số ta có

Ngày đăng: 13/07/2014, 06:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan