Xem mẫu
- Lý thuyết Điều khiển tự động 1
om
.c
ng
co
Ziegler-Nichols
an
th
Tối ưu độ lớn
ng
Tối ưu đối xứng
o
du
u
cu
ThS. Đỗ Tú Anh
Bộ môn Điều khiển tự động
Khoa Điện, Trường ĐHBK HN
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-1
Phương pháp Ziegler-Nichols
Đặc điểm của phương pháp
om
• Là phương pháp thực nghiệm để xác định các tham số của bộ đk PID
.c
• Rất thuận tiện khi mô hình toán học của đối tượng chưa biết trước
ng
co
• Đáp ứng nhận được có độ quá điều chỉnh khoảng 25%
an
Phương pháp Ziegler-Nichols 1
th
• Xác định bằng thực nghiệm
o ng
đáp ứng bước nhảy của đối
du
tượng
u
• Nếu đáp ứng có dạng hình chữ
cu
S thì áp dụng được phương
pháp này
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-2
Phương pháp Ziegler-Nichols 1
• Từ độ thị đó, xác định
om
các giá trị thời gian trễ L
.c
và hằng số thời gian T
(xem hình vẽ)
ng
co
an
th
o ng
du
u
• Khi đó hàm truyền đạt của đối tượng có thể xấp xỉ về dạng
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-3
Phương pháp Ziegler-Nichols 1 (tiếp)
om
Ziegler và Nichols đã đề xuật việc xác định các tham số của bộ đk PID như
.c
bảng sau:
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-4
Phương pháp Ziegler-Nichols 1 (tiếp)
í dụ
om
V Cho đối tượng có đáp ứng bước nhảy đơn vị như hình vẽ. Hãy
xác định Kp, Ti, Td.
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-5
Phương pháp Ziegler-Nichols 2
om
• Đầu tiên đặt và
.c
ng
• Chỉ sử dụng tác động khuếch
co
đại, tăng Kp từ 0 tới một giá trị
an
tới hạn K , tại đó đầu ra của hệ
CT
thống có dạng dao động điều
th
hòa o ng
du
• Xác định Kp và chu kỳ dao
u
động PCT bằng thực nghiệm
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-6
Phương pháp Ziegler-Nichols 2 (tiếp)
om
• Xác định các tham số Kp, Ti, Td của bộ đk theo bảng sau
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-7
Phương pháp Ziegler-Nichols
Một vài nhận xét
om
.c
• Phương pháp Ziegler Nichols thật sự hữu ích khi mô hình toán học của đối
tượng không biết trước, nhưng vẫn rất hiệu quả ngay cả khi đã biết MHTH
ng
của đối tượng
co
• Trong trường hợp chất lượng điều khiển chưa được như mong muốn,
an
có thể tinh chỉnh các tham số của bộ PID
th
ng
• Nói chung những đối tượng động học phức tạp và không chứa thành
o
phần tích phân có thể áp dụng phương pháp này.
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-8
Phương pháp Ziegler-Nichols
Ví dụ về đối tượng có chứa một thành phần tích phân không thể áp
om
dụng phương pháp Ziegler-Nichols
.c
ng
co
Do có chứa một thành phần tích phân nên không áp dụng được pp Ziegler-
an
Nichols 1
th
Nếu thử áp dụng pp Ziegler-Nichols 2, sẽ không có giá trị Kp nào của bộ
ng
điều khiển P để đáp ứng của cả hệ thống đạt tới chế độ dao động ở biên
o
du
giới ổn định.
u
cu
Để chứng minh điều này, trước hết ta xét phương trình đặc tính của hệ
kín
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-9
Phương pháp Ziegler-Nichols
hay
om
.c
Lập bảng Routh
ng
co
an
th
o ng
du
Các hệ số trong cột đầu tiên luôn dương với mọi Kp > 0. Do đó không có
u
cu
giá trị nào của K để hệ đạt tới chế độ dao động ở biên giới ổn định
Không áp dụng được pp Ziegler-Nichols 2
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-10
Các phương pháp trên miền tần số
Đặt vấn đề
Xét hệ thống đk có hàm truyền đạt hệ kín
om
.c
ng
co
Mong muốn đáp ứng r(t) giống như tín hiệu đặt
an
c(t) tại mọi điểm tần số
th
Nói cách khác o ng
(1)
du
u
Trên thực tế, người ta thỏa
cu
mãn với việc thiết kế R(s)
mang lại tính chất (1) trong
dải tần số thấp.
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-11
Phương pháp tối ưu độ lớn
Bộ điều khiển PID tối ưu độ lớn
om
Là bộ điều khiển R(s) thỏa mãn trong dải tần số thấp có
.c
độ rộng lớn
ng
co
an
Phạm vi ứng dụng
th
Hàm truyền đạt của đối tượng có dạng
o ng
du
u
cu
Đối tượng phải ổn định
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-12
Phương pháp tối ưu độ lớn (tiếp)
í dụ
om
V Hàm truyền đạt hệ hở
.c
ng
co
Hàm truyền đạt hệ kín
an
th
o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-13
Phương pháp tối ưu độ lớn (tiếp)
Chọn TR sao cho
om
.c
ng
Tổng quát Bộ đk I
co
an
th
Bộ đk PI
o ng
du
u
cu
Bộ đk PID
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-14
Phương pháp tối ưu độ lớn (tiếp)
Câu hỏi
om
1. Các tham số kp, Ti (cho bộ đk PI) và các tham số kp, Ti, Td (cho bộ đk
.c
PID) được xác định như thế nào?
ng
co
2. Làm thế nào để thiết kế bộ đk cho đối tượng có hàm truyền đạt:
an
th
3. Hạn chế của phương pháp?
o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-15
Phương pháp tối ưu đối xứng
Bộ điều khiển PID tối ưu đối xứng
om
Là bộ điều khiển R(s) thỏa mãn trong dải tần số thấp và có
.c
đồ thị Bode của hàm truyền đạt hệ hở như hình vẽ bên
ng
co
Phạm vi ứng dụng
an
th
Hàm truyền đạt của đối tượng
có dạng o ng
du
u
cu
Đối tượng không ổn định
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-16
Phương pháp tối ưu đối xứng (tiếp)
om
.c
ng
(2) Bộ đk PI
co
an
th
(2) o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 12-17
Phương pháp tối ưu đối xứng (tiếp)
om
.c
Bộ đk PID
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn