Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - Bài 1: Nhập môn điều khiển tự động - Đỗ Tú Anh
Một hệ thống điều khiển tự động là một tổ hợp các phần tử
cùng hoạt đhộng với nhau sao cho toàn bộ hệ thống vận hành
một cách tự động để thực hiện một chức năng (nhiệm vụ) đặt
trước.
• Máy móc thiết bị: tủ lạnh, máy điều hòa nhiệt độ, thang
máy, vô tuyến điều khiển từ xa, hệ thống viễn thông,
Internet,
• Công nghiệp: CN sản xuất giấy, xi măng, CN ô tô,
• Ứng dụng khác: nhà máy điện, lò phản ứng (hạt nhân hoặc
hóa chất), hệ thống giao thông vận tải, rô bốt, hệ thống vũ
khí, máy tính, nông nghiệp, hệ thống tự động hóa tòa nhà,
Ưu điểm của các hệ thống ðKTð
• Giảm thiểu sự tham gia của con người trong các lĩnh vực kỹ
thuật kể trên giảm nhân công, tăng năng suất và chất lượng
sản phẩm,
• Giảm lao động nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp.
• Nâng cao chất lượng cuộc sống.
Một vài phát minh đáng nhớ
• 1769, James Watt phát minh ra máy điều chỉnh tốc độ ly tâm
dùng trong động cơ hơi nước.
• 1957, Liên Xô cũ phóng thành công vệ tinh nhân tạo bay
quanh trái đất.
• 1969, dự án tàu vũ trụ Apollo của Mỹ đưa con người lần đầu
tiên bước lên mặt trăng.
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - Bài 1: Nhập môn điều khiển tự động - Đỗ Tú Anh
Lý thuyết ðiều khiển tự ñộng ThS. ðỗ Tú Anh Bộ môn ðiều khiển tự ñộng Khoa ðiện, Trường ðHBK HN Nhập môn ðiều khiển tự ñộng Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Nhập môn Ví dụ về các hệ thống ðKTð (từng phần hoặc toàn phần) Một hệ thống ñiều khiển tự ñộng là một tổ hợp các phần tử cùng hoạt ñộng với nhau sao cho toàn bộ hệ thống vận hành một cách tự ñộng ñể thực hiện một chức năng (nhiệm vụ) ñặt trước. • Máy móc thiết bị: tủ lạnh, máy ñiều hòa nhiệt ñộ, thang máy, vô tuyến ñiều khiển từ xa, hệ thống viễn thông, Internet, • Công nghiệp: CN sản xuất giấy, xi măng, CN ô tô, • Ứng dụng khác: nhà máy ñiện, lò phản ứng (hạt nhân hoặc hóa chất), hệ thống giao thông vận tải, rô bốt, hệ thống vũ khí, máy tính, nông nghiệp, hệ thống tự ñộng hóa tòa nhà, 2-1 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Nhập môn Ưu ñiểm của các hệ thống ðKTð • Giảm thiểu sự tham gia của con người trong các lĩnh vực kỹ thuật kể trên giảm nhân công, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, • Giảm lao ñộng nặng nhọc, tai nạn nghề nghiệp. • Nâng cao chất lượng cuộc sống. Một vài phát minh ñáng nhớ • 1769, James Watt phát minh ra máy ñiều chỉnh tốc ñộ ly tâm dùng trong ñộng cơ hơi nước. • 1957, Liên Xô cũ phóng thành công vệ tinh nhân tạo bay quanh trái ñất. • 1969, dự án tàu vũ trụ Apollo của Mỹ ñưa con người lần ñầu tiên bước lên mặt trăng. 2-2 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Nhập môn Lịch sử phát triển • 1930 – 1960: ðiều khiển kinh ñiển (Classical Control) • 1960 – nay: ðiều khiển hiện ñại (Modern Control) ðiều khiển tỷ lệ – tích phân – vi phân (PID) ðiều khiển trong không gian trạng thái, ðK tối ưu, ðK số, ðK thích nghi, ðK bền vững, ðK mờ, 2-3 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện ðN 1.1 Xét ñối tượng T cần ñiều khiển và ñáp ứng mong muốn y(t), hãy tìm một tín hiệu vào u(t) thích hợp sao cho với tín hiệu ñó, hệ thống sẽ ñạt ñược tín hiệu ra mong muốn y(t). Ở ñây, tín hiệu vào thích hợp u(t) ñgl tín hiệu ñiều khiển. Hệ thống ñiều khiển ðTðK u(t) y(t) Kích thích Tín hiệu vào ðáp ứng Tín hiệu ra Tín hiệu ra y(t) có quan hệ với tín hiệu vào u(t): y(t)=Tu(t), trong ñó T là một toán tử. Trên thực tế, bài toán tìm tín hiệu ñiều khiển u(t) ñược chuyển thành bài toán tổng hợp (thiết kế) bộ ñiều khiển. 2-4 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Hệ thống ñiều khiển ðN 1.2 Hệ thống ñiều khiển vòng hở (open-loop) là hệ thống mà tín hiệu vào u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có nghĩa là u(t) không phải là một hàm của y(t). ðN 1.3 Hệ thống ñiều khiển vòng kín (closed-loop) là hệ thống mà tín hiệu vào u(t) phụ thuộc vào tín hiệu ra y(t), có nghĩa là u(t) là một hàm của y(t). Bộ ðK ðTðK r(t) y(t)u(t) Bộ ðK ðTðK r(t) y(t)u(t) Bộ ðK (controller,regulator, compensator) r(t) – tín hiệu ñặt (reference signal) 2-5 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Hệ thống ñiều khiển Ví d ụ Máy giặt quần áo là một hệ thống ðK vòng hở Bộ lập trình (Bộ ðK) Máy giặt (ðTðK)Tín hiệu ñặt Tín hiệu ðK Quần áo ñã ñược giặt r(t) u(t) y(t) Ví d ụ Bình nước nóng là một hệ thống ðK vòng kín Bộ ðC nhiệt (Bộ ðK) Bình nước nóng (ðTðK)Tín hiệu ñặt Tín hiệu ðK Nhiệt ñộ nước r(t) u(t) y(t) 2-6 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Hệ thống ñiều khiển • Ở hệ thống ðK vòng kín, thông tin liên quan ñến ñầu ra của hệ ñược ñưa trở lại ñầu vào tác ñộng hồi tiếp. • Nếu chất lượng của hệ thống chưa ñược thỏa mãn, nhờ tác ñộng hồi tiếp, bộ ðK sẽ vẫn “hành ñộng” ñể ñưa hệ thống ñạt tới chất lượng mong muốn. • Các hệ thống ðK vòng kín ñược sử dụng khi yêu cầu chất lượng ðK cao (về ñộ chính xác, tốc ñộ, ) Trong phạm vi chương trình, chúng ta chỉ quan tâm ñến các hệ ñiều khiển hồi tiếp. 2-7 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp Sơ ñồ hoàn chỉnh Thiết bị ðK ðTðK r(t) y(t)u(t) Thiết bị CH Thiết bị ño Bộ so sánh + _ ˆ( )y t e(t) e(t) Tín hiệu sai lệch ˆ( )y t Tín hiệu ño ñược 2-8 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Ví d ụ Hệ thống ñiều khiển lò phản ứng hạt nhân Sơ ñồ khối cấu trúc ??? Hệ thống ñiều khiển hồi tiếp 2-9 Lý thuyết ðKTð 1 Bộ môn ðKTð-Khoa ðiện Các bước thiết kế hệ thống ñiều khiển 1. Nghiên cứu ñối tượng cần ðK và quyết ñịnh các loại cảm biến và thiết bị chấp hành sẽ sử dụng. 2. Mô hình hóa hệ thống cần ðK; ñơn giản hóa mô hình nếu cần thiết. 3. Phân tích mô hình; xác ñịnh các tính chất của nó. 4. Quyết ñịnh các chỉ tiêu chất lượng của hệ. 5. Quyết ñịnh cấu trúc ñiều khiển. 6. Thiết kế bộ ðK thỏa mãn các chỉ tiêu CL ñặt ra, nếu không, giảm bớt chỉ tiêu hoặc tổng quát hóa cấu trúc bộ ðK. 7. Mô phỏng hệ thống ðK vừa nhận ñược, hoặc trên máy tính hoặc trên ñối tượng thử nghiệm. 8. Lặp lại bước 1 nếu cần thiết. 9. Chọn các phần cứng và phần mềm và thực hiện bộ ðK. 10.Chỉnh ñịnh trực tuyến (on-line) bộ ðK nếu cần thiết. 2-10
File đính kèm:
- bai_giang_ly_thuyet_dieu_khien_tu_dong_bai_1_nhap_mon_dieu_k.pdf