CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Lịch sử phát triển Một ngành khoa học coi quan trọng kỷ XX điều khiển học Điều khiển học giải thích quy luật chung việc điều khiển trình xảy tự nhiên, tham gia trực tiếp người Tự động học tảng khoa học điều khiển học Ngày nước công nghiệp phát triển, tự động học giữ vai trò đặc biệt quan trọng xã hội Tự động hoá đáp ứng nhu cầu ngày cao đời sống người, góp phần cải thiện điều kiện làm việc giải phóng người khỏi công việc lao động chân tay nặng nhọc, độc hại nguy hiểm Trên thực tế hệ thống tự động điều khiển sơ khai xuất từ xa xưa lịch sử phát triển loài người Những hệ thống tự động điều khiển kể đến cấu điều chỉnh mực nước đồng hồ nước xuất vào khoảng 300 năm trước công nguyên Hy lạp, hay cấu tương tự để trì mức dầu đèn dầu xuất thời gian Tuy nhiên lịch sử phát triển tự động học coi năm 1765 kỹ sư người Nga I.Polzunov chế tạo hệ thống tự động kín giới để điều chỉnh mực nước nồi Bộ điều chỉnh hệ thống có nhiệm vụ giữ cho mực nước nồi không đổi Vài năm sau (1769) Giêm Watt ứng dụng nguyên tắc Polzunob chế tạo điều chỉnh tốc độ quay kiểu văng ly tâm dùng cho máy nước Ngày nguyên tắc điều chỉnh gọi nguyên tắc Polzunob - Watt Hình 1.1: Bộ điều chỉnh mực nước nồi Tiếp theo sau thời gian dài, phát triển hệ thống hệ thống tự động điều chỉnh chủ yếu dựa sở thử nghiệm sáng chế Việc cố gắng làm giảm sai số hệ thống điều chỉnh thời gian dẫn tới hậu thời gian điều chỉnh bị kéo dài hệ thống hoạt động không ổn định Vì tất yếu lý thuyết tự động điều chỉnh phát triển để giải vấn đề ổn định hệ thống thiết kế Năm 1868 J.C Maxwell đặt móng cho lý thuyết toán liên quan tới tự động điều chỉnh thông qua việc thiết lập phương trình vi phân mô tả điều chỉnh vòng quay Maxwell nghiên cứu ảnh hưởng thông số khác hệ thống tới hoạt động Cùng khoảng thời gian I.A Vưsnhiegradsky nhà bác học người Nga đưa lý thuyết toán để nghiên cứu động học hệ thống điều chỉnh Ông thiết lập phương trình động học hệ thống tự động điều chỉnh Tiếp theo vào năm 1871 Trebưseb chứng minh làm cho sai số điều chỉnh vòng quay kiểu văng ly tâm Watt chế tạo nhỏ tuỳ ý thông qua việc lựa chọn hình dạng cánh tay đòn Trong "Các toán tổng quát ổn định chuyển động" A.M Liapunov xuất năm 1892, ông chứng minh định lý dùng để đánh giá tính ổn định hệ thống theo phương trình tuyến tính gần thay cho phương trình phi tuyến tính gốc Đây đánh dấu lịch sử phát triển lý thuyết tự động Trước chiến thứ hai, lý thuyết điều chỉnh điều khiển phát triển theo hai hướng khác nhau, xu hướng thứ nghiên cứu hệ thống tự động điều chỉnh miền thời gian nhà khoa học Liên xô nước Đông Âu xu hướng thứ hai nghiên cứu hệ thống miền tần số nhà khoa học Mỹ nước Tây Âu Trong chiến thứ hai lý thuyết tự động phát triển mạnh mẽ nhằm phục vụ mục đích quân Trong năm 50 lý thuyết thiết kế hệ thống tập trung vào phát triển sử dụng phương pháp mặt phẳng phức quỹ đạo nghiệm số Tới năm 80 máy tính số sử dụng hệ thống điều khiển đánh dấu bước phát triển tự động hóa Sự kiện phóng thành công vệ tinh Sputnik Liên xô cũ mở kỷ nguyên chinh phục vũ trụ đặt thách thức với tự động học: thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển phức tạp có độ xác cao cho tên lửa vệ tinh Các lý thuyết điều khiển tối ưu, điều khiển mờ góp phần phát triển lý thuyết tự động mạnh mẽ nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển lĩnh vực có liên quan Ngày việc nghiên cứu thiết kế phân tích hệ thống tự động rõ ràng phải xem xét miền thời gian miền tần số Trong số nhà bác học, nhà phát minh có đóng góp lớn vào trình phát triển tự động học như: Vưsnhiegradski, Liapunov, Trebưseb, Andponov, Mikhainov, Huzwit, Routh, Bode v.v phải kể đến Vưsnhiegradski Ông có công lớn việc phát triển lý thuyết tự động điều chỉnh, người chứng minh trình xảy điều chỉnh đối tượng điều chỉnh liên hệ chặt chẽ với phải nghiên cứu chúng làm việc phối hợp với Tự động học ngày đan chéo thâm nhập vào ngành khoa học khác ngược lại ngày phong phú thêm thành tựu ngành khoa học lân cận Ngày tự động điều chỉnh điều khiển thâm nhập sâu rộng vào nhiều ngành kinh tế, kỹ thuật nói chung ngành vận tải biển nói riêng Trong hệ thống động lực tàu thuỷ vấn đề tự động điều chỉnh điều khiển ngày có ý nghĩa lớn, hệ thống tự động hóa chứng minh tính tin cậy khả ưu việt chúng Cách không lâu tự động hoá diesel tàu thủy dừng việc trang bị điều chỉnh tốc độ quay hoạt động trực tiếp, hệ thống tín hiệu phòng ngừa điều chỉnh nhiệt độ, áp suất nước làm mát, dầu bôi trơn , chủ yếu trang bị cho động động phụ thường trang bị điều chỉnh tốc độ quay chế độ Những năm gần hệ thống tự động điều chỉnh điều khiển từ xa trang bị ngày rộng rãi hệ thống động lực tàu thủy, mức độ tự động hóa hệ động lực tàu thủy ngày cao tiến tới khả tự động hóa hoàn toàn Tự động hoá hoàn toàn cho phép đơn giản hoá thao tác điều khiển, tăng tính động tàu, tránh việc phải thực nhiều thao tác, bảo đảm cho động hoạt động chế độ tối ưu (về kinh tế, an toàn, tin cậy, tuổi thọ ) cuối cho phép giảm thiểu sức lao động người, giảm số lượng thuyền viên Với phát triển mạnh mẽ việc ứng dụng rộng rãi thiết bị tự động hoá tàu thủy vậy, để khai thác tàu cách hiệu an toàn, thuyền viên, kỹ sư máy kỹ thuật viên việc phải có trình độ chuyên môn cao cần phải trang bị kiến thức tốt tự động điều chỉnh điều khiển 1.2 Những khái niệm Lý thuyết tự động nói lĩnh vực phức tạp Để nhanh chóng nắm bắt vấn đề lý thuyết tự động trước hết phải làm quen với số thuật ngữ, khái niệm khái niệm hệ thống, thông tin, tín hiệu, trình 1.2.1 Điều khiển điều chỉnh: Khái niệm điều khiển hiểu tập hợp tất tác động mang tính tổ chức trình hay hệ thống nhằm đạt mục đích mong muốn trình hay hệ thống Điều chỉnh khái niệm hẹp điều khiển Điều chỉnh tập hợp tất tác động nhằm giữ cho tham số trình hay hệ thống ổn định thay đổi theo quy luật Tham số gọi tham số cần điều chỉnh, đại lượng cần điều chỉnh, thông số điều chỉnh hay đại lượng điều chỉnh Trong khái niệm sử dụng thuật ngữ "điều chỉnh" hiểu khái niệm điều khiển 1.2.2 Hệ thống: Trong môi trường sống ta thường gặp mối quan hệ phần tử chi tiết bên chúng Mối quan hệ xuất cách tự nhiên, ví dụ thể sống tạo nên mục đích người Những tập hợp phần tử thực tế có mối quan hệ với cách có mục đích để thực nhiệm vụ người ta gọi hệ thống Đặc biệt quan trọng hệ thống thường xảy trao đổi thông tin hệ thống gọi hệ thống điều chỉnh, điều khiển 1.2.2.1 Hệ thống điều chỉnh, điều khiển: Hệ thống điều chỉnh hay điều khiển hệ thống thực nhiệm vụ điều chỉnh hay điều khiển Hệ thống điều chỉnh phân chia thành loại khác Để phân biệt chúng cách tổng quát nhất, người ta thường chia chúng thành loại: - Các hệ thống điều chỉnh tự nhiên, bao gồm hệ thống điều chỉnh sinh vật hay gọi thể sống - Các hệ thống điều chỉnh nhân tạo người tạo nên để phục vụ cho mục đích Các hệ thống điều chỉnh nhân tạo lại phân biệt sau: + Hệ thống điều chỉnh kỹ thuật + Hệ thống điều chỉnh kinh tế + Hệ thống điều chỉnh kết hợp Sau số ví dụ minh họa loại hệ thống điều chỉnh khác nhau: Loại Hệ thống nói chung Ví dụ minh họa Con tàu, người, hệ động lực Hệ thống điều chỉnh Hệ thống máy phát điện tự động hoá, người, Nhà nước Hệ thống điều chỉnh kỹ thuật Tổ hợp máy điện tự động hoá Hệ thống điều chỉnh kinh tế Cơ quan hành xí nghiệp vận tải biển Hệ thống điều chỉnh kết hợp Con tàu tự động hoá với việc điều khiển tự động máy tính buồng máy không cần có người ca Một hệ thống điều chỉnh gồm có hai thành phần đối tượng điều chỉnh thiết bị điều chỉnh Đối tượng điều chỉnh thành phần tồn khách quan có tín hiệu đại lượng cần điều chỉnh Thiết bị điều chỉnh tập hợp tất phần tử hệ thống nhằm mục đích tạo giá trị điều chỉnh tác động lên đối tượng Giá trị gọi tác động điều chỉnh Nhiệm vụ thiết bị điều chỉnh tác động lên đầu vào đối tượng điều chỉnh cho đại lượng cần điều chỉnh đạt giá trị mong muốn Thông tin Phần điều chỉnh (Đối tượng điều chỉnh) Phần điều chỉnh (Bộ điều chỉnh) Tác động học Hình 1.1.2: Sơ đồ minh họa tổng quát hệ thống điều chỉnh Khi tác động điều chỉnh thể theo quy luật điều chỉnh xác định gọi angorit điều chỉnh Angorit điều chỉnh hiểu tập hợp quy tắc logic số học với quy tắc thủ tục mà theo tạo tín hiệu điều chỉnh từ tín hiệu thông tin đơn vị điều chỉnh 1.2.2.2 Hệ thống tự động điều chỉnh: Nếu quỏ trỡnh điều chỉnh hệ thống thực thông qua người thỡ hệ thống điều chỉnh gọi hệ thống điều chỉnh không tự động (hệ thống điều chỉnh thông qua người) Cũn quỏ trỡnh điều chỉnh thực nhờ thiết bị kỹ thuật mà tham gia trực tiếp người thỡ hệ thống điều chỉnh gọi hệ thống tự động điều chỉnh hay cách ngắn gọn hệ thống tự động Vậy hệ thống tự động hệ thống tổng hợp cỏc phần tử tham gia trực tiếp cỏc phần tử phụ liờn quan thực nhiệm vụ điều chỉnh tự động trình cho trước (hoặc trình biến đổi cho trước đó) Các phần tử xếp có thứ tự tương tác lẫn (có nghĩa xếp theo hướng truyền tín hiệu) Hệ thống tự động điều chỉnh tự động hệ thống điều chỉnh mạch hở hệ thống điều chỉnh mạch kín Hệ thống tự động điều chỉnh mạch hở: Hệ thống điều chỉnh hở thể sơ đồ đây: tác động nhiễu Xo Tín hiệu huy TBĐC tác động điều chỉnh u(t) ĐTĐC y(t) Hình 1.1.3: Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh mạch hở TBĐC: thiết bị điều chỉnh; ĐTĐC: đối tượng điều chỉnh xo: tín hiệu vào; y(t): tín hiệu ra; u(t): tác động điều chỉnh Ở hệ thống tự động điều chỉnh mạch hở tác động điều chỉnh u(t) hình thành sở giá trị định trước tín hiệu xo Quy luật thay đổi thông số cần điều chỉnh y(t) ảnh hưởng tới tác động điều chỉnh Tín hiệu cho trước (tín hiệu vào) đưa người thông qua thiết bị đo truyền thông tin trạng thái hệ thống qua thiết bị biến đổi tín hiệu theo chương trình định sẵn hàm thời gian Sau số ví dụ hệ thống điều chỉnh hở: Ví dụ 1: Một van tiết lưu có thang chia vạch báo độ mở, nhằm mục đích điều chỉnh lưu lượng thông qua van Trong hệ thống việc thay đổi độ mở S van đóng vai trò tín hiệu vào (tín hiệu cho trước) lưu lượng thông qua van (Flow Rate) đại lượng cần điều chỉnh Hình 1.1.4: Van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng Giả sử độ chênh áp trước sau van ÄP không thay đổi, với độ mở định S van (xác định thang chia vạch) lưu lượng thông qua van F 1, chừng độ chênh áp trước, sau van độ mở van không thay đổi lưu lượng thông qua van F Thay đổi tín hiệu vào (độ mở van) làm đại lượng điều chỉnh thay đổi Tuy nhiên độ chênh áp trước sau van nguyên nhân thay đổi với độ mở, lưu lượng thông qua van thay đổi Nếu không thay đổi độ mở van có sai lệch lưu lượng qua van Hệ thống mạch hở không đáp ứng việc trì lưu lượng có thay đổi không định trước độ chênh áp trước sau van Ví dụ 2: Hệ thống điều khiển động diesel tàu thuỷ đơn giản Xo TÍN HIỆU THAY ĐỔI VÒNG QUAY TAY GA TÁC ĐỘNG VÀO THANH RĂNG BCA u(t) bca a TÁC ĐỘNG NHIỄU ĐC DIESEL n Hình 1.1.5: Hệ thống điều khiển động diesel đơn giản Đối tượng điều khiển động diesel lai chân vịt tàu thủy Mục đích điều khiển thay đổi vòng quay động theo lệnh từ buồng lái Tín hiệu vào thay đổi vị trí tay ga có lệnh từ buồng lái (ví dụ chạy tiến trung bình máy) Việc thay đổi vị trí tay ga (tay đặt tốc độ) người thực Tín hiệu điều chỉnh tín hiệu u(t) tác động vào bơm cao áp (BCA) làm thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào động Thông số điều chỉnh vòng quay (n) động diesel lai chân vịt Tác động nhiễu thay đổi phụ tải động cơ, thay đổi nhiệt trị nhiên liệu v.v Nếu đặt tay ga vị trí định giả sử yếu tố khác không thay đổi vòng quay động n trì tín hiệu nhiễu Tuy nhiên giả sử nhiệt trị nhiên liệu sử dụng phụ tải động thay đổi vòng quay động thay đổi Qua ví dụ thấy hệ thống điều chỉnh hở thích hợp với chức điều khiển đơn giản đòi hỏi độ xác cao với thông số điều chỉnh (y) hệ thống Các nhiễu loạn tác động lên hệ thống nguyên nhân làm cho đại lượng điều chỉnh sai lệch so với mong muốn Để giảm thiểu triệt tiêu sai lệch cần phải đo giá trị đại lượng điều chỉnh so sánh với giá trị mong muốn (giá trị cho trước) để đưa tác động điều chỉnh thích hợp Đây sở hoạt động hệ thống tự động kín Trong hệ thống điều khiển điều chỉnh hở nhiệm vụ đo so sánh thường người thực -Hệ thống tự động điều chỉnh mạch kín: Hệ thống tự động điều chỉnh mạch kín hệ thống giá trị đại lượng điều chỉnh đo đem so sánh với giá trị cho trước để tạo tác động điều chỉnh hay nói cách khác tác động điều chỉnh hình thành sở độ lệch e(t) giá trị cho trước giá trị đo đại lượng điều chỉnh Nhờ hệ thống tự động điều chỉnh kín có khả làm triệt tiêu giảm thiểu độ chênh lệch e(t) giá trị thực đại lượng điều chỉnh giá trị cho trước (giá trị mà người mong muốn) f(t) TÁC ĐỘNG NHIỄU TÍN HIỆU CHỈ HUY xo e(t )) BĐC TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH u(t) ĐTĐC y(t) Hình 1.1.6: Hệ thống tự động điều chỉnh mạch kín ĐTĐC: Đối tượng điều chỉnh; BĐC: điều chỉnh y(t): thông số điều chỉnh; x o: giá trị cho trước đại lượng điều chỉnh; e(t): độ lệch điều chỉnh; u(t): tín hiệu điều chỉnh; f(t): tác động nhiễu loạn hệ thống tự động kín phân biệt thành mạch cụ thể: mạch - có đối tượng điều chỉnh mạch phản hồi ngược (phản hồi) có phần tử đo đại lượng điều chỉnh y, phần tử so sánh v.v mạch tương ứng với dòng vật chất lượng chủ yếu trình cho trước chỗ thường xảy nhiễu có ý nghĩa trình Những nhiễu lại tác động đến đối tượng điều chỉnh ví dụ thay đổi nhiệt độ môi trường, thay đổi thông số nguồn lượng phụ thường bỏ qua Mạch mạch phản hồi nghiên cứu cụ thể phần sau Hình 1.1.7 mô tả ví dụ hệ thống tự động điều chỉnh kín Nhiệm vụ hệ thống trì áp suất bình chứa không thay đổi, không phụ thuộc vào tác động nhiễu Đối tượng điều chỉnh bình chứa, thay đổi áp suất trongbình ảnh hưởng việc thay đổi độ mở f f2 van V1 V2 tương ứng Áp suất pk đại lượng điều chỉnh (y) Thông số đo biến đổi thành tín hiệu khí nén chuẩn pm nhờ phần tử cảm biến (PTCB) : p1 l f1 pw (u) xo po BĐC BÌNH ÁP LỰC V2 V1 pk (y) f2 p2 pk (y) pm PTCB Hình 1.1.7: Hệ thống tự động điều chỉnh áp suất khí nén bình Nguyên lý hoạt động hệ thống Hai tín hiệu pm (tương ứng với giá trị đo đại lượng điều chỉnh) p o (giá trị cho trước) so sánh với điều chỉnh (BĐC) Nếu chúng có giá trị không nhau, có nghĩa giá trị thực đại lượng điều chỉnh y (p k) khác so với giá trị cho trước x o (po), điều chỉnh cho tín hiệu pw làm thay đổi độ mở f1 van V1 theo hướng để áp suất pk bình đạt giá trị cho trước Tác động điều chỉnh u coi p w độ dịch chuyển nấm van chúng có mối quan hệ tuyến tính với 1.2.3 Thông tin: Lý thuyết điều chỉnh khoa học bao gồm vấn đề có liên quan đến tác động qua lại lẫn sở thông tin Một định nghĩa xác thông tin Wiener phát biểu sau: "Thông tin vật chất lượng" Thông tin không tuân thủ định luật lượng vật chất, thông tin thấy nhiều nơi Thông tin (cũng không gian) lượng hay vật chất thiếu chúng thông tin tồn lượng hay vật chất phương tiện để truyền tin Thời gian, không gian, thông tin đặc tính tách rời vật chất Trong thực tế ta biết nhiều thông tin đơn vị đơn vị Từ ta rút kết luận: thông tin nhân tố làm tăng giảm mức độ hiểu biết thực tế mà ta quan tâm Những thao tác, xử lý quan trọng thông tin: nhận thông tin, ghi lại thông tin, truyền thông tin, tạo thông tin, mã hoá thông tin, chuyển tiếp thông tin đo số lượng thông tin Trong kỹ thuật số, đại lượng đo thông tin gọi "bít" (Binary Imformation Theartical Unit) Bít đơn vị thông tin hệ thống nhị phân, dùng để xác định lượng thông tin Một bít lượng thông tin có tổ hợp phần tử, phần tử ngày có chất tương tự Tín hiệu: Sự trao đổi thông tin đơn vị thực tế thực gián tiếp qua tín hiệu Vậy tín hiệu dùng để truyền thông tin Tín hiệu trình biến đổi đại lượng vật lý phản ánh cách trung thành thông tin người quan tâm truyền thông tin khoảng cách định Quá trình biến đổi đại lượng vật lý tập hợp xếp theo thứ tự điều cho trước Tuy nhiên trình biến đổi đại lượng vật lý lúc tín hiệu mà phụ thuộc điểm có phải trạng thái trình biến đổi xếp theo thứ tự cách có ý nghĩa trình gọi tín hiệu Bản thân tín hiệu không mang đặc điểm lượng vật chất Khi tín hiệu truyền dòng lượng vật chất tín hiệu thường đại lượng vật lý mô tả dòng Đại lượng vật lý biểu thị dòng vật chất (hoặc lượng) gọi thông số thông tin dòng, ví dụ: dòng truyền tín hiệu dòng điện xoay chiều đại lượng vật lý đặc trưng cường độ dòng điện, điện áp, tần số Một đại lượng thông số thông tin trình biến đổi chúng mô tả trạng thái riêng biệt xác định cách có ý nghĩa Thường kỹ thuật gặp đơn vị truyền tín hiệu dòng electron, dòng khí nén, dòng chất lỏng, sóng điện từ, sóng âm Hướng truyền tín hiệu coi hướng truyền thông tin Những đặc tính tín hiệu: - Loại tín hiệu - Dạng tín hiệu (trạng thái) - Độ lớn tín hiệu a Loại tín hiệu: loại tín hiệu phụ thuộc vào chất vật lý tín hiệu Trên thực tế có nhiều loại tín hiệu: cường độ dòng điện, điện áp, tần số, điện trở, lực, áp suất, dung tích điện, dịch chuyển theo đường thẳng, dịch chuyển xoay, nhiệt độ b Dạng tín hiệu: Dạng tín hiệu trình thay đổi giá trị tín hiệu theo thời gian Tín hiệu phân loại theo dạng đặc thù cụ thể: Phân loại tín hiệu dựa trạng thái chúng: - Tín hiệu dạng liên tục: thông số thông tin nhận giá trị giới hạn xác định, tín hiệu hàm liên tục theo thời gian - Tín hiệu rời rạc (ngắt quãng, không liên tục): thông số thông tin phụ thuộc vào tập hợp rời rạc thay đổi khoảng thời gian ngắt quãng chọn trước Tín hiệu rời rạc là: + Tín hiệu dạng xung + Tín hiệu dạng nhiều trạng thái + Tín hiệu dạng số Tín hiệu dạng xung: tín hiệu xung với thay đổi biên độ, độ rộng xung thay đổi pha xuất Hình vẽ 1.1.8 mô tả số dạng tín hiệu xung y y y t t t Hình 1.1.8: Tín hiệu xung với thay đổi biên độ, độ rộng pha Tín hiệu xung nhiều trạng thái: Đây dạng tín hiệu không liên tục mà số lượng tín hiệu khác mức độ định số hữu hạn Ứng với mức xung thông thường trạng thái xác định phần tử thực S S L L L L t L L t Hình 1.1.9: Tín hiệu xung trạng thái (0,L) trạng thái (-L,0,L) Tín hiệu số: biểu thị dạng chuỗi xung Chúng tín hiệu có số lượng giá trị xác định Người ta thường chia thành hai loại chủ yếu: loại mã hoá loại tín hiệu lượng tử Tín hiệu lượng tử có độ lớn thể dạng lặp lại giá trị nhiều lần đánh giá thông qua đơn vị lượng tử mức, ví dụ tín hiệu lượng tử biểu thị hình 1.1.10 với k đơn vị lượng tử y 10k 8k 6k 4k 2k t Hình 1.1.10: Tín hiệu lượng tử Tín hiệu số mã hoá có độ lớn biểu thị dạng xung xếp theo mã số quy định Phương pháp mã hoá có nhiều loại, sau số loại: - Khai triển xung theo (hệ thập phân mã hoá theo nhị phân) - Số lượng tín hiệu nhị phân - Sắp xếp theo thứ tự ứng với giá trị tín hiệu theo mức độ quan trọng Các dạng tín hiệu thường ứng dụng máy tính số c Độ lớn tín hiệu: Độ lớn tín hiệu phụ thuộc vào cường độ mà tín hiệu phản ánh thông tin Cường độ phản ánh thông tin tín hiệu lớn độ lớn tín hiệu lớn (xét quan hệ tương đối) Phần tử tự động (hay gọi khâu): Phần tử tự động nhóm thiết bị, thiết bị sinh công, thiết bị đo có hệ thống tự động mà phân biệt tín hiệu vào tín hiệu Bằng sơ đồ khối người ta biểu thị phần tử dạng khối riêng có đường mũi tên ký hiệu đường vào hướng truyền tín hiệu Trong trường hợp đơn giản phần tử có tín hiệu vào tín hiệu Tuy nhiên thực tế phần tử có nhiều tín hiệu vào nhiều tín hiệu x PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG y y1 x1 xn PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG ym Hình 1.1.11: Sơ đồ khối biểu thị phần tử tự động với tín hiệu vào, nhiều tín hiệu vào, Đối với phần tử tự động, thông thường x ký hiệu tín hiệu vào y tín hiệu Ngoài tùy trường hợp cụ thể tín hiệu vào biểu thị ký hiệu thường dùng để ký hiệu đại lượng vật lý quen thuộc ví dụ điện áp U, lực f, cường độ dòng điện I v.v Hình vẽ ví dụ số phần tử: 10 x l1 y l2 R1 f1 f2 p1 pk R2 U1 U2 p2 Hình 1.1.12: Một số phần tử tự động Trong ví dụ ta thấy chiều dài tay đòn 11, 12 điện trở R1, R2 tiết diện cửa f1, f2 số Các đại lượng không đổi dùng để truyền thông tin, chúng tín hiệu vào mà thông số cấu trúc phần tử 1.2.3 Sơ đồ tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh Một hệ thống tự động điều chỉnh dù phức tạp đến đâu bao gồm hai khối bản: đối tượng điều chỉnh điều chỉnh Sơ đồ khối tổng quát, đơn giản hệ thống tự động điều chỉnh thể đây: f §T§C y u TB§C xo Hình 1.1.13: Sơ đồ tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh ĐTĐC: đối tượng điều chỉnh; BĐC: điều chỉnh; y: đại lượng điều chỉnh; u: tác động điều chỉnh; f: tác động nhiễu; xo: giá trị cho trước Biểu diễn cách cụ thể sơ đồ khối tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh thường có phần tử hình 1.1.14: f ĐTĐC u y PTCB PTSS PTTH BKĐ BNTH BĐC BTTHCT xo Tín hiệu huy Hình 1.1.14: Sơ đồ tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh 11 ĐTĐC: đối tượng điều chỉnh; BĐC: điều chỉnh; PTCB: phần tử cảm biến; BTTHCS: tạo tín hiệu sở (tạo giá trị cho trước từ tín hiệu huy); PTSS: phần tử so sánh; BNTH: nắn tín hiệu; BKĐ: khuyếch đại; PTTH: phần tử thực hiện; y: đại lượng điều chỉnh; u: tác động điều chỉnh; f: tác động nhiễu; xo: giá trị cho trước Nhìn vào sơ đồ ta hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh Thực phần tử cảm ứng đo giá trị đại lượng điều chỉnh đưa tín hiệu đến phần tử so sánh Phần tử so sánh so sánh tín hiệu với tín hiệu cho trước từ tạo tín hiệu sở để tạo tín hiệu độ lệch Sau tín hiệu đưa qua nắn tín hiệu khuyếch đại lên qua khuếch đại tác động lên phần tử thực Phần tử thực tạo tác động điều chỉnh, tác động lên cấu điều chỉnh để làm thay đổi đại lượng điều chỉnh theo ý muốn người (ý muốn người thể tín hiệu huy) Dựa vào sơ đồ tổng quát ta thấy hệ thống tự động điều chỉnh hệ thống kín gồm nhiều phần tử có mối liên hệ mật thiết với Khi phần tử làm việc hệ thống có khả trì không đổi hay làm thay đổi theo quy luật đó, theo ý muốn người, hay nhiều đại lượng đối tượng điều chỉnh, tác động nhiễu loạn tác động lên đối tượng điều chỉnh Ở đại lượng điều chỉnh hay gọi thông số điều chỉnh đại lượng vật lý đo lường trực tiếp hay gián tiếp thân cần phải điều chỉnh tự động, ví dụ tốc độ quay động cơ, mực nước nồi hơi, nhiệt độ nước làm mát động v.v Tác động nhiễu loạn tác động ngẫu nhiên độc lập với trình điều chỉnh, lại tác động trực tiếp lên đối tượng điều chỉnh làm thay đổi đại lượng điều chỉnh Tác động nhiễu loạn tác động trực tiếp lên đối tượng điều chỉnh nguyên nhân làm cho đại lượng điều chỉnh thay đổi gọi tác động nhiễu loạn Người ta phân biệt tác động nhiễu loạn bên tác động nhiễu loạn bên Tác động nhiễu loạn xuất ngẫu nhiên từ bên ngoài, tác động lên hệ thống tự động điều chỉnh không làm thay đổi thông số cấu trúc bên hệ thống gọi tác động nhiễu loạn bên Còn tác động nhiễu loạn tác động trực tiếp lên hệ thống làm thay đổi thông số cấu trúc bên hệ thống gọi tác động nhiễu loạn Ví dụ, tín hiệu điều khiển người tác động vào thiết bị cho trước hay tác động thay đổi vị trí tay ga điều tốc nhiễu loạn bên Trong hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay động diesel lai chân vịt phụ tải tác dụng chân vịt tác động nhiễu loạn tác động nhiễu loạn 1.3 Sơ đồ chức hệ thống TĐĐC định nghĩa a Sơ đồ chức Một hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm nhiều phần tử phức tạp như: phần tử cảm ứng, phần tử so sánh, phần tử khuếch đại v.v phần tử hoạt động theo nguyên tắc khác (cơ, điện, khí nén, thuỷ lực ), cấu tạo chúng khác nhau, hoạt động chúng lại liên quan chặt chẽ với Chính khảo sát hệ thống tự động điều chỉnh trước hết cần phân tích chức thiết bị hệ thống tính chất mối liên hệ chúng Để cho việc khảo sát hệ thống tự động điều chỉnh thuận lợi người ta thường lập sơ đồ chức hệ thống Một cách đơn 12 giản hiểu sơ đồ chức dạng sơ đồ khối biểu thị chức thiết bị, phần tử tính chất mối liên kết phần tử hệ thống tự động điều chỉnh Ví dụ hình vẽ cho ta thấy hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ dầu đốt FO trước đưa vào động HƠI VÀO BÀU HÂM VAN ĐIỀU CHỈNH VAN CHẶN TỚI BÌNH NGƯNG HƠI BẦU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DẦU VAN ĐIỀU CHỈNH BẰNG TAY BẦU HÂM DẦU DẦU VÀO BẦU HÂM DẦU RA KHỎI BẦU HÂM Hình 1.2.1: Hệ thống hâm dầu nặng (FO) Màng van Lò xo (phần tử cho trước) Đai ốc hiệu chỉnh lực căng ban đầu lò xo (tín hiệu điều khiển) Cần van (phần tử so sánh phần tử thực hiện) Nấm van (cơ cấu điều chỉnh) Ngoài phận nêu có phận khác góp phần vào trình điều chỉnh, phận hệ thống gọi phần tử Như ta thấy hệ thống tự động bao gồm nhiều phần tử hợp lại, phần tử có chức riêng chúng có quan hệ mật thiết với Người ta tạo hệ thống với chức tương tự dùng phần tử, thiết bị điện Để tiện lợi cho trình nghiên cứu, phân tích thiết kế người ta thường biểu thị hệ thống tự động sơ đồ chức tổng quát sau đây: Tín hiệu huy PTCT xo PTSS e(t) Tác động nhiễu BCTH PTTH PTKĐ (-) f u(t) ĐTĐC y(t) (+) PTPHP PTCB y(t) Hình 1.2.2: Sơ đồ chức tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh b Những định nghĩa * Đối tượng điều chỉnh (ĐTĐC): Là thiết bị hay tổ hợp thiết bị có hay nhiều thông số cần giữ không đổi thay đổi theo quy luật mong muốn người, toàn hoạt động 13 hệ thống tự động nhằm thực mục đích Các thông số cần giữ không đổi hay thay đổi theo quy luật mong muốn gọi đại lượng điều chỉnh, thông số điều chỉnh hay gọi đại lượng hệ thống ký hiệu y(t) * Phần tử cảm biến (PTCB): hay gọi phần tử đo (phần tử cảm ứng) phần tử đo trực tiếp hay gián tiếp thông số đối tượng điều chỉnh biến đổi thành tín hiệu phù hợp đảm bảo cho điều chỉnh hoạt động thực mục đích điều chỉnh Người ta thường đo giá trị đại lượng cần điều chỉnh đo tác động nhiễu loạn chủ yếu (f) Nếu phần tử cảm biến làm nhiệm vụ đo giá trị đại lượng điều chỉnh y(t) ta hệ thống tự động khép kín phần tử cảm biến phản hồi hệ thống Phần tử đo thiếu hệ thống tự động điều chỉnh kín * Phần tử cho trước(PTCT): phần tử tạo tín hiệu đưa vào hệ thống làm giữ nguyên thay đổi giá trị đại lượng điều chỉnh theo ý muốn người (ý muốn người thể qua tín hiệu huy đưa vào phần tử cho trước) Tín hiệu phần tử tạo gọi tín hiệu cho trước, tín hiệu đặt trước giá trị cho trước, giá trị đặt (đối với hệ thống điều chỉnh không đổi) gọi tín hiệu điều chỉnh (đối với hệ thống điều chỉnh theo chương trình) Tín hiệu cho trước thường ký hiệu xo tín hiệu vào hệ thống * Phần tử so sánh (PTSS): phần tử thực nhiệm vụ so sánh tín hiệu cho trước x o với tín hiệu phần tử cảm biến (xrph) để tạo tín hiệu độ lệch Tín hiệu độ lệch gọi độ sai ứng ký hiệu e(t) e(t) = xo + xrph Chú ý: Để so sánh xo xrph phải có chất vật lý * Phần tử khuếch đại (PTKĐ): phần tử làm tăng thêm lượng cho tín hiệu, ví dụ độ lệch e(t) tác động điều chỉnh u(t) để tín hiệu đủ độ lớn thực mục đích điều chỉnh Thông số đặc trưng phần tử khuếch đại hệ số khuếch đại K K = Công suất tín hiệu Công suất tín hiệu vào * Phần tử thực (PTTH): phần tử tạo tác động trực tiếp lên đối tượng thông qua cấu điều chỉnh để thực mục đích điều chỉnh, tác động gọi tác động điều chỉnh ký hiệu u(t) * Cơ cấu điều chỉnh (CCĐC): chi tiết nằm đối tượng điều chỉnh - có nhiệm vụ nhận tác động điều chỉnh u(t) làm cho đại lượng điều chỉnh y(t) thay đổi theo ý muốn Ví dụ: động diesel tàu thuỷ đối tượng điều chỉnh có cấu điều chỉnh hệ thống bơm cao áp, hệ thống tự động điều chỉnh mức nước nồi có cấu điều chỉnh van tự động cấp nước * Phần tử phản hồi (PTPH): (hay gọi liên hệ ngược) phần tử truyền thông tin khép kín hệ thống Trong hệ thống tự động ta thường gặp hai loại phần tử phản hồi: - Phần tử phản hồi chính: phần tử đo giá trị thông số điều chỉnh truyền thông tin đến phần tử so sánh để so sánh với tín hiệu cho trước 14 - Phần tử phản hồi phụ (PTPHP): phần tử đưa tín hiệu phần tử trở đầu vào phần tử đứng trước đưa đầu vào phần tử Phần tử phản hồi phụ sử dụng để nâng cao độ xác chất lượng điều chỉnh Dựa vào tính chất tín hiệu phản hồi, người ta lại chia phản hồi âm phản hồi dương - Phản hồi dương (hay liên hệ ngược dương): phản hồi tạo tín hiệu x rph chiều (cùng dấu) với tác động điều chỉnh u(t) Khi ta có khái niệm liên hệ ngược dương biểu thị mối liên hệ sau: e(t) = xo + xrph Đặc điểm liên hệ ngược dương làm tăng tác động nhiễu hệ thống Hình 1.2.3 ví dụ mô tả hệ thống tự động điều chỉnh có liên hệ ngược dương: pz = const Hình 1.2.3: Hệ thống tự động điều chỉnh với liên hệ ngược dương 1: Bình chứa khí nén; 2: phần tử cảm biến áp suất kiểu hộp xếp; 3: truyền liên hệ ngược; 4: chắn; 5: chốt xoay Khi áp suất bình chứa tăng lên hộp xếp bị giãn đẩy đầu truyền liên hệ ngược sang trái Thanh truyền quay quanh chốt làm đầu bên sang phải, chắn gắn đầu truyền tiến lại gần che bớt ống thoát khí làm cho khí vào bình nhiều áp suất bình tăng lên Trong trường hợp áp suất bình giảm tác dụng liên hệ ngược chắn rời xa ống thoát làm áp suất giảm Như áp suất bình chứa tăng giảm (do nhiễu gây nên) sau áp suất bình chứa không giữ trạng thái cân ổn định Hoạt động liên hệ ngược làm tăng giá trị nhiễu loạn mang tính chất khuyếch đại nhiễu loạn Liên hệ ngược dương thường sử dụng cho khuếch đại máy phát điện từ, trình phản ứng hạt nhân (liên hệ ngược dương kích thích phản ứng dây chuyền nhiệt hạch phát triển mạnh) - Phản hồi âm (hay liên hệ ngược âm): phản hồi tạo tín hiệu ngược chiều (ngược dấu) với tín hiệu điều chỉnh u(t) biểu thị phản hồi âm mối quan hệ: e(t) = xo - xrph Liên hệ ngược âm có tính chất làm ổn định hoạt động hệ thống tự động Các hệ thống có liên hệ ngược âm làm giảm tác động nhiễu loạn hệ thống Hay nói cách tổng quát liên hệ ngược âm có khả đưa hệ thống trở lại trạng thái cân dù có tác động nhiễu 15 không cần hỗ trợ người từ bên Do có tính chất làm hệ thống ổn định nên liên hệ ngược âm sử dụng rộng rãi kỹ thuật chẳng hạn hệ thống điều chỉnh mức nước, áp suất bình chứa, vòng quay tua bin hơi, vòng quay động v.v Trong ví dụ hình 1.1.17 ta dịch chốt xoay lên đầu A truyền ta hệ thống tự động điều chỉnh với liên hệ ngược âm Khi áp suất bình chứa tăng chắn dịch xa ống thoát làm khí nén thoát nhiều hơn, áp suất bình chứa giảm xuống Trạng thái cân thiết lập áp suất bình chứa cân với lực đàn hồi hộp xếp, truyền cố định vị trí chắn Hình 1.1.18 minh họa ví dụ khác hệ thống tự động điều chỉnh mức nước với liên hệ ngược âm Đây hệ thống tương tự hệ thống tự động điều chỉnh mức nước nồi Polzunov Mức nước két chứa tăng làm van cấp nước đóng bớt lại ngược lại, mức nước két chứa giảm van cấp nước mở to Tùy theo lưu lượng nước thoát, hệ thống phao, truyền, chốt xoay xác định độ mở van cấp để trì mức nước két chứa không đổi truyÒn qu¶ phao c¶m biÕn møc nuíc nuíc cÊp van cÊp nuíc van tho¸t nuíc nuíc tho¸t KÐT CHøA Hình 1.2.4: Hệ thống tự động điều chỉnh với liên hệ ngược âm Để phân biệt phản hồi âm phản hồi dương sơ đồ chức sơ đồ cấu trúc, tín hiệu phần tử phản hồi đánh dấu (+) phản hồi dương dấu (-) phản hồi âm Dựa vào tính chất hoạt động phần tử phản hồi người ta phân loại: - Phản hồi cứng (liên hệ ngược cứng) - Phản hồi mềm (liên hệ ngược mềm) Phản hồi cứng phần tử phản hồi mà mối quan hệ tín hiệu vào tín hiệu biểu thị biểu thức: xrph = Kp xvph xrhp: tín hiệu phần tử phản hồi; xvph: tín hiệu vào phần tử phản hồi; Kp: hệ số truyền phần tử phản hồi 16 Mối quan hệ tín hiệu vào phản hồi cứng mối quan hệ tỷ lệ đặc điểm khả hoạt động chế độ động chế độ tĩnh hệ thống Phản hồi mềm có mối quan hệ tín hiệu vào biểu thị biểu thức: x rph = K p dx vph dt Tín hiệu phản hồi mềm tỷ lệ với vận tốc thay đổi tín hiệu vào phản hồi đặc điểm phản hồi mềm hoạt động chế độ động có thay đổi tín hiệu vào phản hồi Ở chế độ tĩnh tín hiệu vào phần tử phản hồi không thay đổi theo thời gian x rph = hay nói cách khác chế độ tĩnh phần tử phản hồi mềm không cho tín hiệu 1.4 Nguyên tắc điều chỉnh điều khiển tự động Các hệ thống tự động điều chỉnh điều khiển xây dựng dựa nguyên tắc sau: - Nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch đại lượng điều chỉnh - Nguyên tắc điều chỉnh theo tác động nhiễu - Nguyên tắc điều chỉnh liên hợp - Nguyên tắc điều chỉnh thích nghi 1.4.1 Nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch đại lượng điều chỉnh TÁC ĐỘNG NHIỄU TÍN HIỆU CHỈ HUY BĐC TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH U(t) ĐTĐC Y(t) Hình 1.4.1: Hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên lý độ lệch Hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc gọi hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên tắc độ lệch hay gọi nguyên tắc liên hệ ngược Sơ đồ khối tổng quát hệ thống theo nguyên tắc độ lệch biểu diễn Trong hệ thống có thiết bị đo so sánh trị số thực tế đại lượng điều chỉnh y(t) với giá trị cho trước tạo tác động điều chỉnh sở sai lệch hai giá trị để đưa đại lượng điều chỉnh tới giá trị cho trước Như hệ thống này, phần tử cảm ứng đóng vai trò phần tử phản hồi khép kín hệ thống Ưu điểm: - Nó thực quy luật biến đổi khác đại lượng điều chỉnh trì không đổi, thay đổi theo chương trình, tuỳ động v.v 17 - Nó nguyên tắc nói vạn áp dụng có kết quả, cho phép điều chỉnh đối tượng không ổn định, biến đổi đại lượng điều chỉnh theo quy luật mong muốn với sai lệch đại lượng điều chỉnh tương đối nhỏ nguyên nhân gây sai lệch - Nguyên tắc phổ biến ứng dụng rộng rãi kỹ thuật - Nguyên tắc liên hệ ngược đặc điểm hệ thống kỹ thuật mà đặc điểm thể sống, đặc biệt người Nhược điểm: Thời gian điều chỉnh chậm: Nguyên nhân hệ thống tạo tác động điều chỉnh có độ - lệch đại lượng điều chỉnh giá trị cho trước (hệ thống phản ứng từ hậu quả) - Có khả xuất dao động không tắt dần hệ thống điều chỉnh - Đôi cần cung cấp thêm vào hệ thống nguồn lượng phụ trợ hệ thống trở nên phức tạp 1.4.2 Nguyên tắc điều chỉnh theo tác động nhiễu: Là nguyên tắc mà tác động điều chỉnh hình thành sở kết đo nhiễu loạn tác dụng vào đối tượng điều chỉnh (thường nhiễu loạn chính) Nguyên tắc gọi nguyên tắc bù trừ nhiễu Sơ đồ khối tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc thể sau đây: TÁC ĐỘNG NHIỄU BĐC TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH U(t) ĐTĐC Y(t) TÍN HIỆU CHỈ HUY Hình 1.4.2: Hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên lý bù trừ nhiễu Như ta thấy hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc hệ thống mạch hở Ưu điểm: - Tác động điều chỉnh nhanh hệ thống phản ứng trực tiếp với nguyên nhân gây thay đổi đại lượng điều chỉnh Nhược điểm: - Khả chọn lọc tác động nhiễu thiết kế hệ thống lúc đo xét đến tất nhiễu loạn tác động lên đối tượng điều chỉnh Chính hệ thống hoạt động theo nguyên tắc thường có tính ổn định xác - Việc đo xác định nhiễu loạn thường phức tạp khó khăn 1.4.3 Nguyên tắc điều chỉnh liên hợp: 18 Nguyên tắc điều chỉnh liên hợp kết hợp hai nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch điều chỉnh theo nhiễu Tác động điều chỉnh hệ thống theo nguyên tắc điều chỉnh liên hợp hình thành dựa tổng hợp hai tín hiệu: độ lệch đại lượng điều chỉnh kết đo nhiễu loạn tác dụng lên đối tượng điều chỉnh Sơ đồ khối tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên tắc điều chỉnh liên hợp hình vẽ sau: TÁC ĐỘNG NHIỄU TÍN HIỆU CHỈ HUY BĐC TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH U(t) ĐTĐC Y(t) Hình 1.4.3: Hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên tắc liên hợp Ưu điểm: - Hệ thống theo nguyên tắc điều chỉnh liên hợp thường đạt độ xác cao, hoạt động ổn định nhạy Các nhược điểm hai nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch theo nhiễu khắc phục Nhược điểm: - Hệ thống phức tạp, khó chế tạo giá thành cao - Việc xác định nhiễu đo nhiễu khó khăn phức tạp 1.4.4 Nguyên tắc điều chỉnh thích nghi Nguyên tắc điều chỉnh thích nghi nguyên tắc mà tác động điều chỉnh hình thành sở phân tích, tính toán biến đổi đối tượng điều chỉnh, tác động nhiễu loạn tác động chủ đạo (tín hiệu điều khiển người đưa thông qua thiết bị tạo tín hiệu cho trước) Hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc thích nghi gọi hệ thống tự động tự chỉnh Hệ thống tự động tự chỉnh có nhiều ưu điểm đáng ứng dụng ngày nhiều kỹ thuật Tuy nhiên hệ thống tự động điều chỉnh thích nghi hệ thống phức tạp, khó chế tạo, giá thành cao đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ cao Cho tới nay, lĩnh vực tự động hoá hệ động lực tàu thuỷ, hệ thống tự động điều chỉnh chủ yếu xây dựng theo nguyên tắc đầu Câu hỏi ôn tập: Nêu khái niệm hệ thống tự động điều chỉnh điều khiển Trình bày sơ đồ chức hệ thống TĐĐC định nghĩa Trình bày nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch đại lượng điều chỉnh Trình bày nguyên tắc điều chỉnh theo tác động nhiễu Trình bày nguyên tắc điều chỉnh thích nghi 19 [...]... l1 y l2 R1 f1 f2 p1 pk R2 U1 U2 p2 Hình 1. 1 .12 : Một số phần tử tự động Trong ví dụ trên ta thấy chi u dài tay đòn 11 , 12 các điện trở R1, R2 tiết diện các cửa f1, f2 là những hằng số Các đại lượng không đổi này không thể dùng để truyền thông tin, chúng không phải là những tín hiệu vào mà chỉ là những thông số cấu trúc của phần tử 1. 2.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống tự động điều chỉnh Một hệ thống tự. .. lệch của đại lượng được điều chỉnh - Nguyên tắc điều chỉnh theo tác động nhiễu - Nguyên tắc điều chỉnh liên hợp - Nguyên tắc điều chỉnh thích nghi 1. 4 .1 Nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch của đại lượng được điều chỉnh TÁC ĐỘNG NHIỄU TÍN HIỆU CHỈ HUY BĐC TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH U(t) ĐTĐC Y(t) Hình 1. 4 .1: Hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên lý độ lệch Hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc... đổi của đối tượng điều chỉnh, tác động của nhiễu loạn và tác động chủ đạo (tín hiệu điều khiển do con người đưa ra thông qua thiết bị tạo tín hiệu cho trước) Hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc thích nghi còn gọi là hệ thống tự động tự chỉnh Hệ thống tự động tự chỉnh có rất nhiều ưu điểm đáng được ứng dụng ngày càng nhiều trong kỹ thuật Tuy nhiên hệ thống tự động điều chỉnh thích nghi... thống tự động điều chỉnh dù phức tạp đến đâu cũng bao gồm hai khối cơ bản: đó là đối tượng điều chỉnh và bộ điều chỉnh Sơ đồ khối tổng quát, đơn giản nhất của một hệ thống tự động điều chỉnh được thể hiện dưới đây: f §T§C y u TB§C xo Hình 1. 1 .13 : Sơ đồ tổng quát nhất của một hệ thống tự động điều chỉnh ĐTĐC: đối tượng điều chỉnh; BĐC: bộ điều chỉnh; y: đại lượng được điều chỉnh; u: tác động điều chỉnh;... chỉnh; u: tác động điều chỉnh; f: tác động nhiễu; xo: giá trị cho trước Biểu diễn một cách cụ thể hơn sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống tự động điều chỉnh thường có các phần tử như trong hình 1. 1 .14 : f ĐTĐC u y PTCB PTSS PTTH BKĐ BNTH BĐC BTTHCT xo Tín hiệu chỉ huy Hình 1. 1 .14 : Sơ đồ tổng quát của hệ thống tự động điều chỉnh 11 ĐTĐC: đối tượng điều chỉnh; BĐC: bộ điều chỉnh; PTCB: phần tử cảm biến;... tượng thông qua cơ cấu điều chỉnh để thực hiện mục đích điều chỉnh, tác động này gọi là tác động điều chỉnh và ký hiệu là u(t) * Cơ cấu điều chỉnh (CCĐC): là một chi tiết nằm trong đối tượng điều chỉnh - nó có nhiệm vụ nhận tác động điều chỉnh u(t) và làm cho đại lượng được điều chỉnh y(t) thay đổi theo ý muốn Ví dụ: động cơ diesel tàu thuỷ là đối tượng điều chỉnh có cơ cấu điều chỉnh là hệ thống thanh... có trình độ cao Cho tới nay, trong lĩnh vực tự động hoá hệ động lực tàu thuỷ, các hệ thống tự động điều chỉnh chủ yếu được xây dựng theo 3 nguyên tắc đầu Câu hỏi ôn tập: 1 Nêu các khái niệm cơ bản về hệ thống tự động điều chỉnh và điều khiển 2 Trình bày về sơ đồ chức năng của hệ thống TĐĐC và các định nghĩa cơ bản 3 Trình bày về nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch của đại lượng được điều chỉnh 4 Trình... hoạt động ở chế độ động khi có sự thay đổi của tín hiệu vào phản hồi Ở chế độ tĩnh khi tín hiệu vào của phần tử phản hồi không thay đổi theo thời gian thì x rph = 0 hay nói một cách khác ở chế độ tĩnh phần tử phản hồi mềm không cho tín hiệu ra 1. 4 Nguyên tắc điều chỉnh và điều khiển tự động Các hệ thống tự động điều chỉnh và điều khiển được xây dựng dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau: - Nguyên tắc điều. .. trong một hệ thống tự động điều chỉnh Ví dụ trong hình vẽ dưới đây cho ta thấy hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ dầu đốt FO trước khi đưa vào động cơ 1 4 HƠI VÀO BÀU HÂM VAN ĐIỀU CHỈNH 2 3 VAN CHẶN TỚI BÌNH NGƯNG HƠI 5 BẦU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DẦU VAN ĐIỀU CHỈNH BẰNG TAY BẦU HÂM DẦU DẦU VÀO BẦU HÂM DẦU RA KHỎI BẦU HÂM Hình 1. 2 .1: Hệ thống hâm dầu nặng (FO) 1 Màng van 2 Lò xo (phần tử cho trước) 3 Đai... tác động nhiễu loạn tác động trực tiếp lên hệ thống và làm thay đổi thông số cấu trúc bên trong hệ thống gọi là tác động nhiễu loạn trong Ví dụ, tín hiệu điều khiển do con người tác động vào thiết bị cho trước hay tác động thay đổi vị trí tay ga của bộ điều tốc là nhiễu loạn bên trong Trong hệ thống tự động điều chỉnh vòng quay của động cơ diesel lai chân vịt thì phụ tải tác dụng của chân vịt là tác động