Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - Bài 13: Phương pháp IMC. Bộ điều khiển dự báo Smith - Đỗ Tú Anh

Lý thuyết Điều khiển tự động 1
Phương pháp
IMC
Bộ điều khiển
dự báo Smith
ThS. Đỗ Tú Anh
Bộ môn Điều khiển tự động
Khoa Điện, Trường ĐHBK HN
13-1
Phương pháp IMC
Đặc điểm của phương pháp
• Cấu trúc bộ điều khiển bao gồm cả mô hình toán học của đối tượng
• Đối với một số dạng mô hình đối tượng, bộ đk thiết kế theo phương
pháp IMC có dạng của bộ đk PID
Phương pháp IMC
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
IMC Internal Model Control
GIMC(s) G(s)
( )G s
_
_
y(t)u(t)r(t)
Bộ điều khiển
GIMC(s) G(s)
( )G s
y(t)r(t)
_ _
Bộ điều khiển
( )( )
1 ( ) ( )
IMC
DK
IMC
G sG s
G s G s
=
− 
(1)
13-2
Phương pháp IMC (tiếp)
( ) ( )( ) 1
1 ( ) ( )
DK
k
DK
G s G sG s
G s G s
= =
+
Mong muốn (2)
1 ( )
( )IMC
G s
G s
⇔ = ( ) ( ) 1IMCG s G s =
Thế (1) vào (2), ta được
Bộ đk IMC trong thực tế
1 ( ) ( )
( )IMC L
G s G s
G s
= • Đối tượng có pha cực tiểu
TL chọn đủ nhỏ để bộ lọc ít ảnh hưởng đến động
học của hệ thống
1( )
(1 )L rL
G s
T s
=
+
với
r chọn để bộ đk “khả thi”
• Đối tượng không có pha cực tiểu ( ) ( ) ( )G s G s G s− +=
trong đó ( )G s− thành phần có pha cực tiểu
( )G s+ thành phần có pha không cực tiểu
Khi đó 1( ) ( )
( )IMC L
G s G s
G s−
=
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
13-3
Bộ điều khiển dự báo Smith
Đặc điểm của phương pháp
• Là phương pháp thiết kế bộ đk PID kết hợp bù trễ cho đối tượng có trễ lớn
Bộ đk dự báo Smith
0( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) ( )
Ls Ls
FHY s G s U s G s e G s e U s
− −= + −  
0( ) ( )G s G s= à
Từ sơ đồ cấu trúc ở hình
bên, ta có
Nếu v L L= ( ) ( ) ( )FHY s G s U s= thì
0
1( ) ( )
( ) Ls
U s Y s
G s e−
= 0( ) ( )G s G s=Nhưng vì và
nên
0
1( ) ( ) ( )
( )
Ls
FH LsY s G s e Y sG s e−
= =
B
• Sử dụng khi mô hình hàm truyền đạt của đối tượng đủ chính xác
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
13-4
Bộ điều khiển dự báo Smith (tiếp)
yFH(t) = y(t+L) và tín hiệu hồi tiếp là dự báo của tín hiệu đầu ra
( )G sDo đó, việc thiết kế bộ điều khiển GDB(s) có thể dựa trên mô hình không có trễ
Sử dụng các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID đã biết
Nhận xét
Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện
Biến đổi sơ đồ
trên về sơ đồ sau. 
0( ) ( )
LsG s G s e−=
y(t)
GDB(s)
( )(1 )LsG s e−− 
r(t)
__
Bộ điều khiển
( )( )
1 ( )(1 )
DB
DK Ls
DB
G sG s
G G s e−
=
+ −