Chương 2: Thiết kế điều khiển PID cho đối tượng bậc Tìm hiểu đối tượng bậc a Đối tượng bậc Cách đơn giản để xác định đối tượng bậc dựa vào hàm truyền đạt đối tượng Nếu hàm truyền bậc tức đối tượng bậc 4.Các đối tượng bậc thường ghép phần tử R, L, C b Đối tượng bậc đơn giản Một số đối tượng bậc thường gặp: Hình 2.1 Mạch RLC Hình 2.2.Mạch RC Thiết kế mạch PID cho đối tượng bậc a Các thành phần hệ thống - Sơ đồ khối điều chỉnh PID Hình 2.3 Sơ đồ khối điều chỉnh PID - Các thành phần điều chỉnh PID - Mạch PID gồm mạch nhỏ : + Mạch tỷ lệ + Mạch tích phân + Mạch vi phân Xác định tham số cho điều chỉnh PID - Xác định hàm truyền đạt đối tượng bậc 2: Trong đề tài chúng em xin chon đối tượng bậc đơn giản hình 2.2 để tiến hành thiết kế PID mình: - Dựa vào sơ đồ hình 2.2 ta có: W0(p) = W1(p) W2(p) W3(p) W4(p) - Với: W1(p) = W2 (p) = W3(p) = = = = = = = W4(p) = = = W0(p) = W1(p) W2(p) W3(p) W4(p) = a Sử dụng phương pháp số thời gian tổng Kuhn - Chọn linh kiện cho đối tượng : R1= 300k () ; R2 =150k () R3= 100k () ; R4= 100k () C1 = C2 = C3 = C4 = 10µF - Ta thấy:TM1 = R1C1 = 3;TM2 = R2C2 =1,5;TM3 =R3C3 = 1;TM4 =R4C4 = 0,5 - Vậy áp dụng phương số thòi gian tổng Kuhn ta có : T∑= T1 = K0 = - Tính tham số cho điều chỉnh PID: + Với điều chỉnh PI: KP = = 0,5 ; TI = = + Với điều chỉnh PID: KP = = ; TI = = TD = 0.167 T∑ = 1,002 + Bằng phương pháp ta đạt Lượng qua điều chỉnh: σMAX = 4.32 % Thời gian độ: TMAX = 1,571 T∑ =9,426 b Kiểm tra tính ổn định hệ thống kín - Theo tính tốn ta có: W0(p) = - WPID(p) = Vì Wh(p) = W0(p).WPID(p) Wk(p) =  Wh(p) =  Wk(p) = Trong : - Wh(p) hàm truyền đạt hệ hở - Wk(p) hàm truyền đạt hệ kín A(p) = - Theo tiêu chuẩn ổn định Routh : + Bảng Routh : Cột I 47 9,002 36 28,008 159,992 35,008 20,1308 27,06 -Dựa vào g Routh ta có : Các hệ số cột I lớn nên hệ kín ổn định Tính tốn thơng số thành phần để hệ thống ổn định a Mạch tỷ lệ Theo tính tốn ta có KP = tức UV = UR , ta chọn mạch tỷ lệ không đảo mạch lặp lại điện áp hình : Hình 2.4 Mạch lặp lại điện áp b Mạch tích phân Ta chọn tích phân khơng đảo hình : Hình 2.5 Mạch tích phân khơng đảo Vì T I = Ur = dt nên có KI =0,25  Chọn R4 = R3 = 800k () ; C1 = 10 µF ; R1=10 k() c Mạch vi phân Ta chọn mạch vi phân hình : Hình 2.6 Mạch vi phân Vì TD = 1,002 Ur = - R5.C2nên ta có KD = TD = 1,002  Chọn R5 = 100,2 k() ; C2 = 10 µF d Sơ đồ thiết kế mạch R1 Kp Uv (-) R2 R3 R4 TI TD C1 C2 Hình 2.7 Sơ đồ thiết kế mạch Chương Xây dựng chương trình mơ - Trong đề tài nhóm lựa chọn linh kiện là: + Khuyếch đại thuật toán 741 + Điện trở + Tụ điện + Các linh kiện khác C3 C4 Ur Hình 2.7 Sơ đồ mơ PID cho đối tượng bậc Hình 2.8 Kết mơ -Sau sơ đồ tham số PID mà nhóm thiết kế thêm dành cho đối tượng dao động bậc RLC : Hìn h 2.10 Mạch PID cho đối tượng bậc RLC Hình 2.11 Kết mô cho mạch PID bậc RLC Chương Kết luận Trên thực tế hệ thống điều khiển PID đa dạng sử dụng phổ biến Chính có nhiều phương pháp thiết kế thực mạch PIDkhác dùng andruino Trong thời gian tìm hiểu thực đề tài em đạt kết sau:  Học hỏi nhiều bổ xung thêm kiến thức thực tế môn VI MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ VI MẠCH SỐ lớp  Rèn luyện kỹ phân tích, thiết kế, tính tốn, mơ hiểu mạch số đơn giản  Có kỹ trình bày bố cục đồ án mơn  Trong q trình tìm hiểu em có dự định mở rộng để phát triển từ đồ án: Như tìm hiểu sâu thêm ứng dụng cách mà hệ thống điều khiển PID ứng dụng sống Và chúngem tìm hiểu thêm Vi xử lý để giải đề tài theo cách tối ưu nhất… Tuy nhiên thời gian cho phép em chưa khắc phục số hạn chế Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Đức Hiệp nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức suốt trình học tập thực đồ án môn ... khác C3 C4 Ur Hình 2.7 Sơ đồ mơ PID cho đối tượng bậc Hình 2.8 Kết mơ -Sau sơ đồ tham số PID mà nhóm thiết kế thêm dành cho đối tượng dao động bậc RLC : Hìn h 2.10 Mạch PID cho đối tượng bậc RLC... em xin chon đối tượng bậc đơn giản hình 2.2 để tiến hành thiết kế PID mình: - Dựa vào sơ đồ hình 2.2 ta có: W0(p) = W1(p) W2(p) W3(p) W4(p) - Với: W1(p) = W2 (p) = W3(p) = = = = = = = W4(p)... tượng bậc RLC Hình 2.11 Kết mô cho mạch PID bậc RLC Chương Kết luận Trên thực tế hệ thống điều khiển PID đa dạng sử dụng phổ biến Chính có nhiều phương pháp thiết kế thực mạch PIDkhác dùng andruino