Ứng dụng Simulink mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY š›&š› BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ứng dụng Simulink mô phỏng và đánh giá chất lượng hệ thống CBGD: Trần Thụy Uyên Phương Sinh viên: Trương Đăng Khoa Lớp 119110B MSSV: 11911009 Tp HCM, Ngày 9 tháng 11 năm 2013  I. CHUẨN BỊ II. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ II.1. KHẢO SÁT HỆ HỞ K=300: khoảng nhiệt độ cao nhất có thể điều khiển Tt=12 T=210 //200 II.2. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ ON-OFF a. Khảo sát quá trình quá độ của hệ thống Output when on/ off: 1/ 0 Swich on/ off point: +1/-1 Output when on/ off: 1/ 0 Swich on/ off point: +5/-5 Output when on/ off: 1/ 0 Swich on/ off point: +10/-10 Output when on/ off: 1/ 0 Swich on/ off point: +20/-20 b. Sai số ngõ ra so với TH đặt & thời gian đóng ngắt tương ứng Vùng trễ Denta e1 -Denta e2 Chu kì đóng ngắt (s) +1/-1 4 -1 53 +5/-5 11 -7 98 +10/-10 19 -12 115 +20/-20 30 -21 170 c. Output when on/ off: 1/ 0 Swich on/ off point: +5/-5 d. Để sai số ngõ ra sắp sỉ bằng 0 thì cần thu hẹp khoảng giá trị vùng trể, chu kì đóng ngắt nhanh hơn. Trong thực tế không thể thực hiện bộ điều khiển ON-OFF với khoảng giá trị vùng trể hẹp, chu kì đóng ngắt nhanh, bởi vì gây ra hiện tượng có hại chattering (đảo trạng thái liên tục) II.3. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PID a. Từ các giá trị T, Tt, K đã tìm được ở II.1. K = 300 Tt = 12 T = 210 Ta tính toán KP, KI, KD theo phương pháp Ziegler Nichols như sau: KP = 1.2*(T/K.Tt) = 0.07 TN = 2Tt = 24 Tv = 0.5Tt = 6 KI = KP/TN = 0.0029 KD = KP*Tv = 0.42 b. c. Nhận xét tín hiệu ngõ ra ở 2 phương pháp điều khiển PID và ON-OFF - Tín hiệu ngõ ra của phương pháp điều khiển PID cho chất lượng đầu ra tốt hơn, tiến dần về giá trị đặt ban đầu, sai số khi ổn định sấp sĩ 0. Sai số De1 và -De2 ban đầu lớn. - Tín hiệu ngõ ra của phương pháp điều khiển ON-OFF cho chất lượng đầu ra dao động quanh giá trị đặt, để tín hiệu ngõ ra đáp ứng tốt hơn thì cần thu hẹp khoảng giá trị vùng trễ, nhưng giá trị vùng trễ chỉ thu hẹp đến một ngưỡng nhất định nào đó để hạn chế hiện tượng chattering, vì thế yêu cầu chính xác (sai số ngõ ra sấp sĩ 0) là không thể. III. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ, VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC III.1. KHẢO SÁT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ DỘNG CƠ DC a. KI = KD = 0; StopTime = 10s KP 1 10 20 50 100 POT 0.19% 1.13% 0.83% 0.66% 0.45% exl 16.7 2 1 0.4 0.2 txl 0.7 0.75 0.8 0.8 0.79 Nhận xét: - Khi tăng hệ số KP thì sai số xác lập exl sẽ giảm, thời gian quá độ txl thay đổi nhỏ nhưng lại làm tăng tính dao động của đáp ứng (tức là tăng độ vọt lố POT). b. KP = 2; KD = 0 KI 0.1 0.5 0.8 1 2 POT 0% 0% 0.35% 2.49% 12.63% exl 0 0 0 0 0 txl 98 16 6.5 8 6 Nhận xét: - Sai số xác lập exl luôn bằng 0 - Tăng KI thời gian quá độ txl sẽ giảm nhưng làm tăng độ vọt lố POT c. KP = KI = 2 KD 0.1 0.2 0.5 1 2 POT 11.2% 10.58% 10.38% 16.34% 25.2% exl 0 0 0 0 0 txl 5.8 5.6 5 7 12 Nhận xét: - Sai số xác lập exl luôn bằng 0 - Tăng KD làm tăng độ vọt lố d. Phối hợp cả 3 thành phần KP, KI, KD với giá trị lựa chọn thích hợp, ta có thể hiệu chỉnh để hệ thống kín ổn định, sai số exl=0, thời gian quá độ và độ vọt lố đạt yêu cầu mong muốn.