luckylucky_myloveforyou2000
New Member
Download miễn phí Bài giảng Sơ sở tự động học - Nhập môn
Trong suốt thời gian hoạt động, các hệthống điều khiển vật lý chịu sựphá rối của vài
loại nhiễu từbên ngoài. Thí dụ, nhiễu nhiệt (thermal noise) trong các mạch khuếch đại điện
tử, nhiễu do tia lửa điện sinh từchổi và cổgóp trong các động cơ điện
Hiệu quảcủa hồi tiếp đối với nhiễu thì tuỳthuộc nhiều vào nơi mà nhiễu tác động vào
hệthống. Không có kết luận tổng quát nào. Tuy nhiên, trong nhiều vịtrí, hồi tiếp có thểgiảm
thiểu hậu quảcủa nhiễu.
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:
NHẬP MÔN• ĐẠI CƯƠNG.
• CÁC ĐỊNH NGHĨA.
• CÁC LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Cơ Sở Tự Động Học Phạm Văn Tấn
I. ĐẠI CƯƠNG
Hồi tiếp (feedback) là một trong những tiến trình căn bản nhất trong tự nhiên. Nó hiện
diện trong hầu hết các hệ thống động, kể cả trong bản thân sinh vật, trong máy móc, giữa con
người và máy móc … Tuy nhiên, khái niệm về hồi tiếp được dùng nhiều trong kỹ thuật. Do
đó, lý thuyết về các hệ thống tự điều khiển (automatic control systems) được phát triển như là
một ngành học kỹ thuật cho việc phân tích, thiết kế các hệ thống có điều khiển tự động và
kiểm soát tự động. Rộng hơn, lý thuyết đó cũng có thể áp dụng trực tiếp cho việc thiết lập và
giải quyết các vấn đề thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau, không những cho vật lý học, toán học
mà còn cho cả các ngành khác như: sinh vật học, kinh tế học, xã hội học, …
Hiện nay, hệ thống tự điều khiển đã đảm đương một vai trò quan trọng trong sự phát
triển và tiến bộ của công nghệ mới. Thực tế, mỗi tình huống trong sinh hoạt hằng ngày của
chúng ta đều có liên quan đến một vài loại điều khiển tự động: máy nướng bánh, máy giặt, hệ
thống audio-video ... Trong những cơ quan lớn hay các xưởng sản xuất, để đạt hiệu suất tối
đa trong việc tiêu thụ điện năng, các lò sưỡi và các máy điều hoà không khí đều được kiểm
soát bằng computer. Hệ thống tự điều khiển được thấy một cách phong phú trong tất cả các
phân xưởng sản xuất : Kiểm tra chất lượng sản phẩm, dây chuyền tự động, kiểm soát máy
công cụ. Lý thuyết điều khiển không thể thiếu trong các ngành đòi hỏi tính tự động cao như :
kỹ thuât không gian và vũ khí, người máy và rất nhiều thứ khác nữa.
Ngoài ra, có thể thấy con người là một hệ thống điều khiển rất phức tạp và thú vị.
Ngay cả việc đơn giản như đưa tay lấy đúng một đồ vật, là một tiến trình tự điều khiển đã xãy
ra. Quy luật cung cầu trong kinh tế học, cũng là một tiến trình tự điều khiển …
II. CÁC ĐỊNH NGHĨA.
1. Hệ thống điều khiển:
Là một sự sắp xếp các bộ phận vật lý, phối hợp, liên kết nhau, cách sao để điều khiển,
kiểm soát, hiệu chỉnh và sửa sai chính bản thân nó hay để nó điều khiển một hệ thống khác.
Một hệ thống điều khiển có thể được miêu tả bởi các thành phần cơ bản (H.1_1).
Đối tượng để điều khiển (chủ đích).
Bộ phận điều khiển.
Kết quả.
Chương I Nhập Môn Trang I.2
Kết quả Chủ đích Bộ phận
Điều khiển
(a)
H.1_1 : Các bộ phận cơ bản của hệ thống điều khiển.
Outputs
c
Inputs
u
Bộ phận
Điều khiển
(b)
Cơ Sở Tự Động Học Phạm Văn Tấn
Ba thành phần cơ bản đó có thể được nhận dạng như ở ( H.1_1).
Các inputs của hệ thống còn được gọi là tín hiệu tác động (actuating signals ) và các
outputs được hiểu như là các biến được kiểm soát (controlled variables ).
Một thí dụ đơn giản, có thể mô tả như (H.1_1) là sự lái xe ôtô. Hướng của hai bánh
trước được xem như là biến được kiểm soát c, hay outputs. Góc quay của tay lái là tín hiệu
tác động u, hay input. Hệ thống điều khiển trong trường hợp này bao gồm các cơ phận lái và
sự chuyển dịch của toàn thể chiếc xe, kể cả sự tham gia của người lái xe.
Tuy nhiên, nếu đối tượng để điều khiển là vận tốc xe, thì áp suất tác động tăng lên bộ
gia tốc là input và vận tốc xe là output.
Nói chung, có thể xem hệ thống điều khiển xe ôtô là một hệ thống điều khiển hai
inputs (lái và gia tốc) và hai outputs (hướng và vận tốc). Trong trường hợp này, hai inputs và
hai outputs thì độc lập nhau. Nhưng một cách tổng quát, có những hệ thống mà ở đó chúng
liên quan nhau.
Các hệ thống có nhiều hơn một input và một output được gọi là hệ thống nhiều biến.
2.Hệ điều khiển vòng hở (open_loop control system).
Còn gọi là hệ không hồi tiếp (Nonfeedback System), là một hệ thống trong đó sự
kiểm soát không tuỳ từng trường hợp vào output.
Những thành phần của hệ điều khiển vòng hở thường có thể chia làm hai bộ phận: bộ
điều khiển (controller) và thiết bị xử lý như (H.1_2).
Tín hiệu tác động
u
Tham khảo
r
Controller Thiết bị Biến được
kiểm soát
c
Hình H.1_2 : Các bộ phận của một hệ điều khiển vòng hở.
Một tín hiệu vào, hay lệnh điều khiển hay tín hiệu tham khảo (Reference) r đưa vào
controller. Tín hiệu ra của nó là tín hiệu tác động u, sẽ kiểm soát tiến trình xử lý sao cho biến
c sẽ hoàn tất được vài tiêu chuẩn đặt trước ở ngõ vào.
Trong những trường hợp đơn giản, controller có thể là một mạch khuếch đại, những
cơ phận nối tiếp hay những thứ khác, tuỳ từng trường hợp vào loại hệ thống. Trong các bộ điều khiển
điện tử, controller có thể là một microprocessor.
Thí dụ : Một máy nướng bánh có gắn timer để ấn định thời gian tắt và mở máy.Với
một lượng bánh nào đó, người dùng phải lượng định thời gian nướng cần thiết để bánh chín,
bằng cách chọn lựa thời gian trên timer.
Đến thời điểm đã chọn trước, timer điều khiển tắt bộ nung.
Chương I Nhập Môn Trang I.3
r
(Độ chín mong
muốn)
Hình H.1_3: Thí dụ về hệ điều khiển vòng hở.
Nhiễu
Phá rối
(Độ chín
thực tế) Timer Bộ nung
c
(Chọn lựa
Thời gian)
Cơ Sở Tự Động Học Phạm Văn Tấn
Dễ thấy ngay rằng một hệ thống điều khiển như vậy có độ tin cậy không cao.Tín hiệu
tham khảo được đặt trước, còn đáp ứng ở ngõ ra thì có thể thay đổi theo điều kiện xung
quanh, hay nhiễu. Muốn đưa đáp ứng c đến trị giá tham khảo r, người dùng phải qui chuẩn
lại bằng cách chọn timer lại.
3. Hệ điều khiển vòng kín (closed – loop control system).
Còn gọi là hệ điều khiển hồi tiếp (feedback control system). Để điều khiển được
chính xác, tín hiệu đáp ứng c(t) sẽ được hồi tiếp và so sánh với tín hiệu tham khảo r ở ngỏ
vào.
Một tín hiệu sai số (error) tỷ lệ với sự sai biệt giữa c và r sẽ được đưa đến controller
để sửa sai. Một hệ thống với một hay nhiều đường hồi tiếp như vậy gọi là hệ điều khiển
vòng kín. (Hình H.1_4)
H.1_4 : Hệ điều khiển vòng kín.
_
+ Controller Thiết bị
Bộ chuyển
năng
C u e r
Hồi tiếp
Nhiễu phá rối Phân tích
saibiệt
Trở lại ví dụ về máy nướng bánh. Giả sử bộ nung cấp nhiệt đều các phía của bánh và
chất lượng của bánh có thể xác định bằng màu sắc của nó. Một sơ đồ được đơn giản hoá áp
dụng nguyên tắc hồi tiếp cho máy nướng bánh tự động trình bày như (H.1_5).
Gương
Đường hồi tiếp
~
SW
Relay
Bộ phân tích màu
Nút chỉnh màu
Bánh
H.1_5 : Máy nướng bánh tự động
Chương I Nhập Môn Trang I.4
Cơ Sở Tự Động Học Phạm Văn Tấn
Ban đầu, máy nướng được qui chuẩn với chất lượng bánh, bằng cách đặt nút chỉnh
màu. Không cần chỉnh lại nếu như không muốn thay đổi tiêu chuẩn nướng. Khi SW
đóng, bánh sẽ được nướng, cho đến khi bộ phân tích màu "thấy" được màu mong muốn. Khi
đó SW tự động mở, do tác động của đường hồi tiếp (mạch điện tử điều khiển relay hay đơn
giản là một bộ phận cơ khí). H.1_6. là sơ đồ kh