ken_baby_lovely
New Member
Download miễn phí Đồ án Thiết bị tự động
Bộ điều khiển mờ động là bộ điều khiển mờ mà đầu vào có xét tới các trạng thái động của đối tượng như vận tốc, gia tốc, đạo hàm của gia tốc ví dụ đối với hệ điều khiển theo sai lệch thì đầu vào của bộ điều khiển mờ ngoài tín hiệu sai lệch e theo thời gian còn có các đạo hàm của sai lệch giúp cho bộ điều khiển phản ứng kịp thời với các biến động đột xuất của đối tượng.
Các bộ điều khiển mờ động hay được dùng hiện nay là bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ tích phân (PI), tỉ lệ vi phân (PD), và tỉ lệ vi tích phân (PID).
Một bộ điều khiển mờ theo luật I có thể thiết kế từ một bộ mờ theo luật P ( bộ điều khiển mờ tuyến tính ) bằng cách mắc nối tiếp một khâu tích phân vào trước hay sau khối tích phân đó. Do tính phi tuyến của hệ mờ, nên việc mắc khâu tích phân trước hay sau hệ mờ hoàn toàn khác nhau.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
nhưng dễ dao động.Nhược điểm cơ bản là tác động chậm nên hệ kém ổn định.
c, Quy luật điều chỉnh tỷ lệ vi phân (PI).
Tác động quy luật PD được mô tả bằng phương trình vi phân
Td : là hằng số thời gian vi phân
Km = K1 : gọi là hệ số khuếch đại của quy luật
Hàm truyền đạt:
Hàm truyền tần số:
Nhận xét:
+ Khi w = 0, quy luật PD làm việc như quy luật P với góc lệch pha j(w) = 0, tần số càng bé thì ảnh hưởng tác động của thành phần vi phân càng lớn.
+ Khi w = ¥, quy luật PD có đặc tính như phần tử vi phân với j(w) = p/2, quy luật PD có 2 tham số cần hiệu chỉnh Km, Td. Nếu Td = 0 thì quy luật PD trở thành quy luật P.
+ Đặc tính của khâu PD phụ thuộc vào các giá trị Km, Td và w. Tín hiệu ra luôn vượt pha trước tín hiệu vào một góc từ (0 ¸ p/2).
Như vậy về độ tác động nhanh quy luật PD nhanh hơn quy luật P nhưng quá trình điều chỉnh tồn tại sai lệch tĩnh. Phần tử vi phân tăng tốc độ tác động nhưng cũng nhạy cảm với nhiễu tần số cao, đây là điều không mong muốn.
Trong công nghiệp quy luật PD chỉ được sử dụng với những quy trình công nghệ cho phép sai lệch tĩnh và yêu câu tốc độ tác động cực nhanh.
d, Quy luật điều chỉnh tỷ lệ tích phân (PI).
- Phương trình vi phân mô tả quy luật:
Km : là hệ số khuếch đại của khâu PI
- là hằng số thời gian tích phân
- Hàm truyền đạt:
- Hàm tần số :
Đặc tính tần số và đặc tính quá độ:
Nhận xét:
+ Khi tần số thấp tác động tích phân là đáng kể , tần số càng tăng thì tác động tích phân càng giảm, khi w = ¥ chỉ còn tác động tỉ lệ.
+ Quy luật PI có 2 tham số cần điều chỉnh là Km và Ti. Khi Ti = ¥ quy luật PI trở thành quy luật P. Khi Km = 0 thì PI giống I.
+ Phụ thuộc vào Km, Ti và w , tín hiệu ra luôn chậm pha so với tín hiệu vào 1 góc từ (p/2 ¸ o).
+ Do đó cấu trúc có thành phần tích phân nên PI có thể triệt tiêu được sai lệch tĩnh.
Đăc tính quá độ của sai lệch e khi sử dụng quy luật PI (với Km và Ti khác nhau)
Đường 1 : Km nhỏ, Ti lớn. Tác động điều chỉnh nhỏ nên quá trình không dao động và tồn tại sai lệch tĩnh.
Đường 2 : Km nhỏ,Ti nhỏ, quy luật PI trở thành gần giống với quy luật I, vì vậy tác động chậm không còn sai lệch tĩnh.
Đường 3 : Km lớn, Ti lớn, quy luật PI mang đặc tính quy luật P, hệ thống dao động với tần số lớn, tồn tại sai lệch tĩnh.
Đường 4 : tương ứng với quá trình điều chỉnh Km lớn và Ti nhỏ , tác động điều chỉnh rất lớn, quá trình điều chỉnh dao động mạnh.
Đường 5 : đặc tính quá độ chọn tham số chuẩn.
Trong thực tế quy luật PI được sử dụng khá rộng rãi và đáp ứng được chất lượng hầu hết các quy trình công nghệ (trừ một vài quy trình yêu cầu tác động rất nhanh và nhiễu thay đổi liên tục).
e, Quy luật điều chỉnh tỷ lệ vi tích phân (PID).
- Phương trình vi phân mô tả quy luật:
Km = K1 : hệ số khuếch đại của quy luật
Ti = K1 / K2 : hằng số thời gian tích phân
Td = K3 / K1 : hằng số thời gian vi phân
- Hàm truyền đạt của quy luật PID :
Hàm truyền tần số :
-Đặc tính tần số và đặc tính quá độ:
Nhận xét:
- Ở dải tần số thấp quy luật PID mang đặc trưng gần như quy luật PI
Khi w = wc quy luật PID mang đặc tính quy luật P, ở dải tần số cao PID có đặc tính gần như PD.
- Quy luật PID có 3 tham số cần hiệu chỉnh : Km, Ti, và Td
Xét ảnh hưởng của 3 tham số :
+khi Td = 0 và Ti ® 0, quy luật PID trở về quy luật P
+khi Td = 0 và Ti = 0, quy luật PID trở về quy luật I
+Khi Ti ® ¥ quy luật PID trở về quy luật PD
Sự phụ thuộc vào các tham số giữa Ti và Td, góc lệch pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nằm trong khoảng ( -p/2 ¸ p/2).
Nếu chọn được tham số tối ưu, quy luật PID tác động nhanh hơn quy luật tỉ lệ và triệt tiêu được sai lệch tĩnh, nói khác đi PID sẽ đáp ứng được chất lượng của mọi quá trình công nghệ nếu chúng ta chọn được thồng số tối ưu cho chúng. Tuy nhiên việc chọn thông số tối ưu cho 1 tổ hợp bộ 3 thông số Km, Ti, và Td là rất khó khăn, đòi hỏi người kỹ thuật phải có 1 trình độ nhất định về việc tổng hợp hệ thống tự động trong công nghiệo. Quy luật PID chỉsử dụng cho các đối tượng điều chỉnh có nhiễu thay đổi liên tục hay các
quá trình công nghệ đòi hỏi độ chính xác cao mà quy luật PI không đáp ứng được
Chương 2 :Bộ điều khiển PID
A- Thiết bị điều khiển PID.
Trong ngành công nghiệp hiện nay bộ điều khiển PID (Proportional Intesgral Derivative) được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến. Luật điều khiển PID đưa vào hệ thống với mục đích làm cho hệ thống đảm bảo tính ổn định và đáp ứng chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu. Có thể khẳng định, trong hệ thống điều khiển tự động hoá quá trình sản xuất thiết bị điều khiển PID luôn giữ vai trò quan trọng và không thể thiếu.
Bộ điều khiển PID đáp ứng được cả ưu điểm của bộ điều
2.1- Cấu trúc PID.
Hàm truyền của bộ điều chỉnh PID có dạng như sau:
PID
ĐT
ĐL
r(t)
e(t)
y(t)
z(t)
u(t)
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống với bộ điều khiển PID
Trong hoạt động của bộ điều chỉnh PID, hiệu quả của tác động điều khiển là tích phân là sự loại trừ sự truyền tín hiệu tăng theo tỉ lệ, đặc biệt là trong trường hợp có nhiễu lớn.
Trong thực tế bộ điều khiển PID có thể tạo ra bằng nhiều cách. Sau đây là một số cấu trúc PID trong thực tế:
2.1.1- Cấu trúc PID không có phản hồi vị trí.
a, Sơ đồ cấu trúc.
e
u
Hình 2.2: Cấu trúc PID khong có phản hồi vị trí
(-)
Cấu trúc của máy gồm một mạch khuếch đại thuận với hệ số khuếch đại K thường rất lớn, tín hiệu ra của mạch khuếch đại đưa đến đầu vào cơ cấu chấp hành đồng thời đưa tới mạch phản hồi, mạch phản hồi gồm 2 khâu quán tính bậc nhất có hệ số khuếch đại là Kn.
b, Hàm truyền của bộ điều khiển.
Biến đổi ta được:
Với:
Đặt:
- là hệ số khuếch đại của máy
- là hằng số tích phân
- là hằng số tích phân
,
- là máy điều chỉnh lý tưởng
Khi đó ta có:
c, Nhận xét.
- Đây là máy điều chỉnh tỷ lệ vi tích phân với hàm gánh là khâu bậc 2 có hệ số khuếch đại < 1.
- Để cho máy thực gần với máy lý tưởng → R vô cùng nhỏ. Như vậy hàm gánh ở đây sẽ là khâu dao động. Khi R = 0 chúng ta nhận được máy điều chỉnh lý tưởng.
- Khi biết được các tham số của hệ thống là Km , Ti và Td thì tham số của thiết bị là Kn , T1 và T2 được xác định như sau:
T1 và T2 được xác định từ hệ phương trình:
Giải hệ ta được:
→ Để tồn tại T1 và T2 thì d ≤ 0,25.
d, Xây dựng vùng làm việc bình thường (VLVBT).
VLVBT được xác định theo hệ phương trình:
Thay ta có:
Giải hệ bất phương trình trên ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa R và . Trong hệ tọa độ R và ta xác định được VLVBT của máy, nhưng việc xây dựng này rất phức tạp nên ta thường xây dựng VLVBT của máy một cách gần đúng ở tần số cộng hưởng c = 4,2 (PID).
Như vậy hệ bất phương trình cho ta điều kiện R £ a cố định nào đó.
Ta có thể xây dựng VLVBT của máy điều chỉnh trong hệ tọa độ Ti và Km ứng với mỗi hằng số khác nhau.
Nhận xét:
Nhược điểm của cấu trúc này là khi giá trị Ti > → có giá trị Km nhỏ. Nhưng có ưu điểm là không có phản hồi vị tr...